淺談電火花加工及速度影響

吳斌

摘 要：通過對電火花成形機(jī)的結(jié)構(gòu)及發(fā)展歷史的了解，同時闡述電火花的加工原理及特點(diǎn)，加工速度的影響因素等，最后運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中，在模具制造加工方面得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電火花 電極 加工 速度

中圖分類號：TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（b）-0073-01

1 電火花成形機(jī)的組成

電火花成形加工機(jī)床主要包括主機(jī)（床身）、電源箱（控制系統(tǒng)）、工作液循環(huán)過慮系統(tǒng)及附件等組成。

（1）主機(jī)：用于支承、固定加工電極及工作，實(shí)現(xiàn)電極在加工過程中穩(wěn)定的伺服進(jìn)給運(yùn)動。

（2）電源箱：包括脈沖電源、伺服進(jìn)級系統(tǒng)和其他電氣控制系統(tǒng)。（如平動頭）

（3）工作液循環(huán)過慮系統(tǒng)：包括供液泵、過濾器、各種控制閥門、管道。

2 電火花加工的產(chǎn)生與發(fā)展

2.1 產(chǎn)生背景

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，家電插座或電器開關(guān)開、合時，經(jīng)常會出現(xiàn)噼噼啪啪響聲，并且冒出藍(lán)白色火花，使得插座開關(guān)接觸惡化。20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)學(xué)者對這種現(xiàn)象進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這種電火花加工，新的金屬去除加工方法。電火花加工是在加工過程中，使電極和工件表面之間不斷產(chǎn)生高頻脈沖火花放電?；鸹ǚ烹姇r，放電時電極與工件之間瞬時產(chǎn)生大量的熱，達(dá)到極高溫度足以使金屬材料局部熔化，甚至于汽化蝕除。

2.2 發(fā)展過程

電火花加工是一種新型的金屬加工方法，隨后脈沖電源和控制系統(tǒng)隨著時間的推進(jìn)改進(jìn)很大，從而迅速發(fā)展起來?？刂葡到y(tǒng)越來越好，從電阻-電容等回路，到出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源等控制加工方法，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗。到后來出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖等多種脈沖電源，在實(shí)際生產(chǎn)中對加工精度、表面粗糙度和降低工具電極損耗等方面有很大的進(jìn)展。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)科技的不斷發(fā)展，電火花加工已高效得運(yùn)用于機(jī)械加工制造領(lǐng)域。

3 電火花加工的基本原理及特點(diǎn)

3.1 基本原理

電火花加工是根據(jù)工作液中的兩極間脈沖高頻放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱電蝕加工。電火花加工是在絕緣的工作液（一般是煤油）中進(jìn)行的，工具電極與工件表面之間通過脈沖性放電，工件表面局部、瞬時產(chǎn)生的極高溫度，使工件表面的氣化、金屬熔化、拋離工件表面的加工方法，通過電腐蝕現(xiàn)象來去除多余的金屬層，從而保證與達(dá)到零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量等，達(dá)到預(yù)定的加工要求。為了保證加工質(zhì)量，需要改善下列條件。

（1）我們在平時加工過程中，要根據(jù)電極材料、加工工件材料以用質(zhì)量要求等方面要素來綜合考慮放電間隙。一般根據(jù)實(shí)際的加工情況而定。如果間隙太大，火花放電就起不到加工作用。如果間隙太小或者接近，就達(dá)不到效果，產(chǎn)生不了火花。

（2）火花放電加工要在間歇條件下進(jìn)行，時間較短。這樣有助于提高加工表面的質(zhì)量，不會影響到其他面。對加工過程中的排泄也的很大幫助。

（3）火花放電必須在絕緣性能較好的液體介質(zhì)中進(jìn)行，如皂化液、煤油或去離子水等。液體介質(zhì)（工作液）越好，對于加工越的的有利。工作液的好壞也會影響到工作表面質(zhì)量。無論是那種工作液再加工過程中，都會被工件表面的排泄物變得渾濁。

3.2 特點(diǎn)

