多軸穿孔機(jī),全稱為多軸數(shù)控電火花穿孔機(jī),是一種基于電火花放電蝕除原理,通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)控制三個(gè)及以上運(yùn)動(dòng)軸,自動(dòng)在工件上進(jìn)行高效、精密深小孔加工的特種加工裝備。其核心在于“多軸聯(lián)動(dòng)”——在傳統(tǒng)的X、Y、Z直線軸之外,可根據(jù)需求配置旋轉(zhuǎn)的C軸、擺動(dòng)的B軸等多達(dá)七至八個(gè)運(yùn)動(dòng)軸,實(shí)現(xiàn)任意空間方位上的復(fù)雜孔系加工。與只能鉆直孔的普通穿孔機(jī)相比,多軸版本能夠完成“空中打斜孔”“曲面鉆深孔”等高難度三維復(fù)雜孔型加工任務(wù)。
多軸穿孔機(jī)采用中空黃銅管作為旋轉(zhuǎn)工具電極,加工時(shí)在電極與工件之間施加高頻脈沖電壓,并以高壓去離子水作為絕緣介質(zhì)從電極中心沖出。當(dāng)間隙達(dá)到擊穿閾值時(shí),介質(zhì)瞬間被擊穿形成火花放電通道,通道中心溫度驟然升至近萬(wàn)攝氏度,使工件表面金屬局部熔化甚至氣化。隨后,高壓水流將熔融蝕除顆粒從微小孔洞中沖走,同時(shí)冷卻加工區(qū)域。如此每秒數(shù)萬(wàn)次的重復(fù)放電,金屬一點(diǎn)點(diǎn)被無(wú)聲地“吃掉”,最終形成精密小孔。
主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于:其一,無(wú)機(jī)械切削力,特別適合加工薄壁葉片等易變形零件,不產(chǎn)生熱應(yīng)力及宏觀切削力;其二,無(wú)視材料硬度,能輕松加工淬火鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金、鈦合金及高溫耐熱合金等傳統(tǒng)方法難以應(yīng)付的材料;其三,深徑比高,典型機(jī)型加工深徑比可達(dá)300:1以上;其四,加工精度達(dá)到微米級(jí),孔徑精度優(yōu)于±20μm,重鑄層平均厚度可控于10μm以內(nèi)。
憑借其特殊加工能力,多軸穿孔機(jī)成為多個(gè)行業(yè)的常用設(shè)備:
航空航天與軍工國(guó)防領(lǐng)域是該技術(shù)最核心的應(yīng)用場(chǎng)景。航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片上密布的數(shù)千個(gè)直徑僅零點(diǎn)幾毫米的氣膜冷卻孔,其空間位置復(fù)雜多變且部分為斜孔或腰形孔,唯有通過(guò)多軸穿孔機(jī)利用B、C等旋轉(zhuǎn)軸實(shí)時(shí)調(diào)整電極指向,方能一次性完成全葉片批量化自動(dòng)加工。在現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件加工中,這一技術(shù)的作用尤為突出。
模具制造與精密機(jī)械領(lǐng)域同樣依賴多軸穿孔機(jī)。高強(qiáng)模具鋼制造的大型精密模具中的細(xì)小冷卻水道及其直通線切割機(jī)床上起始穿絲孔,都少不了它的身影。除此之外,醫(yī)療器械中的高精度植入物、電子行業(yè)中的微孔陣列與精密連接器,乃至汽車工業(yè)中發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器噴嘴孔等,均離不開多軸穿孔技術(shù)的支撐。