电火花加工工艺规律

第三章电火花加工工艺规律

3.1电火花加工的常用术语3.2影响材料放电腐蚀的因素3.3电火花加工工艺规律习题辽阳职业技术学院3.1电火花加工的常用术语 电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下： 1．工具电极 电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。辽阳职业技术学院图3-1电火花加工示意图辽阳职业技术学院 2．放电间隙 放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它的大小一般在0.01～0.5mm之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。 3．脉冲宽度ti(μs) 脉冲宽度简称脉宽(也常用ON、TON等符号表示)，是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间(如图3-2所示)。为了防止电弧烧伤，电火花加工只能用断断续续的脉冲电压波。一般来说，粗加工时可用较大的脉宽，精加工时只能用较小的脉宽。辽阳职业技术学院图3-2脉冲参数与脉冲电压、电流波形辽阳职业技术学院 4．脉冲间隔to(μs)) 脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、TOFF表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。间隔时间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生产率。加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。 5．放电时间(电流脉宽)te(μs) 放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一个击穿延时td。ti和te对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te。辽阳职业技术学院 6．击穿延时td(μs) 从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延续时间td，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间td称为击穿延时(见图3-2)。击穿延时td与平均放电间隙的大小有关，工具欠进给时，平均放电间隙变大，平均击穿延时td就大；反之，工具过进给时，放电间隙变小，td也就小。 7．脉冲周期tP(μs) 一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为脉冲周期，显然tP=ti+to(见图3-2)。辽阳职业技术学院 8．脉冲频率fP(Hz) 脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲个数。显然，它与脉冲周期tP互为倒数，即

9．有效脉冲频率fe(HZ) 有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上发生有效放电的次数，又称工作脉冲频率。 10．脉冲利用率λ 脉冲利用率λ是有效脉冲频率fe与脉冲频率fp之比，又称频率比，即辽阳职业技术学院 亦即单位时间内有效火花脉冲个数与该单位时间内的总脉冲个数之比。 11．脉宽系数τ 脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之比，其计算公式为辽阳职业技术学院 12．占空比ψ 占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比，ψ=ti/to。粗加工时占空比一般较大，精加工时占空比应较小，否则放电间隙来不及消电离恢复绝缘，容易引起电弧放电。 13．开路电压或峰值电压(V) 开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td时间内电极间的最高电压(见图3-2)。一般晶体管方波脉冲电源的峰值电压=60～80V，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为175～300V。峰值电压高时，放电间隙大，生产率高，但成形复制精度较差。

