提高電火花成型及小孔加工質量的措施

摘 要：本文簡述電火花加工的特點及加工中提高加工質量的方法、措施，并針對這些方法、措施作了具體的闡述。

關鍵詞：電火花加工特點；加工質量；方法；措施

中圖分類號：TG66 文獻標識碼：A

1 電火花加工概論

電火花加工是利用二個金屬導體之間放電產生的電腐蝕現象來進行加工的方法。又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱EDM。進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或將工作液充入放電間隙。通過間隙自動控制系統控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產生火花放電。

在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復絕緣狀態。

緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產生火花放電，重復上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產率。

在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式，就能加工出各種復雜的型面。

2 電火花加工的特點

電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件；加工時無切削力；不產生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；直接使用電能加工，便于實現自動化；加工后表面產生變質層，在某些應用中須進一步去除；工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。

2.1 脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機械方法難于加工或無法加工的特殊材料和復雜形狀的加工，不受材料硬度的影響，不受熱處理狀態的影響。

2.2 脈沖放電持續時間極短，放電時產生的熱量傳導，擴散范圍小，材料受熱影響范圍小。

2.3 加工時，工具材料與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用小，工具電極材料不需比工件材料硬，因此工具電極制造容易。

2.4 改革工件結構，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人的勞動強度。

3 提高加工質量的方法、措施

我廠電火花加工設備齊全，加工零件種類繁多。電火花的加工質量受到多種因素的影響，零件加工的穩定性和一致性是加工追求的目標。通過對典型的成形機和小孔機的實踐加工經驗，認為提高零件的加工質量具體從以下幾方面改進。

3.1 正確選擇電極的材料

電極應采用導電性好，損耗小，造型易，加工穩定，效率高，來源豐富，價格便宜的材料。工具電極常用導電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。本單位所采用的電極材料有紫銅、黃銅、石墨等。

3.2 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，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選擇的加工規準決定的放電間隙，再加上一定的比例常數而定，一般取理論間隙的正差，即電極的標稱尺寸“寧小勿大”。若放電間隙小了，電極大了，使實際加工尺寸超差，會造成不可修廢品，反之則可以進行調整和返修。

3.3 正確的電極裝夾和工件找正

在實際加工中，電極裝夾和工件找正對于零件的加工質量同樣起著決定性的作用，特別是在高精度零件的加工中，例如槽寬、孔徑尺寸公差小，形位公差嚴的零件，在對工件和電極進行找正、校準的同時，也要保證電極的軸心線垂直于機床的工作臺面，而且電極與夾具的安裝面必須清潔，擦拭干凈，以確保其接觸面良好。若電極和工件裝夾不到位，在加工中松動，或找正誤差大，是造成廢品的重要原因。

3.4 正確選用加工規準

掌握脈寬、脈間、電流、電壓等對產生的電極損耗、加工速度、放電間隙、表面粗糙度、錐度等效果。注意電極大小對放電間隙的影響，注意主軸剛性和工作液對放電間隙的影響，防止電弧燒傷工件。

3.5 防止由于脈沖電源中電氣元件的影響造成的廢品

脈沖電源在維修中由于更換了元氣件，使脈沖參數發生改變，也會使加工出現異常，或者由于電源中元器件的損壞、擊穿引起拉弧放電，造成零件嚴重超差。這就要求操作者和維修人員定期的進行設備的保養。

3.6 注意電極大小對放電間隙的影響

原則上放電間隙不受電極大小的影響，但在實際加工中大電極的加工間隙小，小電極的加工間隙反而偏大，特別是小電極在深孔加工中容易產生側向振動，造成間隙擴大。

4 具體的加工規準對加工的影響

4.1 脈沖寬度對加工的影響

在脈沖的峰值電壓一定時，脈沖寬度越寬脈沖能量越大，加工生產率越高。但是當脈沖寬度達到一定值時，雖然單個脈沖能量增大，但由于能量過于集中以及被蝕除物生成過多，將使排渣、排氣等條件變得惡劣，產生電弧，加工生產率反而下降。長時間的電弧，將燒壞工件或電極。

4.2 脈沖停歇對加工的影響

在相同的條件下，脈沖停歇時間越長，加工時間越短，加工生產率會下降。但是當脈沖停歇下到一定值時，每個脈沖結束后，火花間隙中電離通道將來不及消除電離狀態，使放電集中在該點而產生電弧，從而使加工生產率下降，甚至燒壞工件或電極。

4.3 脈沖峰值電流對加工的影響

脈沖峰值電流越大，單個脈沖的能量值增大，加工生產率越高。但是峰值電流大到一定值時，如果此時脈沖的寬度和停歇不作相應變化，將會引起電極損耗的增加。另外，受到“面積效應”的影響，反而使加工生產率下降。再則，峰值電流越大，加工件的光潔度就越差。

4.4 電極材料與工件材料對加工的影響

電極材料與工件材料的導電性，熱傳導性不同，對加工生產率的影響也不同，要視具體的材料而定。

結語

影響電火花加工質量的因素很多，但只要對其進行系統的分析和科學的分類，就可以對這類復雜而且零亂的因素進行控制與調配，從而改善和提高工件的精度和表面質量。所謂細節決定成敗，對于電加工來說就是細節決定質量。

參考文獻

[1]趙萬生.電火花加工技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社.