影響電火花成形加工質量的因素及防止方法

袁喜昌

河南省駐馬店高級技工學校，河南 駐馬店 463000

電火花加工是基于工具和工件（正、負電極）之間脈沖火花放電時的電腐蝕現象來蝕除多余的金屬，已達到對零件的尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。影響加工質量的因素是多方面的，本文從電極材料的選擇、電極制造、電極裝夾找正、加工規(guī)準的選擇、操作工藝是否恰當等方面來闡述影響加工質量的因素。

1 正確選擇電極材料

在型腔加工中，石墨是常用的電極材料，但由于石墨的品種很多，不是所有的石墨材料都可作為電加工的電極材料，應該使用電加工專用的高強度、高純度的特種石墨。紫銅電極常用于精密的中、小型型腔加工。在使用鑄造或鍛造制造的紫銅坯料做電極時，材質的疏松、夾層或砂眼，會使電極表面本身有缺陷、粗糙和損耗不均勻，使加工表面不理想。

2 制造電極時正確控制電極的縮放尺寸

制造電極是電火花加工的第一步，根據圖紙要求，縮放電極尺寸是順利完成加工的關鍵。縮放的尺寸要根據所決定的放電間隙再加上一定的比例常數而定。一般寧肯取理論間隙的正差，即電極的標稱尺寸要偏“小”一些，也就是“寧小勿大”。若放電間隙留小了，電極做“大”了，使實際的加工尺寸超差，則造成不可修復的廢品。若電極略微偏“小”，在尺寸上留有調整的余地，經過平動調節(jié)或稍加配硏，可最終保證圖紙的尺寸要求。在型孔加工中無論是制造階梯電極，還是用直接加工電極，由于最終要控制凸凹模具的配合間隙，因此對電極縮放尺寸的要求是十分嚴格的，一般應控制在±0.01mm。

3 把好電極裝夾和工件找正的第一關

在校正完水平與垂直，最后緊固時，往往會使電極發(fā)生錯位、移動，加工時造成廢品。因此，緊固后還要不厭其煩地再找正檢查一下，甚至在加工開始進行了少量進給后，還需要停機再查看一下是否正確無誤。因為電火花加工開始階段是很重要的一個環(huán)節(jié)，也是需要操作者最精心的時候。

由于電極裝夾不緊，在加工中松動，或找正誤差過大，是造成廢品的一個原因。電極或輔助夾具的微小松動，會給加工深度帶來誤差。有時在多次重復加工中，加工條件相同，但深度誤差分散性很大，往往也是電極松動造成的。加工過程中夾具發(fā)熱，也會使電極松動。對于一些小型單電極，只用一個螺栓與電極連接固定，則更容易發(fā)生松動，特別是石墨電極采用這種夾固方法是非常不可靠的。

在進行型孔加工中，一般為了減少加工量，都進行預銑或預鉆。加工余量越小，越有利于提高加工速度，但也會給找正帶來困難，造成廢品的潛在危險也越大，多型孔同時加工的場合更是如此，由于預銑、預鉆孔的尺寸不夠均勻一致，往往多數孔已經找正，而有一兩個孔略偏。如果觀察粗心，就有可能加工后個別型孔留有“黑皮”而造成廢品。因此，在加工初始階段，一定要停機查核，確實無誤后再繼續(xù)加工。

4 正確選用加工規(guī)準，了解脈沖電源的工藝規(guī)律

了解和掌握脈寬、脈間、電流、電壓、極性等一組電規(guī)準對應產生的電極損耗、加工速度、放電間隙、表面粗糙度以及錐度等工藝效果，是避免產生廢品，達到加工要求的關鍵。不控制電極損耗就不能加工出好的型腔，控制不好粗糙度和放電間隙，就不能確定最佳平動量，修光型腔側壁。控制不準放電間隙和粗糙度就加工不出好的型孔。常常有人埋怨電源的電極損耗大得異乎尋常，這往往是由于極性接反了，或者是用高頻、窄脈寬進行型腔的粗加工。