（1）電火花加工與金屬切削加工有很大區(qū)別。在充滿工作液的條件下，工具電極與工件表面不接觸電火花加工。

（2） 電火花加工利用脈沖產(chǎn)生火花熱能來去除金屬材料，所以被加工表面比較堅(jiān)硬，如需再次加工會有一定的難度。

（3） 加工過程中沒有切削力作用。因此，防止了加工中工件的位移和變形現(xiàn)象。

3.3 適用范圍

（1）可以加工任何難加工的金屬材料和導(dǎo)電材料。由于加工材料的去除是靠放電時的電、熱作用實(shí)現(xiàn)的，可以突破傳統(tǒng)切削加工對刀具的限制，可以實(shí)現(xiàn)用軟的工具加工硬、韌的工件。目前電極材料多采用紫銅或石墨。

（2）可以加工形狀復(fù)雜的表面。特別適用于復(fù)雜表面形狀工件的加工，如模具中復(fù)雜型腔的加工等。（見圖1）

4 電火花加工速度影響

模具制造生產(chǎn)中，一些形狀比較復(fù)雜，材質(zhì)比較堅(jiān)硬，其他設(shè)備難以加工的場合，就需要電火花機(jī)來加工，一般都會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實(shí)現(xiàn)，而中、精加工電極相對損耗大，但一般情況下中、精加工余量較少，因此電極損耗也極小。有時還可以用二個以上電極進(jìn)行精加工。以下幾方面對加工速度有較大影響。

4.1 電參數(shù)對加工速度的影響

（1）脈沖寬度的影響

脈沖能量的大小是影響加工速度的重要因素。一般情況下，脈沖能量的大小與加工速度成正比。

（2）脈沖間隙的影響

在實(shí)際加工過程中，脈沖寬度一定條件下，脈沖間隔小，則加工速度快。脈沖間隙過于小時，也會影響到加工的速度。

（3）峰值電流的影響

當(dāng)脈沖寬度和脈沖間隔一定時，加工速度或效率與峰流值成正比，即電流越大加工速度越快，但表面質(zhì)量差。

4.2 非電參數(shù)對加工速度的影響

4.2.1 加工面積的影響

在實(shí)際生產(chǎn)過和中，加工面積大小，對加工速度影響不大。只有加工面積小到某一臨界面積時，加工速度才顯著降低。這種現(xiàn)象叫做“面積效應(yīng)”。在這種情況下只有改善其他加工條件來解決“面積效應(yīng)”。

4.2.2 排屑條件的影響

加工過程中排屑條件的好壞大大影響了加工進(jìn)度，加工中不斷產(chǎn)生氣體、金屬屑末等，如沒有及時排除沖走，加工很難穩(wěn)定進(jìn)行。會使脈沖加工穩(wěn)定性差，加工效率低?？赡茉诩庸ぶ谐霈F(xiàn)積炭現(xiàn)象，無法順利加工。為了促進(jìn)排屑，一般都采用沖油或電極抬起等方法。

4.2.3 電極材料及工件材料的影響

加工電極材料一般是紫銅、石墨二類為主。采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。石墨電極多用于加工型腔比較大的，加工量較多的場合，但電極的損耗比較大。紫銅材料加工精度高，損耗也較小，不易用于大型、大面積范圍加工。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍端陽.數(shù)控電火花加工現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 宋昌才.數(shù)控電火花加工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.endprint

摘 要：通過對電火花成形機(jī)的結(jié)構(gòu)及發(fā)展歷史的了解，同時闡述電火花的加工原理及特點(diǎn)，加工速度的影響因素等，最后運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中，在模具制造加工方面得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電火花 電極 加工 速度

中圖分類號：TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（b）-0073-01

1 電火花成形機(jī)的組成

電火花成形加工機(jī)床主要包括主機(jī)（床身）、電源箱（控制系統(tǒng)）、工作液循環(huán)過慮系統(tǒng)及附件等組成。

（1）主機(jī)：用于支承、固定加工電極及工作，實(shí)現(xiàn)電極在加工過程中穩(wěn)定的伺服進(jìn)給運(yùn)動。

（2）電源箱：包括脈沖電源、伺服進(jìn)級系統(tǒng)和其他電氣控制系統(tǒng)。（如平動頭）

（3）工作液循環(huán)過慮系統(tǒng)：包括供液泵、過濾器、各種控制閥門、管道。

2 電火花加工的產(chǎn)生與發(fā)展

2.1 產(chǎn)生背景

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，家電插座或電器開關(guān)開、合時，經(jīng)常會出現(xiàn)噼噼啪啪響聲，并且冒出藍(lán)白色火花，使得插座開關(guān)接觸惡化。20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)學(xué)者對這種現(xiàn)象進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這種電火花加工，新的金屬去除加工方法。電火花加工是在加工過程中，使電極和工件表面之間不斷產(chǎn)生高頻脈沖火花放電?；鸹ǚ烹姇r，放電時電極與工件之間瞬時產(chǎn)生大量的熱，達(dá)到極高溫度足以使金屬材料局部熔化，甚至于汽化蝕除。

