1 “ 电熔爆”专利技术简介

      “ 电熔爆” 专利技术是由叶良才先生发明的一种新的切削加工技术。它集机械加工、电加工为一体, 采用带电的“ 刀盘” , 在被加工零件表面产生剧烈放电, 使零件表面快速熔化、爆离, 从而. ‘汽削”硬质合金表面。该方法由于在加工过程中无刀具, 无接触, 只是瞬时产生高温, 所以不仅减轻了对机床的磨损, 而且零件内部也不受热的影响, 组织不发生变化。该技术曾获1 9 9 2 年北京国际发明展览会金奖和北京市市长特别奖。

      2 曲轴粗加工现状及存在问题

      目前国内曲轴粗加工设备主要有S1 —206 、S1 —035 、S1 —130 B 、S1—217 等专用机床。这类设备加工效率低、切削力大, 致使机床导轨磨损严重. 加工精度误差较大。同时由于受国内锻造水平的制约. 各锻造厂生产的曲轴毛坯“ 肥头大耳” (加工余量过大) , 加之机床切削力大. 极易产生弯曲变形, 尺寸精度较差, 使最终产品的质量受到极大影响。

      为了消除曲轴粗加工过程中的弯曲变形的弊端, 提高加工精度, 通过调研, 决定与专利技术发明人合作. 进行电熔爆专利技术在普通材料加工一即曲轴粗加工中的应用研究。

      3 应用方案设计

      该项研究选择6102B Q 、4102 B Q 等大幅扳, 45 # 、40C r 、42CrMo 锻钢曲轴为加工对象, 进行主轻颈及侧面、连杆颈及侧面的加工。

     4 技术难点

      4. 1 刀盘的冷却处理问题

      将“ 力盘” 制成⊙10 00 ×30 的一个圆盘, 在加工过程中发现, 由于“ 刀盘” 两侧、外圆与曲轴之间的间隙太小, 冷却水无法进入, 曲轴两侧面易被烧伤, 而且刀盘损耗也大( 尖角部位尤为突出) 。经多次反复试验, 最后在“ 刀盘” 外侧开槽, 加大冷却水的流量, 使其达到15 —20T / H , 并从刀盘外园、两端面进行冲刷。这样不仅有效地控制了曲轴侧面产生的烧伤现象, 而且能及时使“ 刀盘” 冷却, 其损耗可控制在5%左右。

      4. 2 联结部位的技术处理

      由于电熔爆是采用低电压(28 V ) 、大电流( 30 0 0A ) 进行加工的, 在试验中发现, 当机床满负荷时, 由于接触面不好, 导致接触电阻增大, 在3000A 的大电流作用下产生大量热能。同时由于没有强制降温措施, 致使爆离效果不好, 头架主轴、砂轮主轴、皮带轮、碳刷架及导电铜环等部位温度高达70 ℃ , 易导致零件表面组织发生变化。为了有效地控制加工温度, 电源各联结部在允许的情况下, 均采用铜联结。输出导线采用铜芯橡套软电缆, 保证截面的电流密度≥ 2—3A / m m2并增大两个碳刷架之间的距离, 以便自然散热降温。导电铜板由原来的§ =6 m m 改为§ =8m m 。对“ 刀盘”马法兰盘的接合面采取刮研取点的方法降低接触电阻, 刮研后用红丹粉涂色检查。其它钢导电部位的接合面也采取同样的方法处理。

      对砂轮架导电环采用风冷强制降温。经上述处理后, 温度能控制在40 ℃ 以下, 接触面电阻约为0 . 0 1欧。

      5 电熔爆电源流径

      以41o ZBQ 曲轴加工为例, 电熔爆的电源流径为:电熔爆电源正极工软铜导线→碳刷→导电铜环→头架主轴( 钢)→头架主轴法兰盘→工装( 装夹曲轴之用, 钢)→工件( 曲轴, 材质为45 # 、42 Cr Mn 、40Cr等)→“ 刀盘” ( 有间隙, 当间隙镇0 . 2m m 时起爆, 钢→法兰盘(45 钢)→砂轮架主轴( 4 5” 钢氧化)→导电铜环一碳刷一软铜导线一电源负极。

      6 结论

      “ 电熔爆”专利技米在曲轴粗加工中的应用研究, 找到了解决曲轴粗加工过程中因应力集中而造成的弯曲变形问题的途径, 同时使产品的尺寸精度得到了保证, 为精加工提供了便利,从而使产品质量从根本上得到了保证。

      由于“ 电熔爆” 采用瞬时强电加工原理, 无刀具损耗, 特别是无机床导轨磨损, 从而使机床精度和使用寿命大为提高。该项研究积累了“ 电熔爆” 专利技术应用于普通金属加工的成功经验, 为这一技术的进一步推广应用奠定了基础。