5 防止由于脈沖電源中電氣元件的影響而造成廢品

脈沖電源在維修中由于更換了元器件，使脈沖參數發(fā)生改變，也會使加工達不到預期的效果；或由于電源中元器件損壞、擊穿，引起拉弧放電，也是造成工件嚴重破壞的原因。

6 注意實際進給深度由于電極損耗引起的誤差

在進行尺寸加工時，由于電極長度相對損耗會使加工深度產生誤差，而由于規(guī)準變化的不同，誤差也會很不一致，往往使實際加工深度小于圖紙要求。因此，一定要在加工程序中，計算、補償上電極損耗量，或者在半精加工階段停機進行尺寸復核，并及時補償由于電極損耗造成的誤差，然后在轉換成最后的精加工。

7 正確控制平動量

型腔或型孔的側壁修光要靠平動，既要達到一定粗糙度的要求，又要達到尺寸要求，需要認真確定逐級轉換規(guī)準時的平動量。否則有可能還沒達到修光要求，而尺寸已經到限，或者已經修光但還沒有達到尺寸要求。因此，應在完成總平動量75%的半精加工段復核尺寸，之后再繼續(xù)進行精加工。

8 防止硬質合金產生裂紋

由于硬質合金是粉末冶金材料，它的熱導率低。過大的脈沖能量和長時間持續(xù)的電流作用，都會使加工表面產生嚴重的網狀裂紋。因此，為了提高粗加工的速度而采用寬脈寬、大電流加工是不可取的。一般會采用窄脈寬、高峰值電流，短促的瞬時高溫使加工表面熱影響層較淺，避免裂紋產生。

9 防止在型孔加工中產生“放炮”

在加工過程中產生的氣體，集聚在電極下端或油杯內部，當氣體被電火花引燃時，就會像“放炮”一樣沖破阻力而排出，這時很容易使電極與凹模錯位，影響加工質量，甚至報廢，這種情況在抽油加工時更易發(fā)生，因此在使用油杯進行型孔加工時，要特別注意排氣，適當抬刀或者在油杯頂部周圍開設氣槽、排氣孔，以利排出積聚的氣體。

10 注意熱變形引起的電極與工件位移

在使用薄型的紫銅電極時，加工中要注意因電極受熱變形而使加工的型腔產生異常。另外在停機后，由于人為的因素，使電極與工件發(fā)生位移。在開機時，又沒注意電極與工件的相對位置，常常會使接近加工好的工件報廢。

11 主軸剛性和工作液對放電間隙的影響

電火花加工的蝕除物從間隙排出的過程中，常常在電極與工件間引起電極與加工面的二次放電。其結果使已加工表面再次電蝕，在凹模的上口電極進口處，二次放電機會更多，這樣就形成了錐度。二次放電越多，錐度越大。為了減小錐度，首先要保持主軸頭的穩(wěn)定性，避免電極不必要的反復提升。調節(jié)好沖、抽油壓力，選擇好適當的電參數，使主軸伺服處于最佳狀態(tài)，既不過于靈敏，也不遲鈍，都可以減少錐度。在加工深孔中為了減少二次放電造成錐度超差，常采用抽油加工或短電極的方法。

12 要密切注視和電弧燒傷

加工過程中局部電蝕物密度過高，排屑不良，放電通道、放電點不能正常轉移，將使工具工件局部放電點溫度升高，產生積炭結焦，引起惡性循環(huán)，使放電點更加固定集中，轉化為穩(wěn)定電弧，使工具工件表面積炭燒傷。防止方法是增大脈間及加大沖油，增加抬刀頻率和幅度，改善排屑條件。

[1]單巖,夏天著.數控電火花加工[M].機械工業(yè)出版社.

[2]賈立新著.電火花加工實訓教程[M].西安電子科技大學出版社.

[3]曹鳳國主編.電火花加工技術[M].化學工業(yè)出版社.

[4]趙萬生主編.電火花加工技術[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社.