电火花加工效率的研究

1 浅谈提高电火花加工效率的方法

摘要：随着生产发展和科学进步的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门要去产品向高精度、高速度、高压、大功率、小型化等方向发展，而电火花加工是特种加工中较常见的一种加工方法。因此，本文着重就提高电火花加工效率的方法作以阐述，对今后用电火花加工效率的提高具有一定的借鉴作用。

关键词：电火花；工作效率；

Shallow talk an exaltation electricity the spark processes the method of efficiency

Abstract: Along with produce the demand that development and science progress， a lot of industrial sections，

particularly is a defence industry section will go to product toward the high accuracy， high speed degree， high

pressure， big power， small scaled turn an etc. direction development， but give or get an electric shock spark to

process is the special kind process medium more familiar of 1 kind process a method.Therefore， this text

emphasizes and then raise the method that the electricity spark processes an efficiency to make with elaborate，

use an electricity to aftertime the spark processes an efficiency of the exaltation have to certainly draw lessons

from a function.

Key words: Give or get an electric shock spark；Work efficiency；

1、电火花加工工艺相关的要点

1．1机械加工与电火花加工配合的使用

要用机械加工去除大部分材料工件的加工部位在进行电火花加工之前，要先用机械加工方法进行粗加工，仅将刀具精铣困难或无法精铣的部位留给电火花加工，这样能使电火花加工的材料量大为减少，可大幅度提高电火花加工效率。如怕工作的麻烦，不进行机械粗加工就直接进行电火花加工，会导致电火花加工的效率极其低下，这就需正确认识电火花加工这种工艺方法的加工速度。电火花加工是靠微观的热融化过程一点点蚀除材料的，比起机械切削加工去除材料的过程要慢得多。对于大的型腔，即使是进行了机械粗加工，如给电火花加工留的余量过多也会降低加工效率。

1．2根据加工情况决定工艺方法

电火花加工有单电极直接成形工艺、多电极更换成形工艺等。选择工艺时不仅要考虑加工速度，还应详细考虑加工精度和表面粗糙度要求。单电极直接成形工艺只用一只电极加工出所需的型腔形状，这种工艺方法用于加工形状简单、精度要求不高的型腔，不需进行重复的装夹操作，可提高电火花加工的效率。对于加工要求较高的场合，通常采用多电极加工的工艺方法。

1．3合理选用电极材料

电极材料的选取直接关系到放电的效果，在很大程度上，材料的选取是否恰当，决定了放电速度、加工精度及表面粗糙度的最终情况。应根据不同类型模具加工的实际需求，有针对性地进行电极材料的选用。紫铜做电极较容易获得稳定的加工状态，可获得轮廓清晰的型腔，加工表面粗糙度值低，通常适用于低损耗的加工条件，由于低损耗加工的平均电流较小，且不适合大电流加工，其生产率并不高 ;石墨电极在加工蚀除量较大的情况下能实现低损耗、高速粗加工，但在精加工中放电稳定性较差，容易过渡到电弧放电，因而能选取损耗较大的加工参数来加工。

1．4确定适当的电极缩放量

电极缩放量的选取要考虑多方面的因素。电火花加工有平动和不平动两种加工方式，数控电火花加工机床一般都可进行平动加工，而传统电火花加工机床如没有安装平动头就不能进行平动加工。这两种加工方式的电极缩放量选取是有区别的。在不采用平动加工时，加工尺寸主要取决于精加工的控制。确定精加工电极缩放量时应先考虑好为达到预定表面粗糙度要选用的电参数条件，明确该条件下火花间隙的大小，再确定电极缩放量。

1．5电极设计考虑“面积效应”

“面积效应”是指电火花加工中因加工面积变化引起加工速度等工艺指标变化的

2 效应。当电火花加工的面积小到某一临界值时，加工速度会显著降低。因为加工面积小，在单位面积上脉冲放电过分集中，致使放电间隙的电蚀产物排除不畅。同时，会产生气体排除液体的现象，造成放电加工在气体介质中进行，而大大降低加工速度。因此设计电极时要考虑不要拆分加工面积太小的电极，多使用整体式电极。但也要注意，当整体式电极面积较大，且加工深度较深、排屑困难的情况下，应考虑将整体电极分拆成几个电极进行分次加工，可根据型腔的几何形状把电极分解成主型腔电极和副型腔电极。否则在加工中会出现放电不稳定的情况，导致加工效率低下、精度难以保证等不良情况。

2、电火花加工机床调整

2．1电参数的调节

电参数选择的好坏，直接影响加工的各项工艺指标。电参数调节的最终目的是为了达到预定的加工尺寸、表面粗糙度要求，达到较高的加工效率。电参数调节时应考虑 :电极数目、电极损耗、加工表面粗糙度要求、电极缩放量、加工面积、加工深度等基本因素。

调整电参数时，应优先考虑调整电参数主规准以外的参数，如抬刀高度、放电时间、抬刀速度等；其次可按次序考虑调整脉冲间隔、脉冲宽度、加工电流等，特殊材料加工可试用负极性加工 (电极为负极) [1]。在加工状态稳定的前提下，减少抬刀动作及幅度、降低脉冲间隔、增大加工电流有利于提高加工效率。但在加工不稳定的情况下，一定要保持勤抬刀，适当选用较大的脉冲间隔，否则反而会降低加工效率，甚至引起电弧放电，使加工过程不能正常进行。

