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電火花加工范文第1篇

關(guān)鍵詞:TC11鈦合金;正交試驗(yàn);材料去除率

鈦合金因其高強(qiáng)度、耐熱耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天及國防工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛［1－2］。但由于鈦合金具有導(dǎo)熱系數(shù)差、高溫下易與刀具材料起反應(yīng)等特點(diǎn)，切削過程中極易出現(xiàn)排屑不暢、粘接磨損、崩刃等現(xiàn)象，屬于典型的難切削材料［3］。電火花加工作為加工難切削材料的一種常用手段，加工不受材料硬度及強(qiáng)度影響，在鈦合金加工應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注［4］。電極材料及放電參數(shù)對電火花加工效果有著決定性的影響。本文針對TC11鈦合金電火花加工中放電狀態(tài)不穩(wěn)定、加工效率不高等問題，從工藝試驗(yàn)角度探討電源參數(shù)、電極材料等參數(shù)對電火花加工的效率、電極損耗等方面的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上優(yōu)選電加工工藝參數(shù)，提高加工效率、降低損耗。

1鈦合金電火花加工難點(diǎn)分析

鈦合金的物理特性決定了其電火花加工的難度:鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)較低，電火花加工過程中產(chǎn)生的熱量難以迅速釋放，導(dǎo)致加工區(qū)域溫度迅速升高［5］。鈦合金在高溫條件下的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，可以與許多非金屬元素(如碳、氧、氮等)化合，生成諸如TiC等非常難溶的化合物［6］，影響加工過程。在加工過程中，電參數(shù)、電極材料以及排屑狀況等工藝條件均會對放電過程產(chǎn)生較大影響。如果匹配不當(dāng)，勢必會導(dǎo)致放電條件持續(xù)惡劣，甚至導(dǎo)致拉弧、短路等不穩(wěn)定放電現(xiàn)象，影響加工效率與質(zhì)量。

2電極材料選擇

工藝參數(shù)優(yōu)選前應(yīng)先確定電極材料，目前鈦合金電火花加工中常用的電極材料為紫銅與石墨［7－10］。前文分析提到，鈦合金電火花加工過程中易產(chǎn)生TiC，對加工效率影響較大。故進(jìn)行工藝試驗(yàn)，對比了紫銅、石墨2種不同電極加工時，工件表面覆蓋層TiC的含量情況。

2．1試驗(yàn)條件

機(jī)床:μEDM－50電火花加工機(jī)工件:TC11鈦合金電極:20mm紫銅、石墨圓柱電極工作液:專用煤油試驗(yàn)中所用的電加工參數(shù)如表1所示。用兩種電極各加工10min，之后對不同試驗(yàn)條件下所加工出工件表面進(jìn)行理化分析，對比TiC含量。

2．2試驗(yàn)結(jié)果對比

Ti元素和C元素在高溫下只能以TiC這種物相存在，工件表面TiC含量應(yīng)與化學(xué)成分的C元素含量的變化趨勢一致。采用KYKY－EM3200型掃描電子顯微鏡進(jìn)行能譜分析試驗(yàn)，結(jié)果如圖1、圖2。由圖1分析結(jié)果可以看出，相同電參數(shù)條件下，紫銅加工的鈦合金工件表面的TiC含量明顯高于石墨材料，說明石墨材料更有利于鈦合金的加工。在工件積碳方面(見圖2)，紫銅電極加工鈦合金時，工件表面的積碳現(xiàn)象十分明顯，紫銅電極的加工效率也明顯低于石墨電極。

3正交工藝試驗(yàn)

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是用來科學(xué)設(shè)計(jì)多因素試驗(yàn)的一種方法。其利用一套規(guī)格化的正交表安排試驗(yàn)，得到的試驗(yàn)結(jié)果再用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行處理，使之得出科學(xué)結(jié)論。主要優(yōu)點(diǎn)是能在多試驗(yàn)條件中選出代表性強(qiáng)的少數(shù)試驗(yàn)方案，通過對這些少數(shù)試驗(yàn)方案結(jié)果的分析，從中找出最優(yōu)方案或最佳生產(chǎn)工藝條件［11］。試驗(yàn)基于Form20電火花成型機(jī)床，電極采用20mm圓柱石墨電極，工件為60mm×20mm×20mm的TC11鈦合金樣，工作液為電火花成型機(jī)床專用煤油，加工深度設(shè)置為2mm，其因素水平表如表2所示.由于From20機(jī)床電源系統(tǒng)對電流、脈寬2參數(shù)的匹配關(guān)系進(jìn)行了嚴(yán)格限制，因素水平表中所選的電流的脈寬均為56μs。使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS進(jìn)行了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，正交試驗(yàn)表及結(jié)果如表3所示。方差分析法是正交試驗(yàn)常用的分析方法之一。能把因素水平的變化所引起的試驗(yàn)結(jié)果間的差異與誤差的波動所引起的試驗(yàn)結(jié)果間的差異區(qū)分開，并能給出可靠的數(shù)量估計(jì)。使用SPSS軟件進(jìn)行正交試驗(yàn)方差分析，結(jié)果如圖3、圖4。從圖3可以看出，統(tǒng)計(jì)量P值(Sig列)為(0．000＜0．016＜0．058＜0．531)，故加工參數(shù)對加工效率的影響程度依次為:加工極性＞占空比＞電壓＞電流，優(yōu)選參數(shù)組為12:加工極性負(fù)極，脈沖寬度56μs、脈沖間隔224μs(占空比1:4)，加工電壓100V，峰值電流39A。電極損耗率方面，從圖4分析結(jié)果可以看出，加工參數(shù)對電極損耗效率的影響程度依次為:占空比＞電流＞加工極性＞電壓，考慮到正極性條件下，加工效率極慢，電極幾乎也不損耗，故優(yōu)選參數(shù)組為9:脈沖寬度56μs、脈沖間隔168μs(占空比1:3)，峰值電流39A，加工極性負(fù)極，加工電壓80V。由以上試驗(yàn)結(jié)果可知加工效率和電極損耗對應(yīng)的優(yōu)選參數(shù)組并不相同。因此，在實(shí)際加工過程中應(yīng)根據(jù)具體要求匹配參數(shù)。