2.2 發(fā)展過程

電火花加工是一種新型的金屬加工方法，隨后脈沖電源和控制系統(tǒng)隨著時間的推進(jìn)改進(jìn)很大，從而迅速發(fā)展起來?？刂葡到y(tǒng)越來越好，從電阻-電容等回路，到出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源等控制加工方法，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗。到后來出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖等多種脈沖電源，在實(shí)際生產(chǎn)中對加工精度、表面粗糙度和降低工具電極損耗等方面有很大的進(jìn)展。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)科技的不斷發(fā)展，電火花加工已高效得運(yùn)用于機(jī)械加工制造領(lǐng)域。

3 電火花加工的基本原理及特點(diǎn)

3.1 基本原理

電火花加工是根據(jù)工作液中的兩極間脈沖高頻放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱電蝕加工。電火花加工是在絕緣的工作液（一般是煤油）中進(jìn)行的，工具電極與工件表面之間通過脈沖性放電，工件表面局部、瞬時產(chǎn)生的極高溫度，使工件表面的氣化、金屬熔化、拋離工件表面的加工方法，通過電腐蝕現(xiàn)象來去除多余的金屬層，從而保證與達(dá)到零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量等，達(dá)到預(yù)定的加工要求。為了保證加工質(zhì)量，需要改善下列條件。

（1）我們在平時加工過程中，要根據(jù)電極材料、加工工件材料以用質(zhì)量要求等方面要素來綜合考慮放電間隙。一般根據(jù)實(shí)際的加工情況而定。如果間隙太大，火花放電就起不到加工作用。如果間隙太小或者接近，就達(dá)不到效果，產(chǎn)生不了火花。

（2）火花放電加工要在間歇條件下進(jìn)行，時間較短。這樣有助于提高加工表面的質(zhì)量，不會影響到其他面。對加工過程中的排泄也的很大幫助。

（3）火花放電必須在絕緣性能較好的液體介質(zhì)中進(jìn)行，如皂化液、煤油或去離子水等。液體介質(zhì)（工作液）越好，對于加工越的的有利。工作液的好壞也會影響到工作表面質(zhì)量。無論是那種工作液再加工過程中，都會被工件表面的排泄物變得渾濁。

3.2 特點(diǎn)

（1）電火花加工與金屬切削加工有很大區(qū)別。在充滿工作液的條件下，工具電極與工件表面不接觸電火花加工。

（2） 電火花加工利用脈沖產(chǎn)生火花熱能來去除金屬材料，所以被加工表面比較堅(jiān)硬，如需再次加工會有一定的難度。

（3） 加工過程中沒有切削力作用。因此，防止了加工中工件的位移和變形現(xiàn)象。

3.3 適用范圍

（1）可以加工任何難加工的金屬材料和導(dǎo)電材料。由于加工材料的去除是靠放電時的電、熱作用實(shí)現(xiàn)的，可以突破傳統(tǒng)切削加工對刀具的限制，可以實(shí)現(xiàn)用軟的工具加工硬、韌的工件。目前電極材料多采用紫銅或石墨。

（2）可以加工形狀復(fù)雜的表面。特別適用于復(fù)雜表面形狀工件的加工，如模具中復(fù)雜型腔的加工等。（見圖1）

4 電火花加工速度影響

模具制造生產(chǎn)中，一些形狀比較復(fù)雜，材質(zhì)比較堅(jiān)硬，其他設(shè)備難以加工的場合，就需要電火花機(jī)來加工，一般都會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實(shí)現(xiàn)，而中、精加工電極相對損耗大，但一般情況下中、精加工余量較少，因此電極損耗也極小。有時還可以用二個以上電極進(jìn)行精加工。以下幾方面對加工速度有較大影響。