2．2加工留量的控制

数控电火花加工是用多个条件段来进行加工的，条件段之间要有一定的加工留量。数控电火花加工机床自动编程时给出的加工留量，是以保证表面粗糙度为前提的，相对来说较保守，为了进一步提高加工效率，可根据加工要求修改自动编程生成程序的加工留量。但应该注意，减少加工留量必须要保证下一个加工规准能修光上一个加工规准。另外，减少加工留量对小面积加工的效率提高意义并不大。

2．3平动加工的选择

平动加工是数控电火花加工的一种重要工艺方法。一般数控电火花加工机床的平动加工方式有两种 :自由平动和伺服平动。自由平动是指主轴伺服加工时，另外两轴同时按一定轨迹作扩大运动，一直加工到指定深度。伺服平动是指主轴加工到指定深度后另外两轴按一定的轨迹作扩大运动。自由平动一般用于浅表加工，加工时边打边平动可改善排屑性能，提高加工速度，减少积碳 ;但对于深度较深的场合，却会降低加工速度，增大电极的边角损耗。伺服平动一般用于加工深度较深的加工场合，先加工完底面再修侧面，深度较浅时其加工效果不如自动平动，它也常用在加工型腔侧壁的沟槽、环，还可用在其他两轴平动的场合等。

2．4定时加工

数控电火花加工机床一般都具有定时加工功能，可用于控制面积较大电极精加工的最后几段电参数的加工时间。精加工时电火花的电蚀能力非常弱，由于间隙内加工废屑及其他因素的影响，需很长的加工时间。由于最后几个条件的尺寸变化已很小，实际上我们只要加工到要求的表面粗糙度后就可结束加工，可根据经验采用定时加工方法，这样可大幅度地提高精加工效率。

2．5改变垂直伺服加工的方法

目前大多数控电火花加工机床可实现横向加工、多轴联动加工。但这些功能在模具企业中并没有得到很好的应用。利用数控电火花加工机床的横向伺服功能，使电极作横向伺服加工，加工速度可比采用 Z 轴伺服加工提高数倍。自动进给调节系统的任务在于通过改变、调节进给速度，市进给速度接近并等于蚀除速度，以维持一定的“平均”放电间隙，保证电火花加工正常而稳定的进行[2]。模具“清角加工”因加工部位面积小而发生放电不稳定的现象，采用X 、Y 、Z 3

轴联动的方法，即斜向加工，可使放电加工稳定，提高加工效率。

3、电火花加工操作

3．1提高重复定位精度

3 模具电火花加工往往需使用很多个电极进行，这时需进行重复定位。实际加工中，重复定位精度也是影响加工效率的一个重要因素，这些情况主要发生在精加工中。为了提高重复定位精度，可采用间接定位方法。如利用基准球进行间接定位，这种定位方法由于采用的是点接触，可在最大范围内消除误差。使用基准球进行定位不但容易保证精度，且在工件形状复杂的情况下，能方便地实现分中 ;电极对基准球找中心的过程避免了电极作较大行程的移动，节省了操作时间 ;对于多个工件加工的情况，不需利用电极多次分中，只要对基准球分一次中即可，节省了大量的操作时间，多电极加工中优势尤为明显[3]。

3．2冲液的方式与大小

电火花加工过程中，为了将加工过程中产生的气体、电蚀物等及时排除，必然高效率地排出加工屑。为此，应使用合理的冲液方式，控制好冲液压力，使加工稳定进行，提高加工效率。一般都要冲油或抽油。适当增加冲油压力会使加工速度提高，但冲油压力超过某一数值后，再继续增加，加工速度则略有降低。

4、其他

4．1机床的加工性能

机床的性能好是实现高效率放电加工的前提条件。脉冲电源对提升加工速度起着极其重要的作用，脉冲电源性能的好坏决定着放电加工微观过程的优劣，决定着精加工中小放电间隙条件下能否稳定、高效地完成加工。自适应电源在加工中的自适应调节，对达到较高的加工效率有极其重要的作用。专家系统等智能技术使机床操作更容易，缩短了编程、操作的时间。

4．2工作液的影响

选用不同的工作液，加工速度也不相同。目前电火花加工使用合成型电火花工作液。不同的电火花加工工作液各自的特点有所差异，应综合考虑进行选择。

混粉电火花加工是在煤油工作液中加入铝粉、硅粉和碳粉等微细粉末进行电火花加工。混入的粉末可改善两极之间的流场，增加放电间隙，从而能够使工件的加工表面达到镜面的加工效果，还可以使工件的表面硬度及耐磨性提高[4]。使用混粉工作液 (在工作液中加入一定比例的导电的粉末，如硅粉、铬粉、镁粉等)可大幅度提高加工效率。

4．3工件材料的影响

在同样的加工条件下，选用不同的工件材料，其加工速度也不相同。因为不同的工件材料的力学性能不尽相同。当工件材料的越难加工。如硬质合金比加工钢的速度要低

40%～60%， 这是因为加工硬质合金时，每一工作脉冲，在使工件加热并导致熔化气化时， 相对比加工钢时要消耗较多的能量，所以加工速度要慢[5]。

5、结束语

在实际加工中，影响电火花加工效率的因素众多。应根据加工对象的具体要求，进行综合考虑，把握好工艺的各个环节，才能使电火花加工机床达到高的加工效率。