辽阳职业技术学院14．．火火花花维维持持电电压压火花花维维持持电电压压是是每每次次火火花花击击穿穿后后，，在在放放电电间间隙隙上上火火花花放放电电时时的的维维持持电电压压，，一一般般在在25V左左右右，，但但它它实实际际是是一一个个高高频频振振荡荡的的电电压压(见见图图3-2)。。15．．加加工工电电压压或或间间隙隙平平均均电电压压U(V)加工工电电压压或或间间隙隙平平均均电电压压是是指指加加工工时时电电压压表表上上指指示示的的放放电电间间隙隙两两端端的的平平均均电电压压，，它它是是多多个个开开路路电电压压、、火火花花放放电电维维持持电电压压、、短短路路和和脉脉冲冲间间隔隔等等电电压压的的平平均均值值。。16．．加加工工电电流流I(A)加工工电电流流是是加加工工时时电电流流表表上上指指示示的的流流过过放放电电间间隙隙的的平平均均电电流流。。精精加加工工时时小小，，粗粗加加工工时时大大，，间间隙隙偏偏开开路路时时小小，，间间隙隙合合理理或或偏偏短短路路时时则则大大。。辽阳职业技术学院17．．短短路路电电流流Is(A)短路路电电流流是是放放电电间间隙隙短短路路时时电电流流表表上上指指示示的的平平均均电电流流。。它它比比正正常常加加工工时时的的平平均均电电流流要要大大20%～～40%。。18．．峰峰值值电电流流(A)峰值值电电流流是是间间隙隙火火花花放放电电时时脉脉冲冲电电流流的的最最大大值值(瞬瞬时时)，，在在日日本本、、英英国国、、美美国国常常用用Ip表表示示(见见图图3-2)。。虽虽然然峰峰值值电电流流不不易易测测量量，，但但它它是是影影响响加加工工速速度度、、表表面面质质量量等等的的重重要要参参数数。。在在设设计计制制造造脉脉冲冲电电源源时时，，每每一一功功率率放放大大管管的的峰峰值值电电流流时时预预先先计计算算好好的的，，选选择择峰峰值值电电流流实实际际是是选选择择几几个个功功率率管管进进行行加加工工。。辽阳职业技术学院19．短短路峰值值电流(A)短路峰值值电流是是间隙短短路时脉脉冲电流流的最大大值(见见图3-2)，，它比峰峰值电流流要大20％～～40％％，与短短路电流流Is相相差一个个脉宽系系数的倍倍数，即即3)短短路(短短路脉冲冲)放电间隙隙直接短短路，这这是由于于伺服进进给系统统瞬时进进给过多多或放电电间隙中中有电蚀蚀产物搭搭接所致致。间隙隙短路时电电流较大大，但间间隙两端端的电压压很小，，没有蚀蚀除加工工作用。。辽阳职业技术学院4)电电弧放电电(稳定定电弧放放电)由于排屑屑不良，，放电点点集中在在某一局局部而不不分散，，导致局局部热量量积累，，温度升升高，如如此恶性性循环，，此时火火花放电电就成为为电弧放放电。由由于放电电点固定定在某一一点或某某一局部部，因此此称为稳稳定电弧弧，常使使电极表表面积炭炭、烧伤伤。电弧弧放电的的波形特特点是td和高高频振荡荡的小锯锯齿基本本消失。。5)过过渡电弧弧放电(不稳定定电弧放放电，或或称不稳稳定火花花放电)过渡电弧弧放电是是正常火火花放电电与稳定定电弧放放电的过过渡状态态，是稳稳定电弧弧放电的的前兆。。波形特特点是击击穿延时时很小或或接近于于零，仅仅成为一一尖刺，，电压电电流表上上的高频频分量变变低或成成为稀疏疏的锯齿齿形。辽阳职业技术学院3.2影影响材材料放电电腐蚀的的因素1．极性性效应对对电蚀量量的影响响在电火花花加工时时，相同同材料(如用钢钢电极加加工钢)两电极极的被腐腐蚀量是是不同的的。其中中一个电电极比另另一个电电极的蚀蚀除量大大，这种种现象叫叫做极性性效应。。如果两两电极材材料不同同，则极极性效应应更加明明显。在在生产中中，将工工件接脉脉冲电源源正极(工具电电极接脉脉冲电源源负极)的加工工称为正正极性加加工(如如图3-3所示示)，反反之称为为负极性性加工(如图3-4所所示)。。辽阳职业技术学院在实际加加工中，，极性效效应受到到电极及及电极材材料、加加工介质质、电源源种类、、单个脉脉冲能量量等多种种因素的的影响，，其中主主要原因因是脉冲冲宽度。。