4.1 電參數(shù)對加工速度的影響

（1）脈沖寬度的影響

脈沖能量的大小是影響加工速度的重要因素。一般情況下，脈沖能量的大小與加工速度成正比。

（2）脈沖間隙的影響

在實(shí)際加工過程中，脈沖寬度一定條件下，脈沖間隔小，則加工速度快。脈沖間隙過于小時，也會影響到加工的速度。

（3）峰值電流的影響

當(dāng)脈沖寬度和脈沖間隔一定時，加工速度或效率與峰流值成正比，即電流越大加工速度越快，但表面質(zhì)量差。

4.2 非電參數(shù)對加工速度的影響

4.2.1 加工面積的影響

在實(shí)際生產(chǎn)過和中，加工面積大小，對加工速度影響不大。只有加工面積小到某一臨界面積時，加工速度才顯著降低。這種現(xiàn)象叫做“面積效應(yīng)”。在這種情況下只有改善其他加工條件來解決“面積效應(yīng)”。

4.2.2 排屑條件的影響

加工過程中排屑條件的好壞大大影響了加工進(jìn)度，加工中不斷產(chǎn)生氣體、金屬屑末等，如沒有及時排除沖走，加工很難穩(wěn)定進(jìn)行。會使脈沖加工穩(wěn)定性差，加工效率低?？赡茉诩庸ぶ谐霈F(xiàn)積炭現(xiàn)象，無法順利加工。為了促進(jìn)排屑，一般都采用沖油或電極抬起等方法。

4.2.3 電極材料及工件材料的影響

加工電極材料一般是紫銅、石墨二類為主。采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。石墨電極多用于加工型腔比較大的，加工量較多的場合，但電極的損耗比較大。紫銅材料加工精度高，損耗也較小，不易用于大型、大面積范圍加工。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍端陽.數(shù)控電火花加工現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 宋昌才.數(shù)控電火花加工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.endprint

摘 要：通過對電火花成形機(jī)的結(jié)構(gòu)及發(fā)展歷史的了解，同時闡述電火花的加工原理及特點(diǎn)，加工速度的影響因素等，最后運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中，在模具制造加工方面得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電火花 電極 加工 速度

中圖分類號：TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（b）-0073-01

1 電火花成形機(jī)的組成

電火花成形加工機(jī)床主要包括主機(jī)（床身）、電源箱（控制系統(tǒng)）、工作液循環(huán)過慮系統(tǒng)及附件等組成。

（1）主機(jī)：用于支承、固定加工電極及工作，實(shí)現(xiàn)電極在加工過程中穩(wěn)定的伺服進(jìn)給運(yùn)動。

（2）電源箱：包括脈沖電源、伺服進(jìn)級系統(tǒng)和其他電氣控制系統(tǒng)。（如平動頭）

（3）工作液循環(huán)過慮系統(tǒng)：包括供液泵、過濾器、各種控制閥門、管道。

2 電火花加工的產(chǎn)生與發(fā)展

2.1 產(chǎn)生背景

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，家電插座或電器開關(guān)開、合時，經(jīng)常會出現(xiàn)噼噼啪啪響聲，并且冒出藍(lán)白色火花，使得插座開關(guān)接觸惡化。20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)學(xué)者對這種現(xiàn)象進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這種電火花加工，新的金屬去除加工方法。電火花加工是在加工過程中，使電極和工件表面之間不斷產(chǎn)生高頻脈沖火花放電?；鸹ǚ烹姇r，放電時電極與工件之間瞬時產(chǎn)生大量的熱，達(dá)到極高溫度足以使金屬材料局部熔化，甚至于汽化蝕除。

2.2 發(fā)展過程

電火花加工是一種新型的金屬加工方法，隨后脈沖電源和控制系統(tǒng)隨著時間的推進(jìn)改進(jìn)很大，從而迅速發(fā)展起來?？刂葡到y(tǒng)越來越好，從電阻-電容等回路，到出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源等控制加工方法，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗。到后來出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖等多種脈沖電源，在實(shí)際生產(chǎn)中對加工精度、表面粗糙度和降低工具電極損耗等方面有很大的進(jìn)展。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)科技的不斷發(fā)展，電火花加工已高效得運(yùn)用于機(jī)械加工制造領(lǐng)域。

3 電火花加工的基本原理及特點(diǎn)

3.1 基本原理

電火花加工是根據(jù)工作液中的兩極間脈沖高頻放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱電蝕加工。電火花加工是在絕緣的工作液（一般是煤油）中進(jìn)行的，工具電極與工件表面之間通過脈沖性放電，工件表面局部、瞬時產(chǎn)生的極高溫度，使工件表面的氣化、金屬熔化、拋離工件表面的加工方法，通過電腐蝕現(xiàn)象來去除多余的金屬層，從而保證與達(dá)到零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量等，達(dá)到預(yù)定的加工要求。為了保證加工質(zhì)量，需要改善下列條件。

