专利名称：水下电火花高精度孔成形方法
技术领域：
本发明属于电火花加工技术领域，具体涉及高辐射环境中水下电火花高精度孔的 成形方法。
背景技术：
电火花成形加工(Electrical Discharge Machining, EDM)是利用脉冲放电所 产生的局部高温快速熔化与气化被加工材料，从而达到去除材料并进行加工的一种工艺方 法，是应用最为广泛的特种加工方法之一。在核电站高辐射环境中，对放射性设备进行螺纹底孔、定位销孔或其他形状的成 形加工，为了屏蔽放射性，通常采用远距离水下电火花成形加工方式。核电站用来屏蔽放射 性的除盐水含有一定浓度(2400ppm)的硼酸，电火花加工必须在这样的含硼水中进行。电 火花加工产生的碎屑直接排放到含硼水中，将引起含硼水的电导率增大，进而影响到电火 花加工的精度。为了保证一定的加工精度、速度、过切量和电极的损耗率，水下电火花加工 工艺和参数设置，需要综合考虑高放射性和含硼水这样的大环境对EDM的影响，要控制含 硼水的电导率，及时清除电火花产生的放射性碎屑，同时还要尽量缩短在高放射性环境中 的作业时间，这在技术上是比较困难的。借助于核电站堆内构件水下修复专用的输送、定位和辅助支撑系统(HDS)，将电火 花成形加工(EDM)工装精确送达待加工位置(水面以下7m)。本发明提供了在反应堆吊篮 外壁上进行螺纹孔、定位销孔等的水下电火花高精度成形加工的一种有效方法，并成功应 用于巴基斯坦Cl项目辐照监督管支架的改造修复。经查阅大量文献资料，目前国内尚无解 决类似现场工程问题的好的方法。与本技术方案相比最接近的国内现有技术方案是，在室 内，采用煤油介质，能够获得的最好的表面光洁度接近6. 3，此时工作电流仅IOA左右，其加 工速度是十分慢的。
发明内容
本发明的目的是提供一种在高辐照条件下，水下电火花高精度孔的成形方法，同 时满足加工精度和加工速度的要求。本发明是这样实现的一种水下电火花高精度孔成形方法，包括如下步骤步骤1中，清洁水质，开启水下吸尘器；同时监测含硼水的电导率，电导率维持在 4 7μ S/cm(25°C )；步骤2中，安装粗加工电极；电极材料为石墨，工作时接正极性，被加工件为不锈 钢，工作时接负极性；粗加工时，伺服速度设置于10mm/h 20mm/h之间；电极间隙由执行机构根据设定 工作电流调整，当实际工作电流值大于设定工作电流时，执行机构增加电极间隙，使工作电 流减小，当工作电流过小，执行机构减小电极间隙，使工作电流增加；步骤3、将电火花成形加工工装精确送达待加工位置；
步骤4中，首先开启水下电视系统，确认加工目标位置正确，并监视电极进给运动 情况；当水质合格后，在水下电视的辅助监视下，开始水下电火花加工；水下电火花加工期间，用示波器监视电极间隙电压波形，用水下摄像系统辅助监 视电火花加工过程；根据示波器显示的放电波形变化情况，随时对伺服速度和电极间隙做 适当微小的调整，确保加工过程平稳；步骤5、将电火花成形加工工装移至水上，更换粗加工电极；步骤6、重复步骤3和步骤4 ；步骤7、将电火花成形加工工装移至水上，安装精加工电极；电极材料为石墨，工 作时接正极性，吊篮材料为不锈钢，工作时接负极性；精加工时，伺服速度设置为粗加工速度的4 8倍；电极间隙由执行机构根据设定 工作电流调整，当实际工作电流值大于设定工作电流时，执行机构增加电极间隙，使工作电 流减小，当工作电流过小，执行机构减小电极间隙，使工作电流增加；步骤8、将电火花成形加工工装精确送达待加工位置；步骤9中，开始精加工后，开启水下电视系统，确认加工目标位置正确，并监视电 极进给运动情况；当水质合格后，在水下电视的辅助监视下，开始水下电火花加工；水下电火花加工期间，用示波器监视电极间隙电压波形，用水下摄像系统辅助监 视电火花加工过程；要根据示波器显示的放电波形变化情况，随时对伺服速度和电极间隙 做适当微小的调整，确保加工过程平稳；用除盐水冲刷，如表2所述，保证冲刷水的压力和流量，将电火花产生的碎屑及时 排出；同时，用水下吸尘器滤除电火花加工产生的碎屑；电火花加工期间，定期监测水的电导率，通过调节水下吸尘器和电厂水循环系统， 使水的电导率维持在4 7 μ S/cm。步骤10、将电火花成形加工工装移至水上，更换精加工电极；步骤11、重复步骤8和步骤9，完成孔的加工。如上所述的一种水下电火花高精度孔成形方法，其中，在步骤2中，设置粗加工参数如表1所示；表1孔粗加工EDM参数表
权利要求
