淺談電參數(shù)對石墨電極相對損耗的影響

石 磊

遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院（沈陽 110161）

淺談電參數(shù)對石墨電極相對損耗的影響

石 磊

遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院（沈陽 110161）

在電火花加工中，電極損耗是產(chǎn)生加工誤差的主要原因之一。為了提高加工精度、縮短加工周期、提高電火花設(shè)備的利用率，掌握工具電極損耗的規(guī)律，設(shè)法降低損耗是非常重要的。

特種加工 電火花加工 電極損耗 電參數(shù)

在電火花加工中，放電原理是利用工具和工件正負(fù)極的火花放電爆炸來去除工件材料，火花放電是雙向的，不僅會蝕除工件的部分，形成加工，還會對電極造成一定的損耗。加工中，電極損耗是產(chǎn)生加工誤差的主要原因之一，是影響電火花成型加工精度和質(zhì)量的重要工藝指標(biāo)。因此，研究影響電極損耗的因素，掌握電極損耗的規(guī)律，并設(shè)法降低損耗，延長電極使用壽命是我們的一項(xiàng)重要課題。

電極損耗分為絕對損耗和相對損耗。絕對損耗VE是單位時間內(nèi)電極的損耗量，可分為體積損耗VEw、質(zhì)量損耗VEm和長度損耗VEL。相對損耗θ是電極的絕對損耗和工件加工速度的百分比，生產(chǎn)中，衡量某種工具電極是否耐損耗，不僅看工具電極損耗速度即絕對損耗VE，還要看所達(dá)到的加工速度Vw，即每蝕除單位重量金屬工件，工具相對損耗了多少，常以此來給衡量電極的耐損耗程度和加工性能。因此，常用相對損耗θ作為衡量工具電極損耗的重要指標(biāo)?？煞譃轶w積相對損耗θ、重量相對損耗θE和長度相對損耗θL。加工中常采用長度相對損耗較為直觀，測量方便。但因電極部位不同，損耗不同，長度相對損耗還可分為角部損耗、邊損耗、端面損耗，如圖1所示，相對損耗的順序?yàn)榻遣繐p耗＞邊損耗＞端面損耗。

圖 1 電極損耗長度說明

影響石墨電極加工損耗的主要因素有電參數(shù)，即脈沖寬度、峰值電流、脈沖間隔和加工面積、沖油或抽油、加工極性、電極材料、電極形狀、石墨顆粒尺寸、工件材料等非電參數(shù)。主要通過系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，研究脈沖寬度、峰值電流和脈沖間隔對石墨電極的影響，從而對電極材料的低損耗加工起到一定的積極作用。

（1）脈沖寬度對電極相對損耗的影響

當(dāng)峰值電流一定時，隨著脈沖寬度的減小，電極損耗增加。脈沖寬度越窄，損耗表現(xiàn)的越明顯，如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)用紫銅電極加工鋼材料，采用負(fù)極性加工，結(jié)果表明，當(dāng)脈沖寬度＞500μm時，電極相對損耗＜1%；當(dāng)脈沖寬度＜200μm時，電極相對損耗呈明顯趨勢急劇增加。因此，精加工時比粗加工時的電極損耗大，要降低電極相對損耗，應(yīng)保證足夠大的脈沖寬度。

圖2 脈沖寬度與電極相對損耗的關(guān)系

（2）峰值電流對電極相對損耗的影響

加工中峰值電流不同，電極相對損耗不同，電極材料不同，電極相對損耗的規(guī)律也不一樣。實(shí)驗(yàn)用紫銅電極加工鋼材料，采用負(fù)極性加工，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 峰值電流對電極相對損耗的影響（紫銅電極）

當(dāng)脈沖寬度＞1 000μm時，峰值電流對電極相對損耗＜1%；當(dāng)脈沖寬度＜200μm時，電極相對損耗隨峰值電流增加而加大，但在峰值電流＜25 A時，電極相對損耗＜1%；當(dāng)脈沖寬度＜50μm時，電極相對損耗隨峰值電流增加急劇增大。因此，要降低電極相對損耗，除減小峰值電流外，對于不適合采用寬脈寬粗加工，應(yīng)采用窄脈寬、低峰值電流的辦法。實(shí)驗(yàn)用石墨電極加工鋼材料，采用負(fù)極性加工，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

在脈沖寬度為64μm、脈沖間隔為10μm情況下，當(dāng)峰值電流為10 A時，電極相對損耗為12%；當(dāng)峰值電流為30 A時，電極相對損耗為10%；當(dāng)峰值電流為120 A時，電極相對損耗為6.8%，結(jié)果表明，在脈沖寬度一定時，電極相對損耗隨峰值電流增加而減小。

由此可見，要實(shí)現(xiàn)低損耗加工，需考慮脈沖寬度和峰值電流的綜合作用影響。

（3）脈沖間隔對電極相對損耗的影響

當(dāng)脈沖寬度一定時，隨著脈沖間隔的增加，電極相對損耗增大，如圖5所示。

圖4 峰值電流對電極相對損耗的影響（石墨電極）

圖5 脈沖間隔對電極相對損耗的影響

實(shí)踐證明，當(dāng)脈沖間隔增加時，放電間隔中介質(zhì)消電離越充分，則使電極上產(chǎn)生的“覆蓋效應(yīng)”減少，同時電極本身因加工產(chǎn)生的損耗得不到補(bǔ)償，從而使電極相對損耗增大。隨著脈沖間隔的減小，電極相對損耗減小，當(dāng)小到一定值后，放電間隙會來不及消電離而造成拉弧現(xiàn)象。因此，減小脈沖間隔才能有利于降低電極損耗。

綜上所述，加工中影響電極相對損耗的因素很多，分析了電參數(shù)對石墨電極材料損耗的影響，對推動石墨電極在生產(chǎn)加工中的應(yīng)用，提高電火花加工精度具有特別重要的指導(dǎo)意義。

齊婷婷）