图3-3“正正极性””接线法法图辽阳职业技术学院3-4““负负极性””接线法法辽阳职业技术学院在实际加加工中，，极性效效应受到到电极及及电极材材料、加加工介质质、电源源种类、、单个脉脉冲能量量等多种种因素的的影响，，其中主主要原因因是脉冲冲宽度。。在电场的的作用下下，放电电通道中中的电子子奔向正正极，正正离子奔奔向负极极。在窄窄脉宽度度加工时时，由于于电子惯惯性小，，运动灵灵活，大大量的电电子奔向向正极，，并轰击击正极表表面，使使正极表表面迅速速熔化和和气化；；而正离离子惯性性大，运运动缓慢慢，只有有一小部部分能够够到达负负极表面面，而大大量的正正离子不不能到达达，因此此电子的的轰击作作用大于于正离子子的轰击击作用，，正极的的电蚀量量大于负负极的电电蚀量，，这时应应采用正正极性加加工。辽阳职业技术学院在宽脉冲冲宽度加加工时，，因为质质量和惯惯性都大大的正离离子将有有足够的的时间到到达负极极表面，，由于正正离子的的质量大大，它对对负极表表面的轰轰击破坏坏作用要要比电子子强，同同时到达达负极的的正离子子又会牵牵制电子子的运动动，故负负极的电电蚀量将将大于正正极，这这时应采采用负极极性加工工。在实际加加工中，，要充分分利用极极性效应应，正确确选择极极性，最最大限度度地提高高工件的的蚀除量量，降低低工具电电极的损损耗。辽阳职业技术学院2．覆盖盖效应对对电蚀量量的影响响在材料放放电腐蚀蚀过程中中，一个个电极的的电蚀产产物转移移到另一一个电极极表面上上，形成成一定厚厚度的覆覆盖层，，这种现现象叫做做覆盖效效应。合合理利用用覆盖效效应，有有利于降降低电极极损耗。。在油类介介质中加加工时，，覆盖层层主要是是石墨化化的碳素素层，其其次是粘粘附在电电极表面面的金属属微粒粘粘结层。。碳素层层的生成成条件主主要有以以下几点点：(1)要要有足足够高的的温度。。电极上上待覆盖盖部分的的表面温温度不低低于碳素素层生成成温度，，但要低低于熔点点，以使使碳粒子子烧结成成石墨化化的耐蚀蚀层。辽阳职业技术学院(2)要要有足足够多的的电蚀产产物，尤尤其是介介质的热热解产物物──碳碳粒子。。(3)要要有足足够的时时间，以以便在这这一表面面上形成成一定厚厚度的碳碳素层。。(4)一一般采采用负极极性加工工，因为为碳素层层易在阳阳极表面面生成。。(5)必必须在在油类介介质中加加工。影响覆盖盖效应的的主要因因素有如如下：(1)脉脉冲参参数与波波形的影影响。增增大脉冲冲放电能能量有助助于覆盖盖层的生生长，但但对中、、精加工工有相当当大的局局限性；；减小脉脉冲间隔隔有利于于在各种种电规准准下生成成覆盖层层，但若若脉冲间间隔过小小，正常常的火花花放电有有转变为为破坏性性电弧放放电的危危险。辽阳职业技术学院此外，采采用某些些组合脉脉冲波加加工，有有助于覆覆盖层的的生成，，其作用用类似于于减小脉脉冲间隔隔，并且且可大大大减少转转变为破破坏性电电弧放电电的危险险。(2)电电极对对材料的的影响。。铜加工工钢时覆覆盖效应应较明显显，但铜铜电极加加工硬质质合金工工件则不不大容易易生成覆覆盖层。。(3)工工作液液的影响响。油类类工作液液在放电电产生的的高温作作用下，，生成大大量的碳碳粒子，，有助于于碳素层层的生成成。如果果用水做做工作液液，则不不会产生生碳素层层。辽阳职业技术学院(4)工工艺条条件的影影响。覆覆盖层的的形成还还与间隙隙状态有有关。如如工作液液脏、电电极截面面面积较较大、电电极间隙隙较小、、加工状状态较稳稳定等情情况均有有助于生生成覆盖盖层。但但若加工工中冲油油压力太太大，则则覆盖层层较难生生成。这这是因为为冲油会会使趋向向电极表表面的微微粒运动动加剧，，而微粒粒无法粘粘附到电电极表面面上去。。在电火花花加工中中，覆盖盖层不断断形成，，又不断断被破坏坏。为了了实现电电极低损损耗，达达到提高高加工精精度的目目的，最最好使覆覆盖层形形成与破破坏的程程度达到到动态平平衡。辽阳职业技术学院3．电参参数对电电蚀量的的影响电火花加加工过程程中腐蚀蚀金属的的量(即即电蚀量量)与单单个脉冲冲能量、、脉冲效效率等电电参数密密切相关关。单个脉冲冲能量与与平均放放电电压压、平均均放电电电流和脉脉冲宽度度成正比比。在实实际加工工中，其其中击穿穿后的放放电电压压与电极极材料及及工作液液种类有有关，而而且在放放电过程程中变化化很小，，所以对对单个脉脉冲能量量的大小小主要取取决于平平均放电电电流和和脉冲宽宽度的大大小。