微小孔特种加工技术研究现状及展望

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1、研究论文RESEARCH微小孔特种加工技术研究现状及展望高飞1,2。顾琳2(1．上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240；2．中国商用飞机有限责任公司信息化与管理创新部，上海200126)【摘要】近年来微小孔结构在航空航天零部件上的应用越来越广泛，对微小孔的特种加工方法的进展情况进行了综述，总结了每种加工方法的主要特点，并对当前微小孔特种加工技术存在的问题及未来发展趋势进行了总结和展望。关键词：微小孔；特种加工；复合加工ReviewontheDevelopmentofNon—TraditionalMachiningMethodsfortheProcessingo

2、fMicroHolesGA0Fei“2．GULin2(1．StateKeyLaboratoryofMechanicalSystemandVibration，ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240，China；2．IT&ManagementInnovationDepartment，CommercialAircraftCorporationofChinaLtd．，Shanghai200126，China)IABSTRACTlDuetomoreandmoremicroholesareusedintheaerospaceparts，thispa

3、perexplorestheevolutionofnon—traditionalmachiningmethod(NTM)fortheprocessingofmicroholes．Keyfeaturesofeachmachiningmethodsaresummarizedandthedevelopmenttrendsofthesemethodsareprospected．Keywords：Microhole；Non—traditionalmachining；CompoundmachiningDOI：10．160800．issn1671-833x．2016．23／24．108近年来，

4、航空航天及汽车、化工等产品对微小孑L结构(通常将0．3mm以下的孔称为微孑L，0．3一lmm的孔称为小孔111)的加工需求日益增加，典型的有发动机燃油喷嘴、涡轮叶片冷却孑L、化纤喷丝板上的异型孔及陀螺仪上的微孔等[2-31(图1)。这些微小孑L往往具有大深径比、材料强度高等特点。而特种加工技术被认为是目前实现微小孑L加工的重要手段之一。、毒0垆i▲(nJ满轮叶』；冷)94L【h)峨鲐1【=}王(t一硝％_-}{1I’刚埘图1常见的微小孔结构零件Fig．1Commonmicroholepads微小孔的特种加工方法目前主要有电火花加工(EDM)、电化学加工(ECM)、超声加工(USM

5、)、激光加工(LM)等。其主要特点是利用电能、热能、光能、电化学能以及特殊机械能中的一种实现工件材料的去除。此外，还有将两种或两种以上的加工方法进行复合来实现微小孔的加工方法，统称为复合加工。108航空制造技术·2016年第23／24期本文对微小孔的几种主要特种加工方法进行介绍，并结合目前微小孔加工中的热点学术问题(如效率、深径比、加工精度及难加工材料等)对近年来的文献进行分析，最后对未来微小孔加工技术的发展进行展望。1电火花微小孔加工目前为止，电火花加工仍然是加工微／J',q。L的首选方法。但是电火花加工微小孔面临如下问题：(1)加工大深径比的微小孔时，电蚀产物难以有效排出且加

6、工效率低；(2)受加工机理的限制，难以加工非导电材料；(3)加工孔精度(锥度、表面质量)的控制；(4)研制精度更高、功能更强大的电火花微小孔加工设备。针对上述问题，国内外学者进行了广泛的研究并取得了如下成果。1．1电蚀产物排出效果的改善通常，采用电极旋转及外冲液可以在一定程度上改善电蚀产物的排出，但随着加工深度的增加，这两种方法不能从根本上解决问题。Yan等

7、4I采用削边电极配合旋转，显著减少了电蚀产物在加工间隙的沉积。Yu等【5】通过引入工件平动，使用钨电极在不锈钢上加工出了深径比为18的异形孔。以上方法有效地改善了电蚀产物在放电间隙的沉积，减少了有害放电次数，同时提RESEA

8、RCH研究论文高了加工效率和精度。1．2非金属材料的孔加工Muttamara等【61采用辅助电极法，在非导电的氮化硅陶瓷的表面涂覆一层导电材料(铜和碳粉)使工件材料具有导电性，在材料表面加工出直径50prn、深3009m的微孔。Li等【7l研究了在TiC合金上制备微小孔工艺，发现采用窄脉宽(59s)、长脉间(159s)并配合冲液条件，材料去除率和电极损耗率均得到显著改善。TAK等181研究了复合材料A1，0，／CNTs的微细电火花加工特性，发现CNT含量为5％时材料的电导率达到最