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的結構及發展歷史的了解，同時闡述電火花的加工原理及特點，加工速度的影響因素等，最后運用于實際生產中，在模具制造加工方面得到廣泛應用。

關鍵詞：電火花 電極 加工 速度

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

1 電火花成形機的組成

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

（1）主機：用于支承、固定加工電極及工作，實現電極在加工過程中穩定的伺服進給運動。

（2）電源箱：包括脈沖電源、伺服進級系統和其他電氣控制系統。（如平動頭）

（3）工作液循環過慮系統：包括供液泵、過濾器、各種控制閥門、管道。

2 電火花加工的產生與發展

2.1 產生背景

在我們日常生活中，家電插座或電器開關開、合時，經常會出現噼噼啪啪響聲，并且冒出藍白色火花，使得插座開關接觸惡化。20世紀中期，蘇聯學者對這種現象進行了研究，發現這種電火花加工，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生高頻脈沖火花放電。火花放電時，放電時電極與工件之間瞬時產生大量的熱，達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隨著時間的推進改進很大，從而迅速發展起來。控制系統越來越好，從電阻-電容等回路，到出現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。到后來出現了高低壓復合脈沖、多回路脈沖等多種脈沖電源，在實際生產中對加工精度、表面粗糙度和降低工具電極損耗等方面有很大的進展。隨著現代生產科技的不斷發展，電火花加工已高效得運用于機械加工制造領域。

3 電火花加工的基本原理及特點

3.1 基本原理

電火花加工是根據工作液中的兩極間脈沖高頻放電時產生的電蝕作用蝕除導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，通過電腐蝕現象來去除多余的金屬層，從而保證與達到零件的尺寸、形狀及表面質量等，達到預定的加工要求。為了保證加工質量，需要改善下列條件。

（1）我們在平時加工過程中，要根據電極材料、加工工件材料以用質量要求等方面要素來綜合考慮放電間隙。一般根據實際的加工情況而定。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，就達不到效果，產生不了火花。

（2）火花放電加工要在間歇條件下進行，時間較短。這樣有助于提高加工表面的質量，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中進行，如皂化液、煤油或去離子水等。液體介質（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

（1）電火花加工與金屬切削加工有很大區別。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生火花熱能來去除金屬材料，所以被加工表面比較堅硬，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象。

3.3 適用范圍

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

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

4 電火花加工速度影響

模具制造生產中，一些形狀比較復雜，材質比較堅硬，其他設備難以加工的場合，就需要電火花機來加工，一般都會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實現，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行精加工。以下幾方面對加工速度有較大影響。

4.1 電參數對加工速度的影響

（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，但表面質量差。

4.2 非電參數對加工速度的影響

4.2.1 加工面積的影響

在實際生產過和中，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。這種現象叫做“面積效應”。在這種情況下只有改善其他加工條件來解決“面積效應”。

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度，加工中不斷產生氣體、金屬屑末等，如沒有及時排除沖走，加工很難穩定進行。會使脈沖加工穩定性差，加工效率低。可能在加工中出現積炭現象，無法順利加工。為了促進排屑，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

[1] 伍端陽.數控電火花加工現場應用技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 宋昌才.數控電火花加工[M].北京：化學工業出版社，2010.endprint

摘 要：通過對電火花成形機的結構及發展歷史的了解，同時闡述電火花的加工原理及特點，加工速度的影響因素等，最后運用于實際生產中，在模具制造加工方面得到廣泛應用。

關鍵詞：電火花 電極 加工 速度

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

1 電火花成形機的組成

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

（1）主機：用于支承、固定加工電極及工作，實現電極在加工過程中穩定的伺服進給運動。

（2）電源箱：包括脈沖電源、伺服進級系統和其他電氣控制系統。（如平動頭）

（3）工作液循環過慮系統：包括供液泵、過濾器、各種控制閥門、管道。

2 電火花加工的產生與發展

2.1 產生背景

在我們日常生活中，家電插座或電器開關開、合時，經常會出現噼噼啪啪響聲，并且冒出藍白色火花，使得插座開關接觸惡化。20世紀中期，蘇聯學者對這種現象進行了研究，發現這種電火花加工，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生高頻脈沖火花放電。火花放電時，放電時電極與工件之間瞬時產生大量的熱，達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隨著時間的推進改進很大，從而迅速發展起來。控制系統越來越好，從電阻-電容等回路，到出現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。到后來出現了高低壓復合脈沖、多回路脈沖等多種脈沖電源，在實際生產中對加工精度、表面粗糙度和降低工具電極損耗等方面有很大的進展。隨著現代生產科技的不斷發展，電火花加工已高效得運用于機械加工制造領域。

3 電火花加工的基本原理及特點

3.1 基本原理

電火花加工是根據工作液中的兩極間脈沖高頻放電時產生的電蝕作用蝕除導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，通過電腐蝕現象來去除多余的金屬層，從而保證與達到零件的尺寸、形狀及表面質量等，達到預定的加工要求。為了保證加工質量，需要改善下列條件。