由上可见见，要提提高电蚀蚀量，应应增加平平均放电电电流、、脉冲宽宽度及提提高脉冲冲频率。。辽阳职业技术学院但在实际际生产中中，这些些因素往往往是相相互制约约的，并并影响到到其它工工艺指标标，应根根据具体体情况综综合考虑虑。例如如，增加加平均放放电电流流，加工工表面粗粗糙度值值也随之之增大。。4．金属属材料对对电蚀量量的影响响正负电极极表面电电蚀量分分配不均均除了与与电极极极性有关关外，还还与电极极的材料料有很大大关系。。当脉冲冲放电能能量相同同时，金金属工件件的熔点点、沸点点、比热热容、熔熔化热、、气化热热等愈高高，电蚀蚀量将愈愈少，愈愈难加工工；导热热系数愈愈大的金金属，因因能把较较多的热热量传导导、散失失到其它它部位，，故降低低了本身身的蚀除除量。因因此，电电极的蚀蚀除量与与电极材材料的导导热系数数及其它它热学常常数等有有密切的的关系。。辽阳职业技术学院5．工作作液对电电蚀量的的影响电火花加加工一般般在液体体介质中中进行。。液体介介质通常常叫做工工作液，，其作用用主要是是：(1)压压缩放放电通道道，并限限制其扩扩展，使使放电能能量高度度集中在在极小的的区域内内，既加加强了蚀蚀除的效效果，又又提高了了放电仿仿型的精精确性。。(2)加加速电电极间隙隙的冷却却和消电电离过程程，有助助于防止止出现破破坏性电电弧放电电。(3)加加速电电蚀产物物的排除除。(4)加加剧放放电的流流体动力力过程，，有助于于金属的的抛出。。辽阳职业技术学院目前，电电火花成成形加工工多采用用油类做做工作液液。机油油粘度大大、燃点点高，用用它做工工作液有有利于压压缩放电电通道，，提高放放电的能能量密度度，强化化电蚀产产物的抛抛出效果果，但粘粘度大，，不利于于电蚀产产物的排排出，影影响正常常放电；；煤油粘粘度低，，流动性性好，但但排屑条条件较好好。在粗加工工时，要要求速度度快，放放电能量量大，放放电间隙隙大，故故常选用用机油等等粘度大大的工作作液；在在中、精精加工时时，放电电间隙小小，往往往采用煤煤油等粘粘度小的的工作液液。辽阳职业技术学院采用水做做工作液液是值得得注意的的一个方方向。用用各种油油类以及及其它碳碳氢化合合物做工工作液时时，在放放电过程程中不可可避免地地产生大大量碳黑黑，严重重影响电电蚀产物物的排除除及加工工速度，，这种影影响在精精密加工工中尤为为明显。。若采用用酒精做做工作液液时，因因为碳黑黑生成量量减少，，上述情情况会有有好转。。所以，，最好采采用不含含碳的介介质，水水是最方方便的一一种。此此外，水水还具有有流动性性好、散散热性好好、不易易起弧、、不燃、、无味、、价廉等等特点。。但普通通水是弱弱导电液液，会产产生离子子导电的的电解过过程，这这是很不不利的，，目前还还只在某某些大能能量粗加加工中采采用。在精密加工中中，可采用比比较纯的蒸馏馏水、去离子子水或乙醇水水溶液来做工工作液，其绝绝缘强度比普普通水高。辽阳职业技术学院3.3电火火花加工工艺艺规律3.3.1影影响加工工速度的主要要因素电火花成形加加工的加工速速度，是指在在一定电规准准下，单位时时间内工件被被蚀除的体积积V或质量m。一般常用用体积加工速速度vw=V/T(单位位为mm3/mm)来表表示，有时为为了测量方便便，也用质量量加工速度vm=m/t(单位为g/mm)表表示。在规定的表面面粗糙度、规规定的相对电电极损耗下的的最大加工速速度是电火花花机床的重要要工艺性能指指标。一般电电火花机床说说明书上所指指的最高加工工速度是该机机床在最佳状状态下所达到到的，在实际际生产中的正正常加工速度度大大低于机机床的最大加加工速度。辽阳职业技术学院影响加工速度度的因素分电电参数和非电电参数两大类类。电参数主主要是脉冲电电源输出波形形与参数；非非电参数包括括加工面积、、深度、工作作液种类、冲冲油方式、排排屑条件及电电极对的材料料、形状等。。1.电规准准的影响所谓电规准，，是指电火花花加工时选用用的电加工参参数，主要有有脉冲宽度ti(μs)、脉冲间隙隙to(μs)及峰峰值电流Ip等参数。辽阳职业技术学院1．脉冲宽宽度对加工速速度的影响单个脉冲能量量的大小是影影响加工速度度的重要因素素。对于矩形形波脉冲电源源，当峰值电电流一定时，，脉冲能量与与脉冲宽度成成正比。脉冲冲宽度增加，，加工速度随随之增加，因因为随着脉冲冲宽度的增加加，单个脉冲冲能量增大，，使加工速度度提高。