影響電火花成形加工質(zhì)量的因素及防止方法

袁喜昌

河南省駐馬店高級(jí)技工學(xué)校，河南 駐馬店 463000

電火花加工是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)蝕除多余的金屬，已達(dá)到對(duì)零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。影響加工質(zhì)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(zhǔn)的選擇、操作工藝是否恰當(dāng)?shù)确矫鎭?lái)闡述影響加工質(zhì)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(yīng)該使用電加工專(zhuān)用的高強(qiáng)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(shí)，材質(zhì)的疏松、夾層或砂眼，會(huì)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(shí)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(jù)圖紙要求，縮放電極尺寸是順利完成加工的關(guān)鍵?？s放的尺寸要根據(jù)所決定的放電間隙再加上一定的比例常數(shù)而定。一般寧肯取理論間隙的正差，即電極的標(biāo)稱(chēng)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(shí)際的加工尺寸超差，則造成不可修復(fù)的廢品。若電極略微偏“小”，在尺寸上留有調(diào)整的余地，經(jīng)過(guò)平動(dòng)調(diào)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(wú)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(duì)電極縮放尺寸的要求是十分嚴(yán)格的，一般應(yīng)控制在±0.01mm。

3 把好電極裝夾和工件找正的第一關(guān)

在校正完水平與垂直，最后緊固時(shí)，往往會(huì)使電極發(fā)生錯(cuò)位、移動(dòng)，加工時(shí)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(kāi)始進(jìn)行了少量進(jìn)給后，還需要停機(jī)再查看一下是否正確無(wú)誤。因?yàn)殡娀鸹庸ら_(kāi)始階段是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是需要操作者最精心的時(shí)候。

由于電極裝夾不緊，在加工中松動(dòng)，或找正誤差過(guò)大，是造成廢品的一個(gè)原因。電極或輔助夾具的微小松動(dòng)，會(huì)給加工深度帶來(lái)誤差。有時(shí)在多次重復(fù)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(dòng)造成的。加工過(guò)程中夾具發(fā)熱，也會(huì)使電極松動(dòng)。對(duì)于一些小型單電極，只用一個(gè)螺栓與電極連接固定，則更容易發(fā)生松動(dòng)，特別是石墨電極采用這種夾固方法是非常不可靠的。

在進(jìn)行型孔加工中，一般為了減少加工量，都進(jìn)行預(yù)銑或預(yù)鉆。加工余量越小，越有利于提高加工速度，但也會(huì)給找正帶來(lái)困難，造成廢品的潛在危險(xiǎn)也越大，多型孔同時(shí)加工的場(chǎng)合更是如此，由于預(yù)銑、預(yù)鉆孔的尺寸不夠均勻一致，往往多數(shù)孔已經(jīng)找正，而有一兩個(gè)孔略偏。如果觀察粗心，就有可能加工后個(gè)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(jī)查核，確實(shí)無(wú)誤后再繼續(xù)加工。

4 正確選用加工規(guī)準(zhǔn)，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(zhǔn)對(duì)應(yīng)產(chǎn)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(chǎn)生廢品，達(dá)到加工要求的關(guān)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(dòng)量，修光型腔側(cè)壁?？刂撇粶?zhǔn)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(jìn)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(shù)發(fā)生改變，也會(huì)使加工達(dá)不到預(yù)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(yán)重破壞的原因。

6 注意實(shí)際進(jìn)給深度由于電極損耗引起的誤差

在進(jìn)行尺寸加工時(shí)，由于電極長(zhǎng)度相對(duì)損耗會(huì)使加工深度產(chǎn)生誤差，而由于規(guī)準(zhǔn)變化的不同，誤差也會(huì)很不一致，往往使實(shí)際加工深度小于圖紙要求。因此，一定要在加工程序中，計(jì)算、補(bǔ)償上電極損耗量，或者在半精加工階段停機(jī)進(jìn)行尺寸復(fù)核，并及時(shí)補(bǔ)償由于電極損耗造成的誤差，然后在轉(zhuǎn)換成最后的精加工。

7 正確控制平動(dòng)量

型腔或型孔的側(cè)壁修光要靠平動(dòng)，既要達(dá)到一定粗糙度的要求，又要達(dá)到尺寸要求，需要認(rèn)真確定逐級(jí)轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)時(shí)的平動(dòng)量。否則有可能還沒(méi)達(dá)到修光要求，而尺寸已經(jīng)到限，或者已經(jīng)修光但還沒(méi)有達(dá)到尺寸要求。因此，應(yīng)在完成總平動(dòng)量75%的半精加工段復(fù)核尺寸，之后再繼續(xù)進(jìn)行精加工。

8 防止硬質(zhì)合金產(chǎn)生裂紋

由于硬質(zhì)合金是粉末冶金材料，它的熱導(dǎo)率低。過(guò)大的脈沖能量和長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的電流作用，都會(huì)使加工表面產(chǎn)生嚴(yán)重的網(wǎng)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(huì)采用窄脈寬、高峰值電流，短促的瞬時(shí)高溫使加工表面熱影響層較淺，避免裂紋產(chǎn)生。

9 防止在型孔加工中產(chǎn)生“放炮”

在加工過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，集聚在電極下端或油杯內(nèi)部，當(dāng)氣體被電火花引燃時(shí)，就會(huì)像“放炮”一樣沖破阻力而排出，這時(shí)很容易使電極與凹模錯(cuò)位，影響加工質(zhì)量，甚至報(bào)廢，這種情況在抽油加工時(shí)更易發(fā)生，因此在使用油杯進(jìn)行型孔加工時(shí)，要特別注意排氣，適當(dāng)抬刀或者在油杯頂部周?chē)_(kāi)設(shè)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(shí)，加工中要注意因電極受熱變形而使加工的型腔產(chǎn)生異常。另外在停機(jī)后，由于人為的因素，使電極與工件發(fā)生位移。在開(kāi)機(jī)時(shí)，又沒(méi)注意電極與工件的相對(duì)位置，常常會(huì)使接近加工好的工件報(bào)廢。

11 主軸剛性和工作液對(duì)放電間隙的影響

電火花加工的蝕除物從間隙排出的過(guò)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(jié)果使已加工表面再次電蝕，在凹模的上口電極進(jìn)口處，二次放電機(jī)會(huì)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(fù)提升。調(diào)節(jié)好沖、抽油壓力，選擇好適當(dāng)?shù)碾妳?shù)，使主軸伺服處于最佳狀態(tài)，既不過(guò)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(guò)程中局部電蝕物密度過(guò)高，排屑不良，放電通道、放電點(diǎn)不能正常轉(zhuǎn)移，將使工具工件局部放電點(diǎn)溫度升高，產(chǎn)生積炭結(jié)焦，引起惡性循環(huán)，使放電點(diǎn)更加固定集中，轉(zhuǎn)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(shù)控電火花加工[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]賈立新著.電火花加工實(shí)訓(xùn)教程[M].西安電子科技大學(xué)出版社.

[3]曹鳳國(guó)主編.電火花加工技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[4]趙萬(wàn)生主編.電火花加工技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.