電火花成型修整加工工藝的研究

錢立鋒+陳文海

摘 要：本文簡要的闡述了課題研究的背景和意義；對電火花整形加工技術作了全面的論述；研究了電火花成型技術；研究了電火花加工原理；對電火花成型加工工藝實驗做了系統的分析。

關鍵詞：電火花整形；工作電極；電解液；效率和精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.006

長期以來困擾電火花成型加工技術推廣應用的內因是：由于加工對象日趨復雜，操作者對設定加工參數以及保持加工過程的穩定可靠感到越來越難，生產廠雖然也提供一些成套參數，但距離實用的要求還有一定差距，在電極的損耗、尺力精度、表面粗糙度、安全系數、加工效率等等指標之間如何取得平衡，達到要求的權衡序列，那就更加困難。作為一種精加工手段，我們還要進一步去研究。

1 電火花加工技術

1.1 電火花加工原理

脈沖發生器l是利用電容器C的充電放電，把直流電轉變為脈沖電流，電流經過限流電阻R逐漸充集儲存在電容器C上。電容器上的電壓逐漸升高，當它升高到足以使工具電極3和工件4之間的電極間隙火花放電擊穿時，電容器上儲存的絕大部分能量在電極間隙內瞬時放出，達到很高的電流密度，產生極高的溫度（10000℃左右），足以使局部表面熔化和氣化，形成凹坑。電容器止的電能瞬時放完后，工具電極和工件間的絕緣介質立即恢復絕緣狀態，從而把放電電路切斷，這時又經過電阻重新充電，如此循環不已。上述過程由電火花成型加工設備綜合實現。

2 電火花成型加工工藝分析

2.1 實驗準備及介紹

儀器設備：MM7120A精密臥軸矩臺平面磨床、ELID鏡面磨削高頻脈沖電源

實驗材料：金剛石砂輪、工具電極

2.2 電火花整形加工工藝實驗

由于電火花整形過程中，砂輪與工具電極不接觸，砂輪不受修整力作用，從而避免了接觸式修整時出現的振顫現象，因此可以達到很高的整形精度。其加工示意圖如圖2所示。

實驗目的：利用電火花整形技術來修整金剛石砂輪，使砂輪與電極的廓形想匹配。最后使用這樣的砂輪去磨削工件，得到與電極相似形狀的工件。

2.3 數據分析及分析

在實驗的初始階段，采用低電壓（120V）和微量進給進行加工。在進給率方面，經過實驗證明在初始加工階段采用1/4格（每格為10μm）的進給速度是最佳的。同一占空比（4：4）下不同的進量對電流的影響：當進給量為1/4格時電流相對較穩定在一數值范圍內，這樣加工過程穩定。故加工初始階段采用每次1/4格的進給。每一次進給，電流都會出現一個最大值，當電流恢復到一個穩定狀態時，并在這個數值的上下波動時，可以進行下一次的進給。考慮到效率問題，實驗證明采用高電壓時電流很大，而且很不穩定，電流的波動較大。當保持同一進給率（1/4格）時，當占空比為4：1時效率最高。

隨著電火花加工的進行，砂輪表面被逐漸的蝕除，在加工深度進行到1.2個毫米左右時，熔化層的面積較大。這個時候火花放電穩定，電火花呈斜線狀，效果比較好，這個時候可以考慮加大電壓到160V進行加工，相應的進給量也可以適當的增大到1/3-1/2格。當給量為1/3～1/2格時電流較穩定，波動不大。在加工中期的穩定階段采用每次1/3～1/2格的進給速度。當進給為1/2格時的加工效率最高、耗費時間最少。

進行到加工后期時，為了保證砂輪的表面精度，要采用精加工，大概每次進給1/5格左右。占空比為為1：4，電壓為120V，每進給一次觀察電火花現象，就是讓電火花放電進行的更充分，達到精加工的效果。

整形完成后的電極圖片如圖3所示：

實驗結束后考慮到測量砂輪和電極的廓形，用MATLAB軟件進行圖形處理得到了砂輪和電極的廓形。如圖4所示：

3 結論

在這個實驗中，可以總結出最佳電火花加工條件，可以為以后的電火花加工提供較好的前提條件。實驗前期采用低電壓120V、微量進給1/4、占空比4：1來進行電火花整形。在加工中期采用高電壓160V、進給量為1/3～1/2來進行加工。在最后的精加工階段采用低電壓120V、占空比為1：4、進給量為1/4～1/5。采用以上這種方案可以使電火花整形的效率和精度達到最高最好。

作者簡介：錢立鋒（1979-），男，浙江紹興人，工程師，研究方向：紡織機械。