但若若脉冲宽度过过大，加工速速度反而下降降(如图3-5)。这是是因为单个脉脉冲能量虽然然增大，但转转换的热能有有较大部分散散失在电极与与工件之中，，不起蚀除作作用。同时，，在其它加工工条件相同时时，随着脉冲冲能量过分增增大，蚀除产产物增多，排排气排屑条件件恶化，间隙隙消电离时间间不足导致拉拉弧，加工稳稳定性变差等等。因此加工工速度反而降降低。辽阳职业技术学院图3-5脉脉冲宽度与与加工速度的的关系曲线辽阳职业技术学院2．脉冲间隔隔对加工速度度的影响在脉冲宽度一一定的条件下下，若脉冲间间隔减小，则则加工速度提提高(如图3-6)。这这是因为脉冲冲间隔减小导导致单位时间间内工作脉冲冲数目增多、、加工电流增增大，故加工工速度提高；；但若脉冲间间隔过小，会会因放电间隙隙来不及消电电离引起加工工稳定性变差差，导致加工工速度降低。。在脉冲宽度一一定的条件下下，为了最大大限度地提高高加工速度，，应在保证稳稳定加工的同同时，尽量缩缩短脉冲间隔隔时间。带有有脉冲间隔自自适应控制的的脉冲电源，，能够根据放放电间隙的状状态，在一定定范围内调节节脉冲间隔的的大小，这样样既能保证稳稳定加工，又又可以获得较较大的加工速速度。辽阳职业技术学院图3-6脉脉冲间隔与与加工速度的的关系曲线辽阳职业技术学院3．峰值电流流的影响当脉冲宽度和和脉冲间隔一一定时，随着着峰值电流的的增加，加工工速度也增加加(如图3-7)。因为为加大峰值电电流，等于加加大单个脉冲冲能量，所以以加工速度也也就提高了。。但若峰值电电流过大(即即单个脉冲放放电能量很大大)，加工速速度反而下降降。此外，峰值电电流增大将降降低工件表面面粗糙度和增增加电极损耗耗。在生产中中，应根据不不同的要求，，选择合适的的峰值电流。。辽阳职业技术学院图3-7峰峰值电流与与加工速度的的关系曲线辽阳职业技术学院3.3.1.2非电参参数的影响1．加工面积积的影响图3-8是加加工面积和加加工速度的关关系曲线。由由图可知，加加工面积较大大时，它对加加工速度没有有多大影响。。但若加工面面积小到某一一临界面积时时，加工速度度会显著降低低，这种现象象叫做“面积积效应”。因因为加工面积积小，在单位位面积上脉冲冲放电过分集集中，致使放放电间隙的电电蚀产物排除除不畅，同时时会产生气体体排除液体的的现象，造成成放电加工在在气体介质中中进行，因而而大大降低加加工速度。从图3-8可可看出，峰值值电流不同，，最小临界加加工面积也不不同。因此，，确定一个具具体加工对象象的电参数时时，首先必须须根据加工面面积确定工作作电流，并估估算所需的峰峰值电流。辽阳职业技术学院2．排屑条件件的影响在电火花加工工过程中会不不断产生气体体、金属屑末末和碳黑等，，如不及时排排除，则加工工很难稳定地地进行。加工工稳定性不好好，会使脉冲冲利用率降低低，加工速度度降低。为便便于排屑，一一般都采用冲冲油(或抽油油)和电极抬抬起的办法。。1)冲(抽抽)油压力的的影响度的的关系曲线在加工中对于于工件型腔较较浅或易于排排屑的型腔，，可以不采取取任何辅助排排屑措施。但但对于较难排排屑的加工，，不冲(抽)油或冲(抽抽)油压力过过小，则因排排屑不良产生生的二次放电电的机会明显显增多，从而而导致加工速速度下降；但但若冲油压力力过大，加工工速度同样会会降低。辽阳职业技术学院这是因为冲油油压力过大，，产生干扰，，使加工稳定定性变差，故故加工速度反反而会降低。。图3－9是是冲油压力和和加工速度关关系曲线。冲(抽)油的的方式与冲油油压力大小应应根据实际加加工情况来定定。若型腔较较深或加工面面积较大，冲冲(抽)油压压力要相应增增大。辽阳职业技术学院图3-8加加工面积与与加工速度的的关系曲线辽阳职业技术学院图3-9冲冲油压力和和加工速度的的关系曲线辽阳职业技术学院2)“抬刀””对加工速度度的影响为使放电间隙隙中的电蚀产产物迅速排除除，除采用冲冲(抽)油外外，还需经常常抬起电极以以利于排屑。。在定时“拾拾刀”状态，，会发生放电电间隙状况良良好无需“拾拾刀”而电极极却照样抬起起的情况，也也会出现当放放电间隙的电电蚀产物积聚聚较多急需““拾刀”时而而“抬刀”时时间未到却不不“抬刀”的的情况。这种种多余的“拾拾刀”运动和和未及时“抬抬刀”都直接接降低了加工工速度。为克克服定时“抬抬刀”的缺点点，目前较先先进的电火花花机床都采用用了自适应““抬刀”功能能。