4改善工藝條件的輔助措施

4．1沖液方式的選擇

電蝕產(chǎn)物排出是否順暢，對鈦合金電加工加工效果影響十分明顯。在排屑條件不好的情況下，極易在工件表面形成瘤狀積碳顆粒(如圖5)，不但難以消除，還會導(dǎo)致電極表面形成凹坑，改變電極形狀，甚至無法獲得預(yù)期的工藝結(jié)構(gòu)。沖液方向也會對積碳部位的形成位置產(chǎn)生影響(如圖6所示)。在加工過程中除了要保證沖液量足夠外，也要保證沖液各個方向的均勻程度，才能抑制積碳部位的形成.由于電火花成型加工中，工件埋在工作液中，工件表面工作液的流動速率有限。在工藝結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)當(dāng)盡量使工作液液面接近加工部位表面，并使沖液頭在工作液面以上，增加加工部位附件的工作液流動速率，使冷卻、以及消電離過程更加充分，進(jìn)而改善加工效率。

4．2機(jī)床輔助功能的利用

Form20機(jī)床提供了1項(xiàng)“在建立時產(chǎn)生震動”的加工輔助功能，可以在加工過程中給電極端加入一個軸向的往復(fù)運(yùn)動，保證加工過程中電極可以周期性地遠(yuǎn)離工件，改善電加工產(chǎn)物的排屑情況，使加工狀態(tài)更加穩(wěn)定(如圖7所示)。

5結(jié)論

電火花加工范文第2篇

[關(guān)鍵詞] 質(zhì)量 電參數(shù) 非電參數(shù)

電加工又稱電火花加工，也有稱為電脈沖加工的，它是一種直接利用熱能和電能進(jìn)行加工的工藝。電火花加工與金屬切削加工的原理完全不同，在加工過程中，工具和工件不接觸，而是靠工具和工件之間的脈沖性火花放電，產(chǎn)生局部、瞬時的高溫把金屬材料逐步蝕除掉。由于放電過程可見到火花，所以稱為電火花加工。在加工過程中影響工件加工質(zhì)量的因素有很多，其中加工參數(shù)是影響加工質(zhì)量的主要因素，下面我主要從電參數(shù)和非電參數(shù)兩個主要方面為大家進(jìn)行分析：

一、電參數(shù)

電參數(shù)主要包括：脈沖寬度、脈沖間隔、開路電壓、短路峰值電流、放電波形、加工極性 、進(jìn)給速度 。 1、脈沖寬度Ti的影響，增加脈沖寬度，切割速度提高，表面粗糙度變差。（增加脈沖寬度，則單脈沖放電能量增加，當(dāng)Ti>40μs，加工速度增加不多，而電極絲損耗卻增大）。[通常Ti為1～60μs，脈沖頻率為10～100KHz]

2、脈沖間隔To的影響，減小脈沖間隔，切割速度提高，表面粗糙度稍有增大，但太小，放電產(chǎn)物來不及排除，間隙間不能充分消除電離，未回復(fù)絕緣狀態(tài)，易造成燒傷工件或斷絲。 [一般To=4～8Ti，工件增厚，to增加] 脈間為脈寬的5～9倍，短路電流隨脈寬量大小的變化而變化，切割越厚，脈間倍頻越大，300mm以上達(dá)9倍； 3、開路電壓Ui的影響，開路電壓峰值提高，加工電流增大，切割速度提高，表面粗糙度差（高電壓使加工間隙變大，有利于放電產(chǎn)物排除，提高加工穩(wěn)定性和脈沖利用率，但造成電極絲振動，降低加工精度，加大電極絲損耗），電壓：一般金屬為1H，只有半導(dǎo)體材料或多次切割小電流時可為2H；

4、短路峰值電流Is的影響，增加短路峰值電流，切割速度提高，表面粗糙度會變差，（短路峰值電流大，相應(yīng)的加工電流大，脈沖能量大，放電痕變大，且電極絲損耗大，從而使加工精度降低。

（一般情況下，Is

5、放電波形的影響，電壓波形前沿上升較緩，電極絲損耗較小，但不利于脈沖寬度變窄，波形不易形成，降低切割速度。

6、加工極性的影響，線切割加工因脈沖寬度較窄，所以用正極加工，即工件接正極，電極絲接負(fù)極，（選用正脈沖波），反接會降低切割速度甚至不能進(jìn)行切割，并且電極絲損耗大。

二、非電參數(shù)

非電參數(shù)主要包括：機(jī)械傳動精度 、電極絲及其走絲速度 、工件厚度的影響 、工件材料的影響 、工作液的影響 、導(dǎo)輪參數(shù)及位置對錐度加工精度 ；

