电极材料对电火花加工质量影响的分析

1、工艺与检测TechnologyandTest电极材料对电火花加工质量影响的分析魏引焕张晓燕(陕西科技大学机电工程学院,陕西咸阳712081)摘要:对电火花加工中电极材料的合理选取作了详细的分析和探讨,并用实验结果分析了电极材料性能对加工质量的影响,说明了电极材料是影响电火花加工质量的一个重要因素。关键词:电火花加工电极材料电极损耗加工质量AnalysisontheInfluencesofElectrodeMaterialinEDMonManufacturingQualityWEIYinhuan,ZHANGXiaoyancharacterswereof.Accordingtothis,theel

2、ectrodematerialisanimpor2tantqualityinEDM.Keywords:EDM;ElectrodeWearing-out;ManufactuingQuality1问题的提出用于电火花加工的电极有铜、石墨、钢以及铜钨合精加工时损耗较大,但可通过减小精加工余量或改变主轴抬刀比、调整冲油压力以及适当增大脉间值来控制拉弧产生,从而降低电极损耗,提高加工质量。表1石金等,它们能对碳素钢、工具钢、合金钢、淬火钢、硬质合金及其它高硬度金属材料进行放电加工,可加工冲压模(落料模、复合模、级进模)、型腔模(精锻模、压注模、注塑模等)以及各种零件的坐标孔及复杂的异型曲面。在实际加工中

3、,电极材料选取不当,将加速电极的损耗程度,影响加工质量和生产率。石墨、紫铜电极性能对比墨精加工紫铜电极损耗大中、粗加工加工速度快,是铜的1.53倍切削加工性能好,切削抗力为铜的1/4,加工能率为铜的2倍轻量化,密度为铜的1/5,可用于大型电极表面处理容易,可用砂纸简单处理加工纹路耐高温、升高温度为365,高温条件下不易软化,脆性大加工精度高热膨胀系数为铜的1/4电极损耗小较慢较差密度大,用于小型复杂形状的电极不容易较石墨差较石墨差较大2电极材料性能对加工质量的影响石墨电极与紫铜电极在电火花加工中的利弊从表1可以看出,在长脉冲负极加工中,若选用石墨材料作工具电极,加工性能较好,电极损耗也小,而且

4、在长脉冲粗加工中石墨电极能吸附游离的碳来补偿电极的损耗,生产率较高。另外石墨电极机械加工容易,也易修正。因此,在宽脉冲粗加工中,选用石墨作工具电极较为理想。但在精加工时,石墨电极损耗则较大,且容易产生电弧,烧伤加工面。所以,在窄脉冲正极加工时,不宜采用石墨作工具电极。若受加工条件限制,必须要用石墨作工具电极时,则在加工中应配有短路快速切断装置,方能抑制拉弧现象。所以,精加工中,选取紫铜作工具电极为好。因为紫铜具有良好的导电性和加工稳定性,且容易加工,加工中电极损耗相对钢、石墨要小。尽管相对粗加工而言,紫铜电极在642.2“钢打钢”冲模加工在冷冲模电火花加工中,一般选用铸铁或钢作为工具电极,这样

5、可以方便地采用成形磨削方法制作电极,提高生产率。在传统的电火花穿孔加工中,往往采用“钢打钢”,即用钢凸模作为电极直接加工凹模(如图1所示),加工时将凹模刃口朝下形成向上的“喇叭(此喇叭口有利口”,加工后将工件翻过来使“喇叭口”于冲模落料)向下作为凹模,电极也倒过来将损耗部TechnologyandTest工艺与检测分切除后作为凸模;配合间隙靠调节脉冲参数控制火花放电间隙来保证。这样,电火花加工后的凹模就可以不经任何修正而直接与凸模配合。显然这种方法可以获得均匀的配合间隙,钳工工作量少,工件可以在淬火后加工,避免了热处理变形等问题。但是由于工具电极和工件都是磁性材料,电极间容易产生磁性。尽管加工

6、中采用的是脉冲电源能够降低电极间磁性,但电蚀下来的金属屑仍容易被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电,使加工过程很不稳定。所以在“钢打钢”加工时,要避免选用同一种型号的钢材。电极材料最好选用高碳钢,如:T8A,T10A,并在使用前进行退磁处理。被加工的钢材经热处理后也需进行除锈和退磁择下冲油,环,减小二次放电机率。500s),选用紫铜作工具电极时电极损耗可低于1%。而在长脉冲负极加工中,加工型腔常选用石墨作为工具电极。因为石墨电极成形磨削容易,密度小,并且它能吸附游离的碳来补偿电极的损耗,尤其在宽脉冲大电流的情况下具有更小的电极损耗。所以在长脉冲负极加工中,为实现高效率低损耗加工,

7、常选用石墨作工具电极。但由于它的机械强度差,制造精度难以保证,精加工时容易引起稳定电弧使工件烧伤,为此,精加工时不宜选用石墨作工具电极。电火花加工细长盲孔时,由于加工面积小,深度大,电蚀产物积聚,排屑不良,往往随着深度的加大而使加工速度和稳定性降低,在电火花加工中称为“深度效应”。由于电极截面积小容易变形,所以从“深度效应”和电极装夹角度考虑,应选黄铜作为工具电极。因为黄铜电极刚性好于紫铜,且在相同规准下长时间加工稳定性好于紫铜,同时也能获得较好的粗糙度。但是,由于电极截面积小不易散热,而与紫铜相比黄铜电极的导电性差,电极损耗较大,容易产生拉弧现象。所以从这一点考虑应选用紫铜作为工具电极。虽然

8、紫铜的机械强度低于黄铜不宜直接夹持,但可在电极背部攻丝,配以螺杆来进行夹持,在加工中调节好粗、中、精规准的转换和加工参数的匹配,通过主轴伺服进给对盲孔底部进行精加工修光,通过平动头或数控摇动工艺对盲孔侧壁修光,当加工到一定深度后再调整定时抬刀比进行排屑。所以,细长盲孔的加工,除了选择好电极材料和加工参数外,还应调节好非电参数指标(冲油、抽油、抬刀频率、平动方式和平动量大小),方能确保细长型腔的加工质量。而黄铜电极在实际加工中,常常仅用作电火花穿孔加工。当然,细长盲孔加工653电极材料选取原则由于加工的型腔各异,无论在尺寸或形状上差异型腔模加工包括锻模、压铸模、胶木模、塑料模、挤压模。它们的加工比较困难,主要因为是盲孔加工,工作液循环和电蚀产物排除条件差,工具电极损耗后无法靠主轴进给补偿,金属蚀出量大,加工面积变化大,加工过程中电规准的变化范围也较大。由于型腔复杂,电极损耗不均匀,对加工精度影响也很大。因此,对型腔模的电火花加工,既要求蚀除量大,加工速度高,又要求电极损耗低,并保证所要求的精度和表面粗糙度。为此在中、精规准加工中,常选用紫铜作为工具电极,以提高加工质量