微小孔超声电火花复合加工通孔变幅杆设计

王鹏翔，于大国，李梦龙，王健，孟相辉

1中北大学机械工程学院；2山西省深孔加工工程技术研究中心

1 引言

电火花加工(EDM)是使用高温火花放电烧蚀工件表面，进而蚀除工件表面多余结构的加工方式。其最大的特点是非接触加工，对工件刚度和刀具刚度没有过多要求，所以多用于难加工导电材料，并在微小深孔的制备上应用颇多。例如飞机涡轮叶片的材料通常为镍基单晶合金，技术人员在制备气膜冷却孔时经常使用电火花打孔[1]；发动机喷油嘴的材料为耐高温复合材料，一般也通过电火花加工方式制备[2]；电火花加工也同样适用于一些超硬材料，类似聚晶金刚石、立方氮化硼等[3]。电火花加工处理速度慢，加工效率低[4，5]，这是由于其加工过程中的加工间隙小、工作液流速不恰当等因素，导致蚀除废屑堆积在加工平台上产生一系列不良反应[6]。同时，不断放电也会使电极损耗，如果不能及时控制电极丝与工件之间的放电间隙，将会出现“熄火”现象，使机床停运，大幅降低生产效率。

一些学者研究发现，超声电火花复合加工可以优化上述问题。超声振动频率超过28kHz，若将此振动加载到电火花机床的电极丝上将会有以下显著优点：放电通道加速成形，拉弧放电频次降低[7]，放电频次大大增加，超声空化、泵吸、涡流效应促进蚀屑排出，以及促进间隙介质的消电离等[8，9]。而在整个超声系统中，超声变幅杆起扩大振幅、使电极或工件的振动频率达到超声振动的重要作用。……