1、機(jī)械傳動精度的影響，傳動精度高，加工效果好；

坐標(biāo)工作臺傳動精度的影響，坐標(biāo)工作臺傳動精度很大程度上決定線切割的尺寸加工精度，其主要取決于四個因素：

（1）傳動機(jī)構(gòu)部件的精度（絲桿、螺母、齒輪、蝸桿、導(dǎo)軌等）；

（2）配合間隙（絲桿副、齒輪副、蝸輪副及鍵等的配合間隙）；

裝配精度（主要是絲桿與螺母的三線對中，齒輪的均勻配合渦輪蝸桿的吻合相切，縱橫向兩拖板的絲桿與導(dǎo)軌的平行度兩拖板導(dǎo)軌間的垂直度）；

（3）機(jī)床工作環(huán)境（溫度、濕度、防塵、震動等）。坐標(biāo)工作臺傳動精度差，移動的浮動量就大，導(dǎo)致放電間隙經(jīng)常發(fā)生短路或開路現(xiàn)象，使加工不穩(wěn)定，常在加工表面留下放電痕跡，甚至出現(xiàn)鋸齒狀條痕，加工精度和表面粗糙度差。同時脈沖利用率低，降低加工速度，嚴(yán)重時造成斷絲。

2、 走絲機(jī)構(gòu)傳動精度的影響，電極絲在放電加工區(qū)域移動的平穩(wěn)程度，取決于走絲機(jī)構(gòu)的傳動精度，走絲不平穩(wěn)、速度不均勻，影響加工效果和絲的使用壽命，走絲速度越快，對加工的影響越大。

電極絲運(yùn)動位置由導(dǎo)輪決定，主要由三方面造成：

（1）導(dǎo)輪有徑向跳動或軸向竄動，導(dǎo)致電極絲振動，振幅與導(dǎo)輪跳動或竄動正相關(guān)。實(shí)際上，上下導(dǎo)輪的跳動（竄動）可能同時存在的，運(yùn)動相對復(fù)雜，但可以從工件的上下錐度來判斷導(dǎo)輪是否有跳動，是哪一個導(dǎo)輪或什么方向上跳動大（在電極絲切割方向里側(cè)的工件對應(yīng)尺寸較小一端的導(dǎo)輪在跳動或跳動幅度更大，同理，在電極絲切割方向外側(cè)對應(yīng)尺寸（較?。┮欢说膶?dǎo)輪在跳動或跳動幅度（更大），導(dǎo)輪有軸向竄動時也有類似的后果。

（2）導(dǎo)輪的V形槽的圓角半徑因磨損超過電極絲時，將不能保證電極絲精確位置，通常磨損是不對稱的，磨損越深，抖動越大；兩導(dǎo)輪軸線不平行，或V形槽的不在同一平面內(nèi)，電極絲運(yùn)動時不是靠在同一側(cè)面上，使電極絲正反方向不是靠在同一側(cè)面上，加工平面上產(chǎn)生反向條紋。V形槽磨損主要原因有：電極絲高速正反方向運(yùn)動；導(dǎo)輪軸承安裝不靈活，密封不好，運(yùn)動阻力大；反向時，導(dǎo)輪不能立即跟隨反向；放電產(chǎn)物硬度高；

（3）儲絲筒振動，引起電極絲振動，要保證儲絲筒同心度。

3、電極絲及其走絲速度的影響

（1）電極絲材料的影響，常用電極絲材料有鉬絲、鎢絲、鎢鉬絲，常用規(guī)格為Ф0.10～0.30mm.

（2）電極絲直徑的影響，電極絲直徑小，則承受電流小，切縫窄，不利于排屑和穩(wěn)定加工，切割速度低；電極絲直徑過大，切縫大，熔蝕量大，切割阻力相應(yīng)加大，不利于提高速度，因此，電極絲直徑要適中。最常用為Ф0.12～0.18mm。

（3）電極絲上絲，緊絲的影響，電極絲上絲，緊絲的好壞直接影響電極絲的張力。電極絲過松，抖動大；過緊，張力大，振動小，放電效率相對高，可提高速度，但易斷絲。

（4）走絲速度的影響，走絲速度高，則電極絲熱應(yīng)力小，減少斷絲和短路的幾率，可相應(yīng)提高切割速度，但電極絲抖動大，對導(dǎo)輪的V形槽磨損大，影響切割精度，電極絲壽命減短。

4、工件厚度的影響，工件的切割厚度薄，有利于排屑和消電離，加工穩(wěn)定性好，但工件太薄，放電脈沖利用率低，效率低，且電極絲易產(chǎn)生抖動，影響精度；工件厚，工作液，難于進(jìn)入和充滿放電間隙，排屑差，易發(fā)生短路，影響精度，加工穩(wěn)定性差，降低切割速度；但電極絲抖動小，又有利于提高加工速度和精度。因此注意根據(jù)工件厚度選擇脈沖間隔和脈沖寬度。

5、工件材料的影響，工件材料不同，其熔點(diǎn)， 汽化點(diǎn)，熱導(dǎo)率不同，切割速度不同。

6、工作液的影響，增大工作液壓力和流速，排除蝕除物容易；過高，會引起電極絲的振動；過低不利于排屑，易短路，不能及時帶走熔蝕熱，燒傷工件，發(fā)生斷絲等。維持層流（直線流動）為限。