（1）我們在平時加工過程中，要根據(jù)電極材料、加工工件材料以用質(zhì)量要求等方面要素來綜合考慮放電間隙。一般根據(jù)實(shí)際的加工情況而定。如果間隙太大，火花放電就起不到加工作用。如果間隙太小或者接近，就達(dá)不到效果，產(chǎn)生不了火花。

（2）火花放電加工要在間歇條件下進(jìn)行，時間較短。這樣有助于提高加工表面的質(zhì)量，不會影響到其他面。對加工過程中的排泄也的很大幫助。

（3）火花放電必須在絕緣性能較好的液體介質(zhì)中進(jìn)行，如皂化液、煤油或去離子水等。液體介質(zhì)（工作液）越好，對于加工越的的有利。工作液的好壞也會影響到工作表面質(zhì)量。無論是那種工作液再加工過程中，都會被工件表面的排泄物變得渾濁。

3.2 特點(diǎn)

（1）電火花加工與金屬切削加工有很大區(qū)別。在充滿工作液的條件下，工具電極與工件表面不接觸電火花加工。

（2） 電火花加工利用脈沖產(chǎn)生火花熱能來去除金屬材料，所以被加工表面比較堅(jiān)硬，如需再次加工會有一定的難度。

（3） 加工過程中沒有切削力作用。因此，防止了加工中工件的位移和變形現(xiàn)象。

3.3 適用范圍

（1）可以加工任何難加工的金屬材料和導(dǎo)電材料。由于加工材料的去除是靠放電時的電、熱作用實(shí)現(xiàn)的，可以突破傳統(tǒng)切削加工對刀具的限制，可以實(shí)現(xiàn)用軟的工具加工硬、韌的工件。目前電極材料多采用紫銅或石墨。

（2）可以加工形狀復(fù)雜的表面。特別適用于復(fù)雜表面形狀工件的加工，如模具中復(fù)雜型腔的加工等。（見圖1）

4 電火花加工速度影響

模具制造生產(chǎn)中，一些形狀比較復(fù)雜，材質(zhì)比較堅(jiān)硬，其他設(shè)備難以加工的場合，就需要電火花機(jī)來加工，一般都會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實(shí)現(xiàn)，而中、精加工電極相對損耗大，但一般情況下中、精加工余量較少，因此電極損耗也極小。有時還可以用二個以上電極進(jìn)行精加工。以下幾方面對加工速度有較大影響。

4.1 電參數(shù)對加工速度的影響

（1）脈沖寬度的影響

脈沖能量的大小是影響加工速度的重要因素。一般情況下，脈沖能量的大小與加工速度成正比。

（2）脈沖間隙的影響

在實(shí)際加工過程中，脈沖寬度一定條件下，脈沖間隔小，則加工速度快。脈沖間隙過于小時，也會影響到加工的速度。

（3）峰值電流的影響

當(dāng)脈沖寬度和脈沖間隔一定時，加工速度或效率與峰流值成正比，即電流越大加工速度越快，但表面質(zhì)量差。

4.2 非電參數(shù)對加工速度的影響

4.2.1 加工面積的影響

在實(shí)際生產(chǎn)過和中，加工面積大小，對加工速度影響不大。只有加工面積小到某一臨界面積時，加工速度才顯著降低。這種現(xiàn)象叫做“面積效應(yīng)”。在這種情況下只有改善其他加工條件來解決“面積效應(yīng)”。

4.2.2 排屑條件的影響

加工過程中排屑條件的好壞大大影響了加工進(jìn)度，加工中不斷產(chǎn)生氣體、金屬屑末等，如沒有及時排除沖走，加工很難穩(wěn)定進(jìn)行。會使脈沖加工穩(wěn)定性差，加工效率低?？赡茉诩庸ぶ谐霈F(xiàn)積炭現(xiàn)象，無法順利加工。為了促進(jìn)排屑，一般都采用沖油或電極抬起等方法。

4.2.3 電極材料及工件材料的影響

加工電極材料一般是紫銅、石墨二類為主。采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。石墨電極多用于加工型腔比較大的，加工量較多的場合，但電極的損耗比較大。紫銅材料加工精度高，損耗也較小，不易用于大型、大面積范圍加工。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍端陽.數(shù)控電火花加工現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 宋昌才.數(shù)控電火花加工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.endprint