机械加工与电加工在异形件零件加工中的应用

杨绪军 李小兵

【摘要】随着科学技术的迅速发展，各种产品逐渐出现在了人们的生活中，传统的机械加工方式已经无法满足不断提高的零件加工需求。在当前的零件加工过程中，不但要保证零件的加工质量，还要充分考虑加工时间和成本等问题，为了解决上述问题，很多零件生产加工企业将机械加工和电加工结合起来，有效的提高了零件加工的效率和质量，同时还节约了零件的加工成本。本文主要对机械加工和电加工在异性零件加工中的应用进行了具体分析，仅供参考。

【关键词】异形零件加工；机械加工；电加工

随着机械设计和制造行业的不断发展，各种具有特殊用途的异形零件也逐渐增多，异形件零件通常形状不规则，壁厚比较薄，刚性比较差，在传统的机械加工过程中跟普通零件存在较大的差别，经常会由于切削力而发生变形，从而无法达到规定的质量要求。电加工主要是利用电腐蚀原理对零件进行切割加工，过程中不会产生太大的切削力，因此零件基本上不会出现变形现象。为了保证零件加工的质量，实现图纸中的设计要求，可以将机械加工和电加工结合起来对零件进行加工，根据不同零件的尺寸、热处理技术，选择相应的工艺路线和变形控制方案，尤其是军品生产过程中的异形件零件加工，更需要采用机械加工和电加工结合的方式。

1、傳统的机械加工

异形零件是由于各种机械设备中的结构特点和用途而设计及制造出来的，不同的异形零件往往在结构上、材质上和技术要求上等方面都有差异，所以其机械加工的工艺性变得复杂，给加工带来了各种技术上棘手的问题。传统的机械加工主要依靠车、钳、铇、铣、磨、镗等，以钳工为核心，由于不同加工人员个人能力的局限性，以及过多人为因素的影响，使得生产水平、效率以及可靠性受到限制，直接影响了产品的精度和质量。同时，管理上也存在一定难度，人力要求多成为了一项重要难题[1]。

随着机床设备和加工刀具的快速发展，切削加工在整个制造业中扮演越来越重要的角色，但同时也出现了一些问题：比如对硬质材料的加工必须要经过热处理工艺，但是热处理工艺又伴随着相应的零件变形和内应力的产生，后续必须要进行处理，较为麻烦。另外，对于复杂零件，异形零件，超薄零件等负面的加工也有很大的局限性，因此加工也比较麻烦[2]。薄壁异形零件铣削加工中的变形因素主要包括以下几个方面：（1）工件壁厚较薄，刚性较差。在夹紧力或压紧力作用下变形。（2）工件热变形。铣刀在切削时底齿和侧刃都会接触工件，摩擦升温引起零件热变形。（3）振动变形。在铣刀切削力作用下，特别是径向切削力作用下容易产生振动变形。（4）去除材料后零件变形。零件在毛坯状态下，去除部分余量后零件结构发生变化导致零件变形[3]。

2、电加工原理

电加工是利用电极与工件之间的放电腐蚀效应的一种加工方式，一般采用高频脉冲回路进行放电。与传统加工相比，其显著特点有：加工精度高，能克服传统加工对高硬度材料加工的缺点，“以柔克刚”，此外还能显著提高加工效率，得到较好的表面质量。

电加工主要适用于加工传统机械切削加工难以加工或无法加工的材料，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。因为材料的去除是靠放电热蚀作用实现的，可加工特殊及复杂的零件。由于在加工过程中不受切削力，工件与工具间宏观作用力很小，所以便于加工各种型孔、立体曲面、小孔、深孔、窄缝零件，而不受工件和工具刚度的限制。电加工可改变机械零件的加工工艺路线，由于加工时不受材料硬度、脆性等的影响，所以在淬火后进行加工，从而避免淬火过程中产生的热处理变形。加工过程中脉冲电源的参数随时可以调节，所以加工过程中，只需调整电参数即可切换粗、半精、精、超精加工；线切割加工可用于贵重金属下料、窄缝切割、细微异形孔切割、上下异形切割等[4]。

3、零件加工实例分析

实例讲述一下该零件的加工方法，通过分析零件结构，此零件用普通机械加工无法达到侧面形状和尺寸要求，另外该零件同时属于异性件零件，并且薄厚只有4.5mm。普通的机械加工很难加工出来，并且成本极高。综合分析该零件的结构特点和加工工艺，此零件需用到普通机械加工、数控加工和电加工三者有机结合。

（1）机械加工，在数控铣削过程中完全可以把单个零件铣削加工出来，但是成本比较高，用材也非常浪费，此时应考虑把机械加工和电加工相互结合起来加工制造此零件。因此可以考虑首先进行机械加工，首先下料外圆大于151（留出加工余量单边3mm），再次以车为主，在普通车床上进行加工，对零件外形151和长度尺寸（留出数控铣削加工的夹位）进行控制；

（2）数控铣削加工，在已经加工的圆柱周围铣削出导程2690的右旋螺旋，以及外形尺寸，并且对零件上的孔的位置进行钻点，一共可以加工出26件产品。

（3）电加工，把半成品零件从圆柱上切割下来，利用线切割原理，夹持工件校正垂直度和平行度后，编制切割142的圆程序进行切割，得到多个半成品零件。从外圆位置上进行切割，控制走丝速度和切屑量，防止外圆发生变形；

（4）最后进行钳工钻孔即可。由上分析可见，机械加工与电加工在产品生产过程中得到广泛应用，优势不言而喻。原材料得到了有效利用，零件的精度得到了控制，生产的速度和质量得到了保障。虽然电加工在制作中起到了重要作用，但机械切削加工并不能被它所替代，工艺人员应根据不同的情况，合理安排应用这些方法，设计出切合实际的工艺规程。

结语：

随着我国工业的快速发展，传统的机械加工已经不能满足工业生产制造的需求，零件的加工精度和设计要求越来越高，只依靠机械加工无法实现零件的高精度，尤其是对于异形零件这种复杂零件，加工过程比较复杂，需要先进的设备和加工方法才能实现图纸的设计要求，但由于高端机械设备比较昂贵，生产成本比较高，因此我们可以通过将机械加工和电加工方法结合起来，来不断提高零件的加工质量，节约生产成本，进而提高企业的生产效益。

【参考文献】

[1]梁保然.复杂结构薄壁异形零件数控加工技术分析[J].河南科技，2016，（24）：78-80.

[2]杨嵩，史昊天，龚志刚.不规则异形零件的加工工艺研究[J].现代制造工程，2014，（05）：85-88.

[3]王立超，张磊，张海军，王欣，陈剑.异形零件加工工艺及变形控制方案[J].金属加工（冷加工），2014，（10）：35-36.

[4]刘东晓，张成立，崔震宇，董晓，姚国兵，宋江琛，古华.复杂结构薄壁异形零件数控加工技术初探[J].电光与控制，2011，（09）：91-93+97.

（作者单位：贵州航天乌江机电设备有限责任公司）