7、導(dǎo)輪參數(shù)及位置對錐度加工精度的影響

電火花加工范文第3篇

【關(guān)鍵詞】：射流泵；電火花；電極損耗；熱耦合

前言

射流泵是一種依靠一定壓力的工作流體通過噴嘴高速噴出帶走被輸送流體的泵，其關(guān)鍵工作元件為噴嘴、喉管、擴(kuò)散管。這幾個部件每一個細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)都有嚴(yán)格的要求。為了保證射流器具有良好的水力性能，防止出現(xiàn)折沖水流和漏水現(xiàn)象，必須保證噴嘴、喉管、擴(kuò)散管三者在組裝或加工時必須同心，同軸（心）度應(yīng)達(dá)到精度等級的9～10級，或控制在0.05～0.40mm之內(nèi)，射流器越小，精度要求越高，射流器越大，精度可適當(dāng)降低，但也必須滿足基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對于噴嘴和喉管這兩個主要部件，為了減少摩擦阻力損失，提高射流器效率，內(nèi)壁加工光潔度應(yīng)達(dá)到Ra3.2～1.6以上。其中，擴(kuò)散管段加工兩股流體匯合后整流作用很大。在氣體和流體中分別進(jìn)行過大量實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果均表明當(dāng)擴(kuò)散角為4～10°時，阻力系數(shù)最小，因此擴(kuò)散管的擴(kuò)散角θ在4～10°之間比較好。為了進(jìn)一步減小擴(kuò)散損失，當(dāng)面積比m

電火花是通過自激放電，放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓，當(dāng)兩電極接近時，其間介質(zhì)被擊穿后，隨即發(fā)生火花放電。伴隨擊穿過程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低。火花通道必須在維持短暫的時間后及時熄滅，才可保持火花放電的“冷極”特性（即通道能量轉(zhuǎn)換的熱能來不及傳至電極縱深），使通道能量作用于極小范圍。這些通道能量的作用，可使電極局部被腐蝕。這是利用火花放電時產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對材料進(jìn)行尺寸加工來達(dá)到需要的尺寸。

1.首次加工擴(kuò)散管狀況

本次加工擴(kuò)散管所使用電極為黃銅電極，在車床上加工成型，使用電火花放電加工機(jī)進(jìn)行加工，采用煤油作為加工介質(zhì)。

為減少加工難度，節(jié)約加工時間，再電火花加工之前，使用鉆床對擴(kuò)散管初始棒料進(jìn)行多層遞進(jìn)鉆孔，加工到圓錐形狀。再使用電火花機(jī)床進(jìn)行深度加工。射流泵用于流體流動，對流場所過表面有要求較高，為保證表面精度，對擴(kuò)散管段加工分為以去除多余材料為主的粗加工和以保證表面精度為主的精加工。經(jīng)過了鉆孔過程，在粗加工后，擴(kuò)散管段加工情況良好，但電極尖端出現(xiàn)大量斑狀脫落，如圖1所示，脫落情況與常規(guī)經(jīng)驗(yàn)情況完全不同。導(dǎo)致擴(kuò)散管初始段加工情況與原計(jì)劃相差甚遠(yuǎn)，加工已經(jīng)無法按照原計(jì)劃進(jìn)行，因此，對電極尖端脫落情況進(jìn)行深度調(diào)研分析。2.電極損耗分析

影響電火花加工中電機(jī)損耗的主要因素為：電極對材料、加工過程的各種效應(yīng)（如極性效應(yīng)、吸附效應(yīng)、電化學(xué)效應(yīng)等）、脈沖放電波形、電參數(shù)、工作介質(zhì)性質(zhì)、被加工對象的形狀尺寸和供給方式等[1]其中影響較大的是電極材料、極性、電脈沖參數(shù)與波形的影響及極間介質(zhì)及其對供給方式。

根據(jù)常識，電極材料被熔化和氣化主要考慮導(dǎo)熱率和熔點(diǎn)，兩者直接影響到其熔化氣化所需最低能量密度。

電脈沖參數(shù)和波形對電極材料的影響主要是電流峰值會蝕除過多正極材料，尤其是初始階段電流對正極沖擊作用較強(qiáng)，為減少電極腐蝕應(yīng)采取初始階段控制電流上升速度。

3.電火花加工中電極材料蝕除過程仿真

3.1.材料屬性設(shè)定

由于本次分析只針對溫度場，不涉及力學(xué)性能，30CrMo鋼在溫度屬性上和45鋼相似，因此各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)按照45鋼設(shè)定。

3.2.溫度條件設(shè)定

電火花放電加工的過程中由于放電時間短暫，放電點(diǎn)面積小，工作液吸收傳導(dǎo)熱量等原因，只有放電點(diǎn)附近區(qū)域受到熱力影響。所以可設(shè)置為放電點(diǎn)高溫（約10000℃），其他部分設(shè)置為加工期間平均溫度狀態(tài)（20℃）。

3.3.仿真求解

電極前端一直處于高溫狀態(tài)，其他部分溫度正常，因此，在長時間加工的過程中，電極前端損耗會很大。由于電極前端本身加工工藝和材料的微小差異等因素，其腐蝕脫落也顯得不均勻。

3.4.解決方案

射流泵屬于流場要求極高設(shè)備，如果電極前端腐蝕情況不能得到有效改善，所加工出擴(kuò)散管流道也不能滿足射流需求。但電極前端加工沒有更好的辦法來保證腐蝕脫落情況滿足要求，因此采用一個尺寸與原電極尺寸一致的電極進(jìn)行補(bǔ)償加工，之前電極脫落過多導(dǎo)致未加工到的殘余加工量較小，可通過二次補(bǔ)償加工實(shí)現(xiàn)完成，因?yàn)闀r間短暫，不會形成過多破損。