（1）我們在平時加工過程中，要根據電極材料、加工工件材料以用質量要求等方面要素來綜合考慮放電間隙。一般根據實際的加工情況而定。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，就達不到效果，產生不了火花。

（2）火花放電加工要在間歇條件下進行，時間較短。這樣有助于提高加工表面的質量，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中進行，如皂化液、煤油或去離子水等。液體介質（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

（1）電火花加工與金屬切削加工有很大區別。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生火花熱能來去除金屬材料，所以被加工表面比較堅硬，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象。

3.3 適用范圍

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

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

4 電火花加工速度影響

模具制造生產中，一些形狀比較復雜，材質比較堅硬，其他設備難以加工的場合，就需要電火花機來加工，一般都會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實現，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行精加工。以下幾方面對加工速度有較大影響。

4.1 電參數對加工速度的影響

（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，但表面質量差。

4.2 非電參數對加工速度的影響

4.2.1 加工面積的影響

在實際生產過和中，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。這種現象叫做“面積效應”。在這種情況下只有改善其他加工條件來解決“面積效應”。

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度，加工中不斷產生氣體、金屬屑末等，如沒有及時排除沖走，加工很難穩定進行。會使脈沖加工穩定性差，加工效率低。可能在加工中出現積炭現象，無法順利加工。為了促進排屑，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

[1] 伍端陽.數控電火花加工現場應用技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 宋昌才.數控電火花加工[M].北京：化學工業出版社，2010.endprint

摘 要：通過對電火花成形機的結構及發展歷史的了解，同時闡述電火花的加工原理及特點，加工速度的影響因素等，最后運用于實際生產中，在模具制造加工方面得到廣泛應用。

關鍵詞：電火花 電極 加工 速度

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

1 電火花成形機的組成

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

（1）主機：用于支承、固定加工電極及工作，實現電極在加工過程中穩定的伺服進給運動。

（2）電源箱：包括脈沖電源、伺服進級系統和其他電氣控制系統。（如平動頭）

（3）工作液循環過慮系統：包括供液泵、過濾器、各種控制閥門、管道。

2 電火花加工的產生與發展

2.1 產生背景

在我們日常生活中，家電插座或電器開關開、合時，經常會出現噼噼啪啪響聲，并且冒出藍白色火花，使得插座開關接觸惡化。20世紀中期，蘇聯學者對這種現象進行了研究，發現這種電火花加工，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生高頻脈沖火花放電。火花放電時，放電時電極與工件之間瞬時產生大量的熱，達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隨著時間的推進改進很大，從而迅速發展起來。控制系統越來越好，從電阻-電容等回路，到出現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。到后來出現了高低壓復合脈沖、多回路脈沖等多種脈沖電源，在實際生產中對加工精度、表面粗糙度和降低工具電極損耗等方面有很大的進展。隨著現代生產科技的不斷發展，電火花加工已高效得運用于機械加工制造領域。

3 電火花加工的基本原理及特點

3.1 基本原理

電火花加工是根據工作液中的兩極間脈沖高頻放電時產生的電蝕作用蝕除導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，通過電腐蝕現象來去除多余的金屬層，從而保證與達到零件的尺寸、形狀及表面質量等，達到預定的加工要求。為了保證加工質量，需要改善下列條件。

（1）我們在平時加工過程中，要根據電極材料、加工工件材料以用質量要求等方面要素來綜合考慮放電間隙。一般根據實際的加工情況而定。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，就達不到效果，產生不了火花。

（2）火花放電加工要在間歇條件下進行，時間較短。這樣有助于提高加工表面的質量，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中進行，如皂化液、煤油或去離子水等。液體介質（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

（1）電火花加工與金屬切削加工有很大區別。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生火花熱能來去除金屬材料，所以被加工表面比較堅硬，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象。

3.3 適用范圍

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

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

4 電火花加工速度影響

模具制造生產中，一些形狀比較復雜，材質比較堅硬，其他設備難以加工的場合，就需要電火花機來加工，一般都會采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實現，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行精加工。以下幾方面對加工速度有較大影響。

4.1 電參數對加工速度的影響

（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，但表面質量差。

4.2 非電參數對加工速度的影響

4.2.1 加工面積的影響

在實際生產過和中，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。這種現象叫做“面積效應”。在這種情況下只有改善其他加工條件來解決“面積效應”。

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度，加工中不斷產生氣體、金屬屑末等，如沒有及時排除沖走，加工很難穩定進行。會使脈沖加工穩定性差，加工效率低。可能在加工中出現積炭現象，無法順利加工。為了促進排屑，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

[1] 伍端陽.數控電火花加工現場應用技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 宋昌才.數控電火花加工[M].北京：化學工業出版社，2010.endprint