何盛楠
天津轻工职业技术学院，天津 300350
摘要：电火花加工技术由于其独特的优势被广泛应用于生物医疗、航空航天、通信电子等领域，尤其是电火花技术在微小轴、小孔加工及微三维结构制作方面已经显示出了相当大的发展潜力，受到世界各国学者的普遍关注。国外的微细电火花加工技术已步人工业应用阶段，例如，瑞士Sar．ix公司研制出可以5轴联动的电火花加工机床SX一100．HPM。日本松下生产了一种商品化高精度微细电火花加工机床MG．ED82W，该机床适用于微力传感器、微加速度计、微喷头等微机电系统的研制生产。国内以南京航空航天大学、哈尔滨工业大学与清华大学为代表也在此领域取得了较大进展，开发出各种类型的维细电火花加工装置。考虑到电火花加工时需根据实际情况留出合理的放电间隙，并且在进给深度上对工具电极的损耗进行补偿，分析几例电火花加工技术在燃气轮机机匣制造上的应用，总结燃气轮机机匣材料与结构的升级改进技术，认为电火花加工技术会更广泛地应用于燃气轮机机匣制造中。
关键词：燃气轮机；机匣制造；电火花加工
引言
传统机械制造领域中的微小孔加工是由刀具对工件施以机械力达到材料去除的效果，但此种加工方法使用的钻头直径细小，极易折断在工件中。燃气轮机机匣类零件较多，按照设计结构可以分成两大类：环形机匣与箱体机匣。随着机匣结构的持续改进与难加工材料的广泛应用，机匣的制造需要采用很多先进制造技术，比如，在加工机匣环形件的异型孔时，采用数控激光切割技术；在蜂窝密封结构的机匣采用蜂窝钎焊与蜂窝表面电火花磨削技术。电火花成形加工包括穿孔与型腔加工两大类，本文提出了电火花加工高精度穿孔与型腔的方法，即对放电间隙与电极轴向损耗进行补偿，同时还列举了几例电火花加工技术在燃机轮机机匣制造上的应用实例。
一、电火花加工小孔
电火花加工小孔，尤其是孔的尺寸精度要求较高时，需考虑电火花加工的放电间隙与工具电极损耗。孔径的计算公式为
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产品钻孔之前，需首先进行工艺试验。工艺试验用的工具电极材料与试验件材料、极性、工作液与产品加工时一致；加工参数(放电脉宽、峰值电流)与产品加工时一致。通过工艺试验测算出产品加工状况下的放电间隙e与工具电极的相对损耗，通过式(1)控制孔径，通过式(3)控制孔深。
如图1所示，高压压气机后轴承座上的与均按上述方法用电火花加工。此外，燃气轮机机匣中的滑油供油环、供油环等需要流量试验的小孔均采用电火花加工。
二、电火花加工型腔
电火花加工型腔是一种仿形加工，即根据工件被加工部位的形状与尺寸来制作工具电极的形状与尺寸，两者之间留出放电间隙。如图2所示。以燃气轮机机匣中的第一级镶嵌件为例，内侧型面有若干长宽3mm、深2．5mm型腔，型腔侧壁厚度0．2—0．4mm。通过成型电极可一次加工多个型腔，成型电极的多次使用需注意电极的损耗，根据式(3)在进给深度上进行补偿。
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三、电火花加工的其他用途
电火花可以加工任何导电材料，不受材料硬度影响，且加工时“无切削力”，有利于加工小孔、薄壁、窄槽，以及各种复杂型面的零件。针对这一特点，电火花加工有一些特殊用途，比如，机加工中出现刀片断裂且嵌入在窄槽底端，无法取出；丝锥攻丝时断在孔内，取丝器无法取出时，均可采用电火花加工的方法解决上述问题。
以燃气轮机机匣中的承力机匣为例，承力机匣有大量螺纹孔(500个左右)，很多螺纹孔在异型曲面上且螺纹孔较小时，有一定的概率丝锥断在螺纹孔内。承力机匣斜面上M6螺纹孔(深10mm)攻丝时，丝锥断在孔内，采用取丝器很难取出丝锥或者取出后破坏底孔。而采用电火花在丝锥处打孔后很容易取出丝锥，且底孔不会破坏。
四、结论
电火花加工的特点使其有利于加工小孔、薄壁、窄槽及各种复杂型面的零件。为了获得高精度小孔与型腔，电火花加工时需根据实际情况留出合理的放电间隙，并且在进给深度上对工具电极的损耗进行补偿。因此在产品加工之前，需首先进行工艺试验。工艺试验用的工具电极材料与试验件材料、极性、工作液与产品加工时一致，且加工参数(放电脉宽、峰值电流)与产品加工时一致。通过工艺试验测算出产品加工状况下的放电间隙e与工具电极的相对损耗v。
电火花加工存在“二次放电”现象，即加工屑随加工液向外排的过程中，与产品已加工表面发生非正常的放电。具体反映在所加工的孔与型腔侧壁在加工深度方向产生斜度，如何尽量减小“二次放电”的影响是下一步研究的方向。
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