于是采用此種方法加工，第二次經(jīng)過一小時加工時間，加工成型，無需再次精細(xì)電火花加工。所加工產(chǎn)品粗糙度達(dá)到Ra1.6，能滿足射流泵擴(kuò)散管的需求。

4.結(jié)論與展望

4.1.電火花加工中，電極端長期處于高溫狀態(tài)，只要有一點(diǎn)物質(zhì)不均勻的情況，就容易發(fā)生電極腐蝕脫落不均勻，影響加工工件成型。電極材料在使用前，應(yīng)加大檢驗(yàn)力度，杜絕材料元素分布不均及加工不均等情況。（2）加工過程可采用多次加工成型法，使加工工件達(dá)到較高表面要求。（3）對于如何克服電極在加工中出現(xiàn)缺陷的情況，有待于進(jìn)一步研

【參考文獻(xiàn)】：

[1]王長法，微細(xì)電火花加工中的電極損耗補(bǔ)償研究[D]，上海交通大學(xué)，2009

[2]張?zhí)禊i，微細(xì)電火花加工工藝的基礎(chǔ)性研究[D]，南京航空航天大學(xué)，2006

[3]顧豐，電火花微小孔加工工藝參數(shù)優(yōu)化及建模的研究[D]，大連理工大學(xué)，2006

[4]王星海，電火花加工液性能改進(jìn)技術(shù)研究[D]，煙臺大學(xué)，2008

電火花加工范文第4篇

Abstract： The working principle and characteristics of numerical control EDM micropore machining and the influence of the main parameters such as pulse width， machining current， capacitance， servo control and vibration frequency on the quality of perforation are analyzed.

關(guān)鍵詞：數(shù)控電火花；加工參數(shù)；孔片質(zhì)量

Key words： numerical control EDM；processing parameters；hole quality

中圖分類號：TG665 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）23-0142-02

0 引言

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控電火花微孔加工技術(shù)在生產(chǎn)制造業(yè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，電火花微孔加工主要運(yùn)用在機(jī)械，航空，航天，化學(xué)纖維，軍工等行業(yè)，是一種比較實(shí)用的特種加工技術(shù)，具有設(shè)備操作簡單，實(shí)施性強(qiáng)等特點(diǎn)。在現(xiàn)有的電火花微孔加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，以及傳統(tǒng)工藝上進(jìn)行改革和創(chuàng)新，使得電火花微孔加工可以發(fā)揮出效好的優(yōu)勢，在微孔加工過程中，掌握好系統(tǒng)參數(shù)的一些規(guī)律，就可以根據(jù)不同的孔片要求來調(diào)整參數(shù)，通過控制微孔加工的參數(shù)來獲得更好的孔片質(zhì)量，來確保孔片質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性。

1 數(shù)控電火花微孔加工的工作原理和性能特點(diǎn)

1.1 數(shù)控電火花微孔加工的原理

電火花微孔加工是利用二個金屬導(dǎo)體之間放電產(chǎn)生的電蝕現(xiàn)象來進(jìn)行加工的方法。二個金屬導(dǎo)體在介質(zhì)中相互接近時，由于電場效應(yīng)，在最近的距離處擊穿介質(zhì)，產(chǎn)生一個導(dǎo)電的電離通道，高密度的電子流通過這個通道，打在金屬導(dǎo)體的一個點(diǎn)上，產(chǎn)生高熱，將這個點(diǎn)的金屬熔化或氣化，這些熔化或氣化的蝕除物由介質(zhì)（加工夜）帶出的火花間隙（即排渣）后，在金屬表面形成一個凹穴。無數(shù)次這樣的放電在金屬表面形成無數(shù)個凹穴，就達(dá)到了對金屬導(dǎo)體加工的目的。這些凹穴的大小，深淺決定了被加工工件的表面光潔度，凹穴越大越深，表面越粗糙。反之，表面光潔度越高。

在火花放電時，每次放電產(chǎn)生的凹穴越大越深，則被蝕除物生成越多，即生產(chǎn)率越高，而放電凹穴的大小，深淺以及電離通道的長短，（即放電間隙的大?。Q定于每次脈沖的能量大小，能量越大，凹穴就越大越深，放電間隙也越大，所加工孔的直徑在一定范圍內(nèi)越大。參考加工原理圖，如圖1。

1.2 數(shù)控電火花微孔加工的性能特點(diǎn)

可采用圓形細(xì)長絲電極或細(xì)長扁絲電極，亦可用異性整體電極加工圓形或各種異性截面微孔，用細(xì)長扁絲電極任意組合穿孔的獨(dú)特工藝，加工出紡制各種復(fù)雜形狀，多種截面纖維的異性紡絲板，各種復(fù)雜孔型均可通過計(jì)算機(jī)編程輸入，扁絲電極加工成本低，質(zhì)量好，機(jī)床帶細(xì)長絲電極再進(jìn)給機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)加工中電極的伺服進(jìn)給及損耗補(bǔ)償，為了實(shí)現(xiàn)微孔的穩(wěn)定加工，加工中電極絲可作高頻振動，以更好的導(dǎo)入加工液和排屑。

2 影響孔片質(zhì)量的微孔加工參數(shù)