自适应““拾刀”是根根据放电间隙隙的状态，决决定是否“拾拾刀”。放电电间隙状态不不好，电蚀产产物堆积多，，“抬刀”频频率自动加快快；当放电间间隙状态好，，电极就少抬抬起或不抬。。这使电蚀产产物的产生与与排除基本保保持平衡，避避免了不必要要的电极抬起起运动，提高高了加工速度度。辽阳职业技术学院图3-10为为抬刀方式对对加工速度的的影响。由图图可知，同样样加工深度时时，采用自适适应“抬刀””比定时“抬抬刀”需要的的加工的时间间短，即加工工速度高。同同时，采用自自适应“拾刀刀”，加工工工件质量好，，不易出现拉拉弧烧伤。3．电极材料料和加工极性性的影响在电参数选定定的条件下，，采用不同的的电极材料与与加工极性，，加工速度也也大不相同。。由图3-11可知，采采用石墨电极极，在同样加加工电流时，，正极性比负负极性加工速速度高。辽阳职业技术学院在加工中对于于工件型腔较较浅或易于排排屑的型腔，，可以不采取取任何辅助排排屑措施。但但对于较难排排屑的加工，，不冲(抽)油或冲(抽抽)油压力过过小，则因排排屑不良产生生的二次放电电的机会明显显增多，从而而导致加工速速度下降；但但若冲油压力力过大，加工工速度同样会会降低。这是是因为冲油压压力过大，产产生干扰，使使加工稳定性性变差，故加加工速度反而而会降低。图图3－9是冲冲油压力和加加工速度关系系曲线。冲(抽)油的的方式与冲油油压力大小应应根据实际加加工情况来定定。若型腔较较深或加工面面积较大，冲冲(抽)油压压力要相应增增大。辽阳职业技术学院2)“抬刀””对加工速度度的影响为使放电间隙隙中的电蚀产产物迅速排除除，除采用冲冲(抽)油外外，还需经常常抬起电极以以利于排屑。。在定时“拾拾刀”状态，，会发生放电电间隙状况良良好无需“拾拾刀”而电极极却照样抬起起的情况，也也会出现当放放电间隙的电电蚀产物积聚聚较多急需““拾刀”时而而“抬刀”时时间未到却不不“抬刀”的的情况。这种种多余的“拾拾刀”运动和和未及时“抬抬刀”都直接接降低了加工工速度。为克克服定时“抬抬刀”的缺点点，目前较先先进的电火花花机床都采用用了自适应““抬刀”功能能。自适应““拾刀”是根根据放电间隙隙的状态，决决定是否“拾拾刀”。放电电间隙状态不不好，电蚀产产物堆积多，，“抬刀”频频率自动加快快；当放电间间隙状态好，，电极就少抬抬起或不抬。。这使电蚀产产物的产生与与排除基本保保持平衡，避避免了不必要要的电极抬起起运动，提高高了加工速度度。辽阳职业技术学院图3-10为为抬刀方式对对加工速度的的影响。由图图可知，同样样加工深度时时，采用自适适应“抬刀””比定时“抬抬刀”需要的的加工的时间间短，即加工工速度高。同同时，采用自自适应“拾刀刀”，加工工工件质量好，，不易出现拉拉弧烧伤。3)电电极极材材料料和和加加工工极极性性的的影影响响在电电参参数数选选定定的的条条件件下下，，采采用用不不同同的的电电极极材材料料与与加加工工极极性性，，加加工工速速度度也也大大不不相相同同。。由由图图3-11可可知知，，采采用用石石墨墨电电极极，，在在同同样样加加工工电电流流时时，，正正极极性性比比负负极极性性加加工工速速度度高高。。辽阳职业技术学院图3-10抬抬刀刀方方式式对对加加工工速速度度的的影影响响辽阳职业技术学院图3-11电电极极材材料料和和加加工工极极性性对对加加工工速速度度的的影影响响辽阳职业技术学院在加加工工中中选选择择极极性性，，不不能能只只考考虑虑加加工工速速度度，，还还必必须须考考虑虑电电极极损损耗耗。。如如用用石石墨墨做做电电极极时时，，正正极极性性加加工工比比负负极极性性加加工工速速度度高高，，但但在在粗粗加加工工中中，，电电极极损损耗耗会会很很大大。。故故在在不不计计电电极极损损耗耗的的通通孔孔加加工工、、取取折折断断工工具具等等情情况况，，用用正正极极性性加加工工；；而而在在用用石石墨墨电电极极加加工工型型腔腔的的过过程程中中，，常常采采用用负负极极性性加加工工。。从图图3-11还还可可看看出出，，在在同同样样加加工工条条件件和和加加工工极极性性情情况况下下，，采采用用不不同同的的电电极极材材料料，，加加工工速速度度也也不不相相同同。。例例如如，，中中等等脉脉冲冲宽宽度度、、负负极极件件加加工工时时，，石石墨墨电电极极的的加加工工速速度度高高于于铜铜电电极极的的加加工工速速度度。。