摘要：本文针对异型孔内壁再铸层去除的问题，提出了一种电火花-电解组合加工新工艺。该工艺是利用同一工具电极在同一加工工位先进行电火花成形加工，然后电解加工去除电火花加工产生的再铸层。文章对该组合工艺进行了分析和研究，包括电火花加工电参数对再铸层厚度的影响以及电解加工各参数对去除再铸层效果的影响。并对加工参数进行了优化，加工出了内壁无再铸层、无微裂纹的高质量异型孔。

　　关键词: 电火花-电解组合加工 再铸层 异型孔

　　中图分类号：TG662

　　Abstract: In this paper, a combined process for machining profile holes is proposed, in which ECM is employed to remove recast layer formed in EDM, by using the same tool-electrode in the same processing station. And this combined process is analyzed and studied. The effect of the EDM parameters on the recast layer and the effect of the ECM parameters on the removal of recast layer are discussed. The holes without recast layer and micro crack could be obtained by using the proposed method.

　　Key words: EDM-ECM combined processing, recast layer, profile holes

　　随着科学技术的发展，对零件性能的要求在不断提高，不仅要求零件加工精度高，对表面质量还有特殊的要求，如无再铸层、无微裂纹、无腐蚀等。对于高温合金、硬质合金、耐热钢淬火钢等高硬度、高强度零件上的异型孔，用传统的机械加工方法已很难实现。通常采用的加工方法为电射流加工，电花火加工和激光加工。对于后面两种加工方法，由于都是运用瞬间产生的高温热去除材料，加工后的孔内表面会产生再铸层。再铸层是在快速冷却作用下，熔融材料在材料加工表面形成的淬火铸造组织，组织内部常含有微裂纹。在交变载荷的作用下，这些微裂纹极易扩散，以致零件发生断裂破坏。

　　因而在航空、航天制造领域，经过电火花加工，激光加工过的表面必须进行研磨或者抛光，以去除产生的再铸层。去除再铸层常采用的方法有磨粒流机械研磨和化学抛光的办法。但磨粒流机械研磨加工异型孔的精度低，且容易存在去除不了的死角。而化学抛光其一种溶液只适合某几种材料，同时溶

　　收稿日期：

　　基金项目：国家自然科学基金(50875129)，江苏省基金(BK2007530)，国家“863”(2006AA04Z321)项目资助

第一作者简介：刘发展(1985-)，男，硕士研究生

　　液会对工件产生污染。

　　电解是基于阳极溶解原理去除金属， 没有宏观“ 切削力”和 “ 切削热”的作用，因此工件表面不会产生像切削加工中所形成的塑性变形层，也不会产生残余应力，更不会像电火花、激光加工那样在加工面上产生再铸层，反而还会将原有的变形层和残余应力层去掉。

　　本文针对电火花加工异形孔产生的再铸层去除困难以及成型精度难以保证的难题，提出了一种高精度异型孔成形加工的电加工组合工艺：组合了电火花成型加工、电解两种工艺措施。通过电火花先打出成形孔，然后电解加工去除电火花加工产生的再铸层，最后得到精度高、表面质量好的异型孔。

　　1 实验原理和装置

　　电火花-电解组合加工，利用电火花成形加工的高精度以及电解加工较好的表面质量，进行异型孔的加工。在同一加工工位，同一工具电极条件下，先进行电火花成型加工;再进行电解加工去除电火花加工产生的再铸层，加工过程中无需更换电极。试验装置如图1所示。

　　在电火花成形机床的工作台上，设计出一套独立的夹具和工作槽等设备以及供液系统。将工作槽固定在电火花成型机床的工作台上，工件装夹在工作槽内，工件材料为2Cr13，工件厚度2mm。先往槽内充入煤油工作液，电火花打出成型孔以后，把槽内的煤油工作液放掉;将工件接电解用脉冲电源的正极，电火花加工时的工具电极接电源负极;机床

Y轴 X轴 Z 电源 煤油工作液 电解液 工件 工具电极 工作槽 电火花机床主轴 密封圈 高压泵

　　图1 加工装置示意图

　　主轴回到电火花打孔时的原位;打开供给电解液的小流量高压泵，对加工区域进行冲液;接通电源，进行电解加工。

　　2 实验结果及分析

　　在进行电解加工试验之前，先讨论不同电火花加工电参数对再铸层的影响，然后针对特定参数下电火花成型孔，选择不同的电解加工参数，评价其加工效果。

　　2.1 电火花加工电参数对再铸层厚度的影响

　　这里讨论电火花极性、脉冲宽度和峰值电流对再铸层厚度的影响。

2.1.1 极性对再铸层厚度的影响

　　图2为峰值电流等于24A时，不同脉冲宽度条件下，极性变化对再铸层厚度的影响规律。可以看出，随加工极性不同，不同脉冲宽度对再铸层厚度影响的曲线变化率也不相同。当脉冲放电时间较短时，正极性加工比负极性加工面再铸层厚度大;反之若脉冲放电时间长，负极性加工比正极性加工的表面再铸层厚度大。这是因为在短脉冲加工时，电子的轰击作用大于离子的轰击作用;而长脉冲时，离子的轰击作用大于电子的轰击作用。轰击作用越强，熔化、抛出的金属越多，熔融金属凝固滞留在基体上的也越多，再铸层越厚。

　　2.1.2 峰值电流和脉冲宽度对再铸层的影响

　　图3是正极性加工条件下，不同峰值电流和脉冲宽度加工对再铸层厚度的影响规律。

由图可以看出，再铸层厚度随着峰值电流以及脉冲宽度的增大而增大。因为在脉冲宽度一定时，峰值电流越大，单个脉冲能量也越大，单个脉冲熔化、抛离的金属就越多，滞留在工件表面的熔融金属也越多，再铸层就越厚。在峰值电流一定时，脉冲宽度越大，导致单个脉冲能量也越大，再铸层就越厚。

　　图中还可以看出，再铸层厚度随脉冲宽度、峰值电流并非呈线性关系变化，而呈减缓趋势。这是由于随着脉冲宽度的增大，脉冲能量也随着增大，但放电点的能量作用向周围扩散传递，使放电点的能量密度不随脉冲能量的增大呈正比增长趋势，而是呈逐渐减缓的趋势。

　　正极性时，不同峰值电流和脉冲宽度的组合加工的再铸层厚度如图4所示。

　　2.1.3 电火花加工电参数的选择

　　放电间隙和电极损耗的大小体现了加工精度的高低。根据电火花加工电参数对再铸层厚度的影响规律以及电火花加工的成形规律，兼顾加工精度、

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