2.1 脈沖寬度

在脈沖的峰值電壓電流一定時，脈沖寬度越寬脈沖能量越大，加工生產(chǎn)率越高，但是當(dāng)脈沖寬度達(dá)到一定值時，雖然單個脈沖能量增大，但由于熱能過于集中以及被蝕除物生成越多，將使排渣，排氣等條件變得惡劣，產(chǎn)生電?。性谝稽c(diǎn)放電），加工不穩(wěn)定，生產(chǎn)率反而會大大下降，放電加工用高頻脈沖電源參數(shù)，根據(jù)加工材料的性質(zhì)，深度和電極的直徑來定，一般來說，電極越粗，選擇值越大，加工工作的深度越深，選擇值也越大，特殊材質(zhì)的工作要根據(jù)實(shí)際加工情況來選擇。如圖2。

2.2 加工電流

根據(jù)電極直徑和加工表面粗糙度確定，一般情況下電極直徑越大所需加工電流也越大，表面粗糙度要求越小，所需的加工電流也越小，但同時加工速度也越慢。

2.3 電容

間隙兩端的電容，一般電容越大，能量越大，加工效率越高，但孔的表面質(zhì)量越差，電容選取根據(jù)孔徑，加工材料及加工深度決定，孔徑越大，加工深度越深，選擇電容越大，材質(zhì)的硬度和密度越大，選擇電容越大。

2.4 伺服控制

伺服控制的選取是根據(jù)加工過程的穩(wěn)定性來的，就是在同樣的加工電源下，控制單元的伺服進(jìn)給百分比，伺服百分比設(shè)定越大，加工速度越快，設(shè)定越小，加工速度越慢，甚至不加工，伺服控制設(shè)定是否合理，通過加工實(shí)際電壓大小來判定，實(shí)際加工時，以電壓表指針在50V左右晃動為理想狀態(tài)，電壓表指針越高，表示伺服控制偏高，實(shí)際加工效率慢，電壓表指針過低，則容易造成加工短路現(xiàn)象。

2.5 振動頻率

振動的頻率大小選取沒有一個定值，需要根據(jù)每臺機(jī)床的實(shí)際振動量來選取，一般先找到主振頭的諧振點(diǎn)，然后加200，之后再對這個數(shù)值進(jìn)行微調(diào)，使加工達(dá)到最快最穩(wěn)定。

2.6 影響孔片表面光潔度的因素

孔片表面光潔度主要決定于單個放電脈沖的能量，能量越大，光潔度越差，能量越小，光潔度越好，而單個放電脈沖的能量決定于脈沖的寬度和加工電流，因此主要依靠選取脈沖的寬度和加工電流的大小來獲得最終所需的光潔度。

2.7 影響孔片的流量大小的因素

孔片流量的大小取決于孔片的整體流量趨向，整體趨向下差且不合格的是小于下偏差的，那么就將電容加大，相反則把電容調(diào)小，孔片參數(shù)附表，如表1。

3 結(jié)論

數(shù)控電火花微孔加工的參數(shù)，如脈寬，加工電流，電容，伺服控制和振動頻率對孔片質(zhì)量的影響，脈寬的最佳參數(shù)的選擇，根據(jù)加工材料的性質(zhì)，深度和電極的直徑來定，電極越粗，選擇值越大，加工工作的深度越深選擇值越大，特殊材質(zhì)的工作需要根據(jù)實(shí)際加工情況來選擇，加工電流對孔片的表面粗糙度有影響，加工電流越大，表面粗糙度要求越小，加工電流越小，加工速度越慢，電容選取根據(jù)孔徑，加工材料及加工深度決定，孔徑越大，加工深度越深，材質(zhì)的硬度和密度越大，選擇電容越大?？灼砻婀鉂嵍仍讲?，能量越大，反之光潔度好，能量越小，依靠選取脈沖的寬度和加工電流的大小來獲得最終所需的光潔度。

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電火花加工范文第5篇

（華東交通大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，江西 南昌 330013）

摘 要：數(shù)控電火花成型加工技術(shù)不斷發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些問題，在這其中，表面質(zhì)量以及加工精度是常見的難點(diǎn)問題，本文對這些常見問題進(jìn)行了深入研究，在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，從電極設(shè)置、放電參數(shù)選擇、成型工藝和工作循環(huán)方式等方面對影響數(shù)控電火花成型加工質(zhì)量的問題進(jìn)行詳細(xì)研究，并提出了有效的解決措施.

關(guān)鍵詞 ：數(shù)控電火花；成型加工；加工質(zhì)量

中圖分類號：TG661文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-260X（2015）04-0042-03

電火花成型加工技術(shù)已經(jīng)逐漸被普及，并在不斷發(fā)展.特別是數(shù)控電火花成型加工，已經(jīng)成為模具型腔加工中的主要技術(shù)之一.這門技術(shù)能夠針對復(fù)雜的高精型腔、型孔、窄縫、超薄工件等進(jìn)行加工.其中電極設(shè)計(jì)是保證零件加工質(zhì)量的核心要素.在加工中分為粗、中、精三種情況，在不同模式下的放電間隙有所不同，這就要求制作不同的電極滿足不同的加工精度.型腔加工是模具加工中經(jīng)常遇到的，在型腔面積較大時，必須采用分割電極法，逐一對型腔每個部分進(jìn)行加工.本文對影響電火花成型加工精度和質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，提出了一些有效的措施.