在在脉脉冲冲宽宽度度较较窄窄或或很很宽宽时时，，铜铜电电极极加加工工速速度度高高于于石石墨墨电电极极。。此此外外，，采采用用石石墨墨电电极极加加工工的的最最大大加加工工速速度度，，比比用用铜铜电电极极加加工工的的最最大大加加工工速速度度的的脉脉冲冲宽宽度度要要窄窄。。由上上所所述述，，电电极极材材料料对对电电火火花花加加工工非非常常重重要要，，正正确确选选择择电电极极材材料料是是电电火火花花加加工工首首要要考考虑虑的的问问题题。。辽阳职业技术学院4)．．工工件件材材料料的的影影响响在同同样样加加工工条条件件下下，，选选用用不不同同工工件件材材料料，，加加工工速速度度也也不不同同。。这这主主要要取取决决于于工工件件材材料料的的物物理理性性能能(熔熔点点、、沸沸点点、、比比热热、、导导热热系系数数、、熔熔化化热热和和汽汽化化热热等等)。。一般般说说来来，，工工件件材材料料的的熔熔点点、、沸沸点点越越高高，，比比热热、、熔熔化化潜潜热热和和气气化化潜潜热热越越大大，，加加工工速速度度越越低低，，即即越越难难加加工工。。如如加加工工硬硬质质合合金金钢钢比比加加工工碳碳素素钢钢的的速速度度要要低低40～～60％％。。对对于于导导热热系系数数很很高高的的工工件件，，虽虽然然熔熔点点、、沸沸点点、、熔熔化化热热和和气气化化热热不不高高，，但但因因热热传传导导性性好好，，热热量量散散失失快快，，加加工工速速度度也也会会降降低低。。辽阳职业技术学院5)．．工工作作液液的的影影响响在电电火火花花加加工工中中，，工工作作液液的的种种类类、、粘粘度度、、清清洁洁度度对对加加工工速速度度有有影影响响。。就就工工作作液液的的种种类类来来说说，，大大致致顺顺序序是是：：高高压压水水>(煤煤油油＋＋机机油油)>煤煤油油>酒酒精精水水溶溶液液。。在在电电火火花花成成形形加加工工中中，，应应用用最最多多的的工工作作液液是是煤煤油油。。辽阳职业技术学院3.3.2影影响响电电极极损损耗耗的的主主要要因因素素电极极损损耗耗是是电电火火花花成成型型加加工工中中的的重重要要工工艺艺指指标标。。在在生生产产中中，，衡衡量量某某种种工工具具电电极极是是否否耐耐损损耗耗，，不不只只是是看看工工具具电电极极损损耗耗速速度度vE的的绝绝对对值值大大小小，，还还要要看看同同时时达达到到的的加加工工速速度度vw，，即即每每蚀蚀除除单单位位重重量量金金属属工工件件时时，，工工具具相相对对损损耗耗多多少少。。因因此此，，常常用用相相对对损损耗耗或或损损耗耗比比作作为为衡衡量量工工具具电电极极耐耐损损耗耗的的指指标标，，即即辽阳职业技术学院图3-12电电极损耗耗长度说明图图辽阳职业技术学院式中的加工速速度和损耗速速度若以mm3/min为单位计算算，则为体积积相对损耗θθ；若以g/min为单单位计算，则则为重量相对对损耗θE；；若以工具电电极损耗长度度与工件加工工深度之比来来表示，则为为长度相对损损耗θL。在在加工中采用用长度相对损损耗比较直观观，测量较为为方便(如图图3-12所所示)，但由由于电极部位位不同，损耗耗不同，因此此长度相对损损耗还分为端端面损耗、边边损耗、角损损耗。在加工工中，同一电电极的长度相相对损耗大小小顺序为：角角损耗>边损损耗>端面损损耗。辽阳职业技术学院电火花加工中中，电极的相相对损耗小于于1%，称为为低损耗电火火花加工。低低损耗电火花花加工能最大大限度地保持持加工精度，，所需电极的的数目也可减减至最小，因因而简化了电电极的制造，，加工工件的的表面粗糙度度Ra可达3.2μm以下。除了了充分利用电电火花加工的的极性效应、、覆盖效应及及选择合适的的工具电极材材料外，还可可从改善工作作液方面着手手，实现电火火花的低损耗耗加工。若采采用加入各种种添加剂的水水基工作液，，还可实现对对紫铜或铸铁铁电极小于1%的低损耗耗电火花加工工。辽阳职业技术学院图3-13脉脉冲宽度度与电极相对对损耗的关系系辽阳职业技术学院1.电参数数对电极损耗耗的影响1)脉冲宽宽度的影响在峰值电流一一定的情况下下，随着脉冲冲宽度的减小小，电极损耗耗增大。脉冲冲宽度越窄，，电极损耗θθ上升的趋势势越明显(如如图3-13所示)。所所以精加工时时的电极损耗耗比粗加工时时的电极损耗耗大。