數控電火花加工的主要工藝指標及其提高途徑

電火花加工的主要工藝指標及其提高途徑目標一、影響加工速度的主要因素二、影響電極損耗的主要因素三、影響加工精度的主要因素四、加工表面質量及其影響因素一、影響加工速度的主要因素

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加工速度VWA：用以反映加工效率的重要指標，通常所說的加工快慢。(mm2/min)

影響加工速度的因素分電參數和非電參數兩大類。電參數主要是脈沖電源輸出波形與參數；非電參數包括加工面積、深度、工作液種類、沖油方式、排屑條件及電極的材料、形狀等。

電規(guī)準的影響所謂電規(guī)準，是指電火花加工時選用的電加工參數，主要有脈沖寬度ti(μs)、脈沖間隙to(μs)及峰值電流Ip等參數。一．脈沖寬度對加工速度的影響

脈沖寬度增加，加工速度隨之增加，因為隨著脈沖寬度的增加，單個脈沖能量增大，使加工速度提高。但若脈沖寬度過大，加工速度反而下降(如圖1)。這是因為單個脈沖能量雖然增大，但轉換的熱能有較大部分散失在電極與工件之中，不起蝕除作用。同時，在其它加工條件相同時，隨著脈沖能量過分增大，蝕除產物增多，排氣排屑條件惡化，間隙消電離時間不足導致拉弧，加工穩(wěn)定性變差等。因此加工速度反而降低。

圖1脈沖寬度與加工速度的關系曲線2．脈沖間隔對加工速度的影響在脈沖寬度一定的條件下，若脈沖間隔減小，則加工速度提高(如圖2)。但若脈沖間隔過小，會因放電間隙來不及消電離引起加工穩(wěn)定性變差，導致加工速度降低。圖2脈沖間隔與加工速度的關系曲線3．峰值電流的影響

當脈沖寬度和脈沖間隔一定時，隨著峰值電流的增加，加工速度也增加(如圖3)。因為加大峰值電流，等于加大單個脈沖能量，所以加工速度也就提高了。但若峰值電流過大(即單個脈沖放電能量很大)，加工速度反而下降。此外，峰值電流增大將降低工件表面粗糙度和增加電極損耗。在生產中，應根據不同的要求，選擇合適的峰值電流。圖3峰值電流與加工速度的關系曲線

2非電參數的影響（1）加工面積的影響從圖4可看出，峰值電流不同，最小臨界加工面積也不同。因此，確定一個具體加工對象的電參數時，首先必須根據加工面積確定工作電流，并估算所需的峰值電流。圖4加工面積與加工速度的關系曲線（2）排屑條件的影響在電火花加工過程中會不斷產生氣體、金屬屑末和碳黑等，如不及時排除，則加工很難穩(wěn)定地進行。加工穩(wěn)定性不好，會使脈沖利用率降低，加工速度降低。為便于排屑，一般都采用沖油(或抽油)和電極抬起的辦法。圖5沖油壓力和加工速度的關系曲線

沖(抽)油壓力的影響度的關系曲線在加工中對于工件型腔較淺或易于排屑的型腔，可以不采取任何輔助排屑措施。但對于較難排屑的加工，不沖(抽)油或沖(抽)油壓力過小，則因排屑不良產生的二次放電的機會明顯增多，從而導致加工速度下降；但若沖油壓力過大，加工速度同樣會降低。 這是因為沖油壓力過大，產生干擾，使加工穩(wěn)定性變差，故加工速度反而會降低。圖5是沖油壓力和加工速度關系曲線。圖6電極材料和加工極性對加工速度的影響（3）電極材料的影響在加工中選擇極性，不能只考慮加工速度，還必須考慮電極損耗。如用石墨做電極時，正極性加工比負極性加工速度高，但在粗加工中，電極損耗會很大。故在不計電極損耗的通孔加工、取折斷工具等情況，用正極性加工；而在用石墨電極加工型腔的過程中，常采用負極性加工。從圖6還可看出，在同樣加工條件和加工極性情況下，采用不同的電極材料，加工速度也不相同。例如，中等脈沖寬度、負極件加工時，石墨電極的加工速度高于銅電極的加工速度。在脈沖寬度較窄或很寬時，銅電極加工速度高于石墨電極。此外，采用石墨電極加工的最大加工速度，比用銅電極加工的最大加工速度的脈沖寬度要窄。由上所述，電極材料對電火花加工非常重要，正確選擇電極材料是電火花加工首要考慮的問題。4)工件材料的影響在同樣加工條件下，選用不同工件材料，加工速度也不同。這主要取決于工件材料的物理性能(熔點、沸點、比熱、導熱系數、熔化熱和汽化熱等)。一般說來，工件材料的熔點、沸點越高，比熱、熔化潛熱和氣化潛熱越大，加工速度越低，即越難加工。如加工硬質合金鋼比加工碳素鋼的速度要低40～60％。對于導熱系數很高的工件，雖然熔點、沸點、熔化熱和氣化熱不高，但因熱傳導性好，熱量散失快，加工速度也會降低。5)．工作液的影響在電火花加工中，工作液的種類、粘度、清潔度對加工速度有影響。就工作液的種類來說，大致順序是：高壓水>(煤油＋機油)>煤油>酒精水溶液。在電火花成形加工中，應用最多的工作液是煤油。電極損耗是電火花成型加工中的重要工藝指標。在生產中，衡量某種工具電極是否耐損耗，不只是看工具電極損耗速度VE的絕對值大小，還要看同時達到的加工速度VW，即每蝕除單位重量金屬工件時，工具相對損耗多少。因此，常用相對損耗或損耗比作為衡量工具電極耐損耗的指標，即VW/VE