1 電火花成型加工技術(shù)概述

早在20世紀(jì)40年代，電火花成型加工技術(shù)就已經(jīng)被開發(fā)出來，并且成為數(shù)控加工制造領(lǐng)域中極其重要的一部分.在新技術(shù)不斷開發(fā)涌現(xiàn)的當(dāng)今時代，電火花成型加工技術(shù)也面向高層次、高水準(zhǔn)不斷開拓發(fā)展.即便很多傳統(tǒng)加工技術(shù)都在結(jié)合新的加工需求不斷發(fā)展，或者與新技術(shù)進(jìn)行融合，并且在某些加工領(lǐng)域具有較高優(yōu)勢，但是這些技術(shù)也無法完全取代電火花成型加工技術(shù)在加工難度大材料、復(fù)雜型面以及模具制造等方面的優(yōu)勢.

2 電火花成型加工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀.對于電火花成型的基本理論研究方面，放電過程本身是一個復(fù)雜的，隨機(jī)性較強(qiáng)的過程，時至今日，在研究手段的局限下，仍未曾取得突破性的進(jìn)展，但是在關(guān)于電火花成型和加工工藝以及控制理論的研究方面，很多研究成果已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，例如高效加工技術(shù)、高精密加工技術(shù)、低損耗加工技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)、非導(dǎo)電材料加工技術(shù)、電火花表面處理技術(shù)、智能控制技術(shù)等.電火花同樣能夠應(yīng)用在工藝設(shè)備生產(chǎn)方面，新型電火花成型加工機(jī)床技術(shù)有著更高的加工功能，獲得了更高的加工精度和自動化程度，其可靠性也得到了全面提升.

2.2 發(fā)展趨勢.從電火花成型加工的研究對象考慮，其中精密加工、精細(xì)加工、深腔加工和窄槽加工將成為核心發(fā)展方向.與此同時，應(yīng)注重與其他相關(guān)技術(shù)的融合和借鑒，取得彼此增值的成效，如與傳統(tǒng)切削加工技術(shù)的復(fù)合作用方面.在電火花成型加工技術(shù)自身成果優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，還應(yīng)不斷更新加工工藝，讓該項(xiàng)技術(shù)能夠更好的為數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)服務(wù).

3 表面加工質(zhì)量問題分析及采取的措施

經(jīng)過對電火花成型加工技術(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用實(shí)踐分析，我們發(fā)現(xiàn)其中存在的常見加工質(zhì)量問題主要有以下幾個方面：1.加工的表面不光滑甚至很粗糙；2加工的孔壁有瑕疵，如裂紋、燒傷等；3.加工存在偏差和劣質(zhì)殘留，最常見的是分割電機(jī)加工型腔內(nèi)流線的電極拼縫痕跡.通過對問題產(chǎn)生根源的合理分析，做好有效的預(yù)防準(zhǔn)備工作，通過科學(xué)可行的控制措施，數(shù)控電火花加工質(zhì)量是能夠得到保證的.

3.1 加工表面粗糙問題解決方案

通過對電火花成型加工過程中的加工表面粗糙問題進(jìn)行總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這個問題的原因可以分為幾個方面：其一，受到電極表面粗糙的影響，造成微觀放電間隙不夠勻稱；其二，在廢屑無法暢通排除的情況下，導(dǎo)致積碳；其三，沒有選擇合適的放電參數(shù).加工間隙的大小對加工質(zhì)量有著直接的影響，精加工過程需要使用小間隙，如果在加大加工間隙下進(jìn)行精加工，同樣能夠改善表面的粗糙度，但是會出現(xiàn)型腔清晰度和平面度惡化的結(jié)果.若要在綜合考量下保證加工的穩(wěn)定性，選擇在小間隙下進(jìn)行加工，并不需要很高的加速度和速度，需要較小的伺服系統(tǒng)，平穩(wěn)的低速以及嚴(yán)格的間隙檢測.在小間隙限制下，加工往往會出現(xiàn)短路、空載、間隙污染等問題.這些問題可以通過對放電參數(shù)的及時調(diào)整來解決，例如降低脈沖電流以及脈沖頻率，如果通過對放電參數(shù)的調(diào)節(jié)仍然不能解決問題，就需要重新拋光電極，提高電極表面的粗糙度，獲得最佳的工作液沖刷狀態(tài).在CNC640火花機(jī)上，采用紫銅電極（+），間隙電壓是50V，高壓是200V，加工材料是S45C鋼（-），加工直徑是16mm，加工深度是10mm，工作液選用EDM110火花機(jī)油時的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示.

3.2 消除復(fù)雜零件型腔內(nèi)的拼接痕

應(yīng)用數(shù)控電火花加工復(fù)雜零件型腔時，出于降低加工工藝難度，控制加工成本的目的，可改變復(fù)雜形狀電極為簡單、易于加工的電極，最后重新進(jìn)行拼接，實(shí)現(xiàn)放電加工，還可以進(jìn)行單個電極的放電加工，拼合與分割電極.

但是電極拼合或者電極逐個放電加工之后，型腔表面往往會留下拼接加工痕跡.產(chǎn)生拼接痕跡是非常容易出現(xiàn)的問題，歸根結(jié)底，是由于電極損耗造成的.加工放電過程中，在電極端部前沿尖角位置，電流密度過大，放電集中度較高，導(dǎo)致尖端燒損.如果電極損耗非常嚴(yán)重，可能會造成電極拼縫位置形狀的改變，從而導(dǎo)致放電間隙增加，對應(yīng)位置的金屬得不到加工，于是拼縫位置加工表面會殘生不規(guī)則的凸起瘢痕，為了避免這種情況，設(shè)計(jì)以及加工電極時，要將電極重合部分重合1-2mm進(jìn)行拼接.

