佟 浩,李 勇,刘美玲,张 龙

(清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所摩擦学国家重点实验室,北京100084)

柴油发动机正向着高速、高喷射压力、低排放等高性能方向发展,其关键部件的先进制造技术备受关注。喷油嘴偶件是影响发动机性能、寿命及可靠性的关键部件[1],为有效改善喷油嘴微细喷孔喷射过程的流量系数和雾化效果,不仅要求其喷孔孔径小于0.2 mm[2],还要求孔径沿喷射方向逐渐变小形成 0°～ 2°锥角的“倒锥孔”(图 1)[3-4],以达到欧 Ⅳ(国4)以上的排放标准[5-6]。

图1 喷油嘴上微细倒锥孔示意图(φ a＞φ b)

传统的机械钻削已无法满足高标准微细喷孔的加工需求。电火花加工微细喷孔具有无机械加工力、喷孔直径小、精度较高、压力室无毛刺、可在热处理后加工等优点[7]。然而,由于电火花加工中加工屑与孔壁的侧向放电,使加工出的喷孔一般呈“正锥形”孔径形状[8]。

国内外在倒锥形微细喷孔加工方面取得了一些研究成果。瑞士某公司在电火花加工机床主轴上集成了旋转电极丝的偏转倾斜块,加工出锥顶角0°～1.4°的倒锥形微细孔[9]。本课题组前期采用微细电极丝导向套倒锥偏摆及自旋转的方式,在微细电火花加工实验系统上加工出锥顶角1.6°的倒锥形微细孔[6]。但实践表明,微细电极丝或导向套的自旋转实现倒锥孔放电加工时,由于微细电极丝刚度低、自旋转精度难以精确控制,引入的随机误差易造成较大的孔径和锥角误差,且旋转中难以持续进给微细电极丝。……