数控电火花成型加工的工艺处理

1. 过程参数与主要工艺指标

    电火花加工过程中，脉冲放电是个快速复杂的动态过程，多种干扰对加工效果的影响很难掌握。影响工艺指标的主要因素可以分为离线参数（加工前设定，加工中基本不再调节的参数，如极性、峰值电压等）和在线参数（加工中常需调节的参数，如脉冲间隔、进给速度等）。

（1）在线控制参数  在线控制参数在加工中的调整没有规律可循，主要依靠经验。它们对表面粗糙度和侧面间隙的影响不大。下面介绍一些调整的参考性方法:

    l）伺服参考电压Sv（平均端面间隙SF）。Sv与SF呈一定的比例关系，这一参数对加工速度和电极相对损耗影响很大。一般说来，其最佳值并不正好对应于加工速度的最佳值，而应当使间隙稍微偏大些，这时的电极损耗较小。小间隙不但引起电极损耗加大，还容易造成短路和拉弧，因而稍微偏大的间隙在加工中比较安全，在加工起始阶段更为必要。

    2）脉冲间隔to。当to减小时，uw提高，θ减小。但是过小的to会引起拉弧，只要能保证进给稳定和不拉弧，原则上可选取尽量小的to值，但在加工起始阶段应取较大的值。

    3）冲液流量。由于电极损耗随冲液流量（压力）的增加而增大，因而只要能使加工稳定，保证必要的排屑条件，应使冲液流量尽量小（在不计电极损耗的场合另作别论）。

    4）伺服抬刀运动。抬刀意味着时间损失，只有在正常冲液不够时才采用，而且要尽量缩小电极上抬和加工的时间比。

（2）离线控制参数  这类参数通常在安排加工时要预先选定，并在加工中基本不变，但在下列一些特定的场合，它们还是需要在加工中改变的。

    1）加工起始阶段。实际放电面积由小变大，这时的过程扰动较大，采用比预定规准小的放电电流可使过渡过程比较平稳，等稳定加工几秒钟后再把放电电流调到设定值。

    2）补救过程扰动。加工中一旦发生严重干扰，往往很难摆脱。例如拉弧引起电极上的结碳沉积后，所有以后的放电就容易集中在积碳点上，从而加剧了拉弧状态。为摆脱这种状态，需要把放电电流减少一段时间，有时还要改变极性（暂时人为地高损耗）来消除积炭层，直到拉弧倾向消失，才能恢复原规准加工。

    3）加工变截面的三维型腔。通常开始时加工面积较小，放电电流必须选小，然后随着加工深度 （加工面积）的增加而逐渐增大电流，直至达到为满足表面粗糙度、侧面间隙或电极损耗所要求的电流值。对于这类加工控制，可预先编好加工电流与加工深度的关系表。同样，在加工带锥度的冲模时，可编好侧面间隙与电极穿透深度的关系表，再由侧面间隙要求调整离线参数。

（3）出现拉弧时的补救措施如下:

    1）增大脉冲间隔。

    2）调大伺服参考电压（加工间隙）。

    3）引入周期抬刀运动，加大电极上抬和加工的时间比。

    4）减小放电电流 （峰值电流）。

    5）暂停加工，清理电极和工件 （例如用细砂纸轻轻研磨）后再重新加工。

    6）试用反极性加工（短时间），使积炭表面加速损耗掉。

2. 常用电极材料与电极设计

电火花成型加工常用的工具电极材料有钢、铸铁、石墨、黄铜、紫铜、铜钨合金、银钨合金等。电极设计的主要内容是选择电极材料，确定结构形式和尺寸等。目前，型腔电火花加工中应用最广泛的材料是石墨和紫铜。石墨电极加工容易，密度小，重量轻，但力学强度较差，在采用宽脉冲大电流加工时容易起弧烧伤。同时，不同质量的石墨材料电火花加工性能也有很大差异。一般选用颗粒小而均匀、气孔率低、抗弯强度高和电阻率低的石墨材料。紫铜的组织致密、韧性强，用来加工形状复杂、轮廓清晰、精度高和表面粗糙度小的型腔，但紫铜的切削加工性能差，密度较大，价格较高，不适宜大中型电极。铜钨合金和银钨合金是较理想的型腔加工电极材料，但价格昂贵，只在特殊情况下采用；铸铁、黄铜、钢等，因其损耗大，加工速度低，均不适宜型腔的加工。

3. 影响数控电火花成型加工表面质量的因素

电火花成型加工的表面质量主要包括表面粗糙度、表面变形层和表面力学性能三部分。有关这部分内容，可参阅相关资料。

4. 影响数控电火花成型加工加工速度的因素

根据前面对电蚀量的讨论，提高加工速度的途径在于：提高脉冲频率f；增加单个脉冲能量WM；设法提高工艺系数K。同时还应考虑这些因素间的相互制约关系和对其它工艺指标的影响。

    提高脉冲频率可缩小脉冲停歇时间，但脉冲停歇时间过短，会使加工区工作液来不及消电离、排除电蚀产物及气泡来恢复其绝缘性能，以致形成破坏性的稳定电弧放电，使电火花加工过程不能正常进行。

    增加单个脉冲能量主要靠加大脉冲电流和增加脉冲宽度。单个脉冲能量的增加可以提高加工速度，但同时会恶化表面粗糙度和降低加工精度，因此一般只用于粗加工和半精加工的场合。

5. 影响数控电火花成型加工加工精度的因素

影响电火花加工精度的主要因素有：放电间隙的大小及其一致性，工具电极的损耗及其稳定性。电火花加工时，工具电极与工件之间存在着一定的放电间隙，如果加工过程中放电间隙保持不变，则可以通过修正工具电极的尺寸对放电间隙进行补偿，以获得较高的加工精度。然而，放电间隙的大小实际上是变化的，影响着加工精度。