3.3 型腔內(nèi)壁燒傷和裂紋

數(shù)控電火花加工是在加工面上通過放電產(chǎn)生瞬間高溫，融化、蒸發(fā)、氣化、溶蝕金屬，并使用工作液沖刷，是金屬從融化狀態(tài)到極冷凝固的循環(huán)，在這個循環(huán)過程中，無論是直流電壓調(diào)節(jié)過高，還是有雜質(zhì)混入放電間隙，或者廢屑不能及時消除導(dǎo)致的二次放電，都會引起工件溫度過高，從而導(dǎo)致工件燒傷.除此之外，工件溫度過高會導(dǎo)致工件晶粒粗大，降低工件韌性，同時還會產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力，增加了加工表面的裂紋傾向.為了防止工件過熱燒傷以及產(chǎn)生裂紋，可對問題成因綜合考慮，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整：1.可適當(dāng)降低直流電壓，改善工作液沖刷，及時清理放電間隙中的雜質(zhì)和廢屑；2.更換工作液；3.如果電極較大，可改變電極制作工藝孔，改善沖刷條件，保證廢渣能夠及時得到清理.

4 加工精度問題分析及采取的措施

想要實(shí)現(xiàn)對數(shù)控電火花成型加工精度的有效提高，需要從機(jī)床、電極、夾具、放電參數(shù)和環(huán)境等方面入手，這些方面可能出現(xiàn)如下影響加工精度的問題：加工另加型腔尺寸偏差較大、清角半徑增加、平面度偏差較大、型腔孔壁產(chǎn)生臺階等，控制加工精度需要對影響加工精度的各種因素進(jìn)行全面控制.

4.1 型腔的尺寸偏差

型腔尺寸與電極之間息息相關(guān)，電極的精度直接影響著型腔的尺寸精度，其中電極的精度分為本身的尺寸精度和針對型腔而言的位置精度，并且在設(shè)計(jì)加工時需要對這兩種精度要求同時考慮.因此，設(shè)計(jì)加工電極時，還要考慮電極放電時的位置尺寸，以及確定電極在X、Y、Z三個軸向的校正基準(zhǔn).如圖5所示.

4.2 型腔清角圓角半徑太大

清角圓角半徑過大也是在型腔加工中極為常見的現(xiàn)象.究其產(chǎn)生的原因大致分為以下幾個方面：1.電極棱角嚴(yán)重?fù)p耗；2.放電參數(shù)設(shè)置不合理；3.精加工時間不夠.對應(yīng)措施如下：1.進(jìn)一步縮小清角處放電間隙；2.分多次放電加工.進(jìn)行第二次加工處理時，可適當(dāng)增加電極外形尺寸，降低電流，控制電極棱角損耗，維持電極交角狀或者直角狀.同時放電參數(shù)需要按照加工要求合理確定，通過降低電流電壓規(guī)格，清角時使用工作液直沖循環(huán)等措施，提高清角位置形狀滿足精度要求.

4.3 形狀誤差

造成數(shù)控電火花加工中出現(xiàn)形狀誤差的主要原因是：沒有準(zhǔn)確定位工件和電極裝卡環(huán)節(jié)，或者在加工時受到技術(shù)水平和環(huán)境因素影響產(chǎn)生移動、偏離.下面給出相對簡單有效的解決辦法：1.確保準(zhǔn)確的裝卡定位；2.在不影響電極精度的條件下，在電極相對并不重要的位置鉆孔，或安置吸流排渣功能，提高流動性能和廢渣清除性能.小間隙加工過程中會存在一定的真空，所以要注意防止真空產(chǎn)生的沖擊作用對電極和工件造成影響，防止電極在工件加工中產(chǎn)生移動和偏斜，防止出現(xiàn)極小錐體，控制加工表面可能出現(xiàn)的形狀精度誤差.

4.4 型腔孔壁出現(xiàn)臺階狀

在對型腔孔進(jìn)行數(shù)控電火花加工的過程中，可能會發(fā)生型腔孔壁出現(xiàn)臺階狀的意外狀況.依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得知，主要原因?yàn)椋?.電極表面不符合平直的要求；2.機(jī)床主軸在垂直進(jìn)擊過程中不夠平穩(wěn)；3.電極發(fā)生二次改變位置；4.電機(jī)的上下部位磨損程度不相符.

針對上述原因可以運(yùn)用如下解決辦法：1.結(jié)合實(shí)際情況，在對電火花機(jī)床設(shè)備進(jìn)行選擇時，注意機(jī)床剛度和主軸強(qiáng)度要符合自身生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)；2.加強(qiáng)電極精度；3.利用不同的加工強(qiáng)度多次反復(fù)的進(jìn)行放電加工，以防止型腔孔壁出現(xiàn)臺階狀問題.

結(jié)束語：

綜上所述，雖然數(shù)控電火花加工技術(shù)經(jīng)歷了較長時期的研究與應(yīng)用，并且工藝已經(jīng)比較成熟，在相關(guān)行業(yè)占據(jù)極其重要的地位.但是，基于電火花加工技術(shù)的特殊性，加工過程中的質(zhì)量控制依舊存在一些難以避免的問題.文中對數(shù)控電火花成型技術(shù)進(jìn)行了充分的理論分析并指出了經(jīng)常發(fā)生的問題，然后從多個要點(diǎn)相應(yīng)切入進(jìn)行剖析解決，希望能夠?yàn)樘幚矸烹娂庸ぜ夹g(shù)的相關(guān)問題供參考.

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