電火花加工中，電極的相對損耗小于1%，稱為低損耗電火花加工。二、影響電極損耗的主要因素

圖7電極損耗長度說明圖在加工中，同一電極的長度相對損耗大小順序為：角損耗>邊損耗>端面損耗。

圖7脈沖寬度與電極相對損耗的關系2.電參數對電極損耗的影響脈沖寬度的影響

在峰值電流一定的情況下，隨著脈沖寬度的減小，電極損耗增大。脈沖寬度越窄，電極損耗θ上升的趨勢越明顯(如圖7所示)。所以精加工時的電極損耗比粗加工時的電極損耗大。脈沖寬度增大，電極相對損耗降低的原因總結如下：(1)脈沖寬度增大，極性效應比較明顯。(2)脈沖寬度增大，電極“覆蓋效應”增加，也減少了電極損耗。2)峰值電流的影響

對于一定的脈沖寬度，加工時的峰值電流不同，電極損耗也不同。由上可見，脈沖寬度和峰值電流對電極損耗的影響效果是綜合性的。只有脈沖寬度和峰值電流保持一定關系，才能實現低損耗加工。峰值電流與電極相對損耗的關系脈沖間隔對電極相對損耗的影響3)脈沖間隔的影響在脈沖寬度不變時，隨著脈沖間隔的增加，電極損耗增大(如右圖所示)。因為脈沖間隔加大，引起放電間隙中介質消電離狀態(tài)的變化，使電極上的“覆蓋效應”減少。加工極性對電極相對損耗的影響4)加工極性的影響一般情況下，采用石墨電極和銅電極加工鋼時，粗加工用負極性，精加工用正極性。但在鋼電極加工鋼時，無論粗加工或精加工都要用負極性，否則電極損耗將大大增加。

2.非電參數對電極損耗的影響1)加工面積的影響在脈沖寬度和峰值電流一定的條件下，加工面積對電極損耗影響不大，是非線性的加工面積對電極相對損耗的影響2)沖油或抽油的影響(如圖所示)沖油或抽油壓力過大反而會加大電極的損耗。因為強迫沖油或抽油會使減弱了電極上的“覆蓋效應”。 沖油壓力對電極相對損耗的影響4)工具電極材料的影響工具電極損耗與其材料有關，損耗的大致順序如下：銀鎢合金<銅鎢合金<石墨(粗規(guī)準)<紫銅<鋼<鑄鐵<黃銅<鋁。

表3-1影響電極損耗的因素表3-1影響電極損耗的因素電加工精度包括尺寸精度和仿型精度(或形狀精度)。影響精度的因素很多，這里重點探討與電火花加工工藝有關的因素。1．放電間隙電火花加工中，工具電極與工件間存在著放電間隙，因此工件的尺寸、形狀與工具并不一致。間隙大小對形狀精度也有影響，間隙越大，則復制精度越差，特別是對復雜形狀的加工表面。如電極為尖角時，而由于放電間隙的等距離，工件則為圓角三、影響加工精度的主要因素

因此，為了減少加工尺寸誤差，應該采用較弱小的加工規(guī)準，縮小放電間隙，另外還必須盡可能使加工過程穩(wěn)定。放電間隙在精加工時一般為0.0l～0.1mm，粗加工時可達0.5mm以上(單邊)。2．二次放電

電火花加工時，產生斜度的情況如下圖所示。由于工具電極下面部分加工時間長，損耗大，因此電極變小，而入口處由于電蝕產物的存在，易發(fā)生因電蝕產物的介入而再次進行的非正常放電(即“二次放電”)，因而產生加工斜度。沖油方式對電極端部損耗的影響3．工具電極的損耗在電火花加工中，隨著加工深度的不斷增加，工具電極進入放電區(qū)域的時間是從端部向上逐漸減少的。實際上，工件側壁主要是靠工具電極底部端面的周邊加工出來的。因此，電極的損耗也必然從端面底部向上逐漸減少，從而形成了損耗錐度(如圖所示)，工具電極的損耗錐度反映到工件上是加工斜度。工具斜度圖形四、加工表面質量及其影響因素1、表面粗糙度是指加工表面上的微觀幾何形狀誤差。電火花加工表面粗糙度的形成與切削加工不同，它是由若干電蝕小凹坑組成的，能存潤滑油，其耐磨性比同樣粗糙度的機加工表面要好。在相同表面粗糙度的情況下，電加工表面比機加工表面亮度低。 Rmax=KRte0.3ie0.42、表面變化層在電火花加工過程中，工件在放電瞬時的高溫和工作液迅速冷卻的作用下，表面層發(fā)生了很大變化。這種表面變化層的厚度大約在0.01～0.5mm之間，一般將其分為熔化層和熱影響層，如圖所示。電火花加工表面變化層習題 1．什么是極性效應？在電火花加工中如何充分利用極性效應？ 2．什么是覆蓋效應？請舉例說明覆蓋效應的用途。 3．在實際加工中如何處理加工速度、電極損耗、表面粗糙度之間的矛盾關系？9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。3月-253月-25Saturday,March1,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。18:38:4518:38:4518:383/1/20256:38:45PM11、夫學須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。3月-2518:38:4518:38Mar-2501-Mar-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。18:38:4518:38:4518:38Saturday,March1,202513、志不立，天下無可成之事。3月-253月-2518:38:4518:38:45March1,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。01三月20256:38:45