1.一种水下电火花高精度孔成形方法，包括如下步骤步骤1中，清洁水质，开启水下吸尘器；同时监测含硼水的电导率，电导率维持在4 7μ S/cm(25°C )；步骤2中，安装粗加工电极；电极材料为石墨，工作时接正极性，被加工件为不锈钢，工 作时接负极性；粗加工时，伺服速度设置于10mm/h 20mm/h之间；电极间隙由执行机构根据设定工作 电流调整，当实际工作电流值大于设定工作电流时，执行机构增加电极间隙，使工作电流减 小，当工作电流过小，执行机构减小电极间隙，使工作电流增加； 步骤3、将电火花成形加工工装精确送达待加工位置；步骤4中，首先开启水下电视系统，确认加工目标位置正确，并监视电极进给运动情 况；当水质合格后，在水下电视的辅助监视下，开始水下电火花加工；水下电火花加工期间，用示波器监视电极间隙电压波形，用水下摄像系统辅助监视电 火花加工过程；根据示波器显示的放电波形变化情况，随时对伺服速度和电极间隙做适当 微小的调整，确保加工过程平稳；步骤5、将电火花成形加工工装移至水上，更换粗加工电极； 步骤6、重复步骤3和步骤4 ；步骤7、将电火花成形加工工装移至水上，安装精加工电极；电极材料为石墨，工作时 接正极性，吊篮材料为不锈钢，工作时接负极性；精加工时，伺服速度设置为粗加工速度的4 8倍；电极间隙由执行机构根据设定工作 电流调整，当实际工作电流值大于设定工作电流时，执行机构增加电极间隙，使工作电流减 小，当工作电流过小，执行机构减小电极间隙，使工作电流增加； 步骤8、将电火花成形加工工装精确送达待加工位置；步骤9中，开始精加工后，开启水下电视系统，确认加工目标位置正确，并监视电极进 给运动情况；当水质合格后，在水下电视的辅助监视下，开始水下电火花加工；水下电火花加工期间，用示波器监视电极间隙电压波形，用水下摄像系统辅助监视电 火花加工过程；要根据示波器显示的放电波形变化情况，随时对伺服速度和电极间隙做适 当微小的调整，确保加工过程平稳；用除盐水冲刷，如表2所述，保证冲刷水的压力和流量，将电火花产生的碎屑及时排 出；同时，用水下吸尘器滤除电火花加工产生的碎屑；电火花加工期间，定期监测水的电导率，通过调节水下吸尘器和电厂水循环系统，使水 的电导率维持在4 7 μ S/cm。步骤10、将电火花成形加工工装移至水上，更换精加工电极； 步骤11、重复步骤8和步骤9，完成孔的加工。
2.如权利要求1所述的一种水下电火花高精度孔成形方法，其特征在于 在步骤2中，设置粗加工参数如表1所示；表1孔粗加工EDM参数表
3.如权利要求1或者2所述的一种水下电火花高精度孔成形方法，其特征在于粗加 工电极为端面多孔冲刷方式，粗加工电极分为直径依次变大、长度依次变短的三个圆柱段 夹持段、过渡段和加工段；其中心开有贯穿夹持段、过渡段并延伸至工作段中间位置的冲刷 水总流道；在工作段中，以上述的孔的端面为起点，以工作段的外端面为终点，又开有9个 冲刷水支流道；9个支流道在工作段的外端面开孔位置如下1个小孔位于工作段外端面的圆心，4个 小孔均勻布置于以工作段外端面的圆心为圆心、半径较小的同一圆周上，另外4个小孔均 勻布置于以工作段外端面的圆心为圆心、半径较大的另外一个圆周上；在外端面上，小圆周 上的任意1个小孔与圆心的连线和与此连线相邻的大圆周上的小孔与圆心的连线之间形 成的夹角为45° ；终点在半径较大的圆周上的孔与电极的中心轴线成15°的夹角，终点在半径较小的圆 周上的孔与电极的中心轴线成5°的夹角；粗加工电极为端面单孔冲刷方式，分为直径依次变大、长度依次变短的三个圆柱段夹 持段、过渡段和加工段；其中心开有贯穿夹持段、过渡段并延伸至工作段中间位置的冲刷水 总流道。
4.如权利要求3所述的一种水下电火花高精度孔成形方法，其特征在于控制电源的 放电通道采用3个。
全文摘要
本发明属于电火花加工技术领域，具体涉及一种水下电火花高精度孔成形方法。目的是提供一种在高辐照条件下，水下电火花高精度孔的成形方法，同时满足加工精度和加工速度的要求。包括调整加工环境、设定粗加工参数、进行两遍粗加工、设定精加工参数、进行两遍精加工。本发明的优点是通过使用优化了的电火花加工参数和专门的电极冲刷孔的设计，进行两遍粗加工和两遍精加工，获得了快速、高精度孔的加工。确保螺纹底孔的加工深度，减小了螺纹底孔的锥度，降低了远距离水下攻丝时丝锥断裂的风险；提高了加工表面的光洁度，保证了一定的过切量，使加工的螺纹底孔完全满足工程应用的要求；获得了较大的工作电流，加快了电火花成形加工的速度。
文档编号B23H9/14GK102107305SQ200910259799
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者何少华, 戚宏昶, 欧卫兵, 陈梁, 马明泽 申请人:秦山核电有限公司