脉冲宽度增大大，电极相对对损耗降低的的原因总结如如下：(1)脉冲冲宽度增大，，单位时间内内脉冲放电次次数减少，使使放电击穿引引起电极损耗耗的影响减少少。同时，负负极(工件)承受正离子子轰击的机会会增多，正离离子加速的时时间也长，极极性效应比较较明显。辽阳职业技术学院(2)脉冲冲宽度增大，，电极“覆盖盖效应”增加加，也减少了了电极损耗。。在加工中电电蚀产物(包包括被熔化的的金属和工作作液受热分解解的产物)不不断沉积在电电极表面，对对电极的损耗耗起补偿作用用。但如这种种飞溅沉积的的量大于电极极本身损耗，，就会破坏电电极的形状和和尺寸，影响响加工效果；；如飞溅沉积积的量恰好等等于电极的损损耗，两者达达到动态平衡衡，则可得到到无损耗加工工。由于电极极端面、角部部、侧面损耗耗的不均匀性性，因此无损损耗加工是难难以实现的。。辽阳职业技术学院2)峰值电电流的影响对于一定的脉脉冲宽度，加加工时的峰值值电流不同，，电极损耗也也不同。用紫铜电极加加工钢时，随随着峰值电流流的增加，电电极损耗也增增加。图3-14是峰值值电流对电极极相对损耗的的影响。由图图可知，要降降低电极损耗耗，应减小峰峰值电流。因因此，对一些些不适宜用长长脉冲宽度粗粗加工而又要要求损耗小的的工件，应使使用窄脉冲宽宽度、低峰值值电流的方法法。由上可见，脉脉冲宽度和峰峰值电流对电电极损耗的影影响效果是综综合性的。只只有脉冲宽度度和峰值电流流保持一定关关系，才能实实现低损耗加加工。辽阳职业技术学院图3-14峰峰值电流流与电极相对对损耗的关系系辽阳职业技术学院3)脉冲间间隔的影响在脉冲宽度不不变时，随着着脉冲间隔的的增加，电极极损耗增大(如图3-15所示)。。因为脉冲间间隔加大，引引起放电间隙隙中介质消电电离状态的变变化，使电极极上的“覆盖盖效应”减少少。随着脉冲间隔隔的减小，电电极损耗也随随之减少，但但超过一定限限度，放电间间隙将来不及及消电离而造造成拉弧烧伤伤，反而影响响正常加工的的进行。尤其其是粗规准、、大电流加工工时，更应注注意。辽阳职业技术学院图3-15脉脉冲间隔隔对电极相对对损耗的影响响辽阳职业技术学院4)加工极极性的影响在其他加工条条件相同的情情况下，加工工极性不同对对电极损耗影影响很大(如如图3-16所示)。当当脉冲宽度ti小于某一一数值时，正正极性损耗小小于负极性损损耗；反之，，当脉冲宽度度ti大于某某一数值时，，负极性损耗耗小于正极性性损耗。一般般情况下，采采用石墨电极极和铜电极加加工钢时，粗粗加工用负极极性，精加工工用正极性。。但在钢电极极加工钢时，，无论粗加工工或精加工都都要用负极性性，否则电极极损耗将大大大增加。辽阳职业技术学院图3-16加加工极性性对电极相对对损耗的影响响辽阳职业技术学院2.非电参参数对电极损损耗的影响1)加工面面积的影响在脉冲宽度和和峰值电流一一定的条件下下，加工面积积对电极损耗耗影响不大，，是非线性的的(如图3-17所示)。当电极相相对损耗小于于l%，并随随着加工面积积的继续增大大，电极损耗耗减小的趋势势越来越慢。。当加工面积积过小时，则则随着加工面面积的减小而而电极损耗急急剧增加。辽阳职业技术学院图3-17加加工面积积对电极相对对损耗的影响响辽阳职业技术学院2)冲油或或抽油的影响响(如图3-18所示)由前面所述，，对形状复杂杂、深度较大大的型孔或型型腔进行加工工时，若采用用适当的冲油油或抽油的方方法进行排屑屑，有助于提提高加工速度度。但另一方方面，冲油或或抽油压力过过大反而会加加大电极的损损耗。因为强强迫冲油或抽抽油会使加工工间隙的排屑屑和消电离速速度加快，这这样减弱了电电极上的“覆覆盖效应”。。当然，不同同的工具电极极材料对冲油油、抽油的敏敏感性不同。。如用石墨电电极加工时，，电极损耗受受冲油压力的的影响较小；；而紫铜电极极损耗受冲油油压力的影响响较大。由上可知，在在电火花成型型加工中，应应谨慎使用冲冲、抽油。加加工本身较易易进行且稳定定的电火花加加工，不宜采采用冲、抽油油；若非采用用冲、抽油不不可的电火花花加工，也应应注意冲、抽抽油压力维持持在较小的范范围内。辽阳职业技术学院图3-18冲冲油压力力对电极相对对损耗的影响响辽阳职业技术学院冲、抽油方式式对电极损耗耗无明显影响响，但对电极极端面损耗的的均匀性有较较大区别。冲冲油时电极损损耗呈凹形端端面，抽油时时则形成凸形形端面(如图图3-19所所示)。这主主要是因为冲冲油进口处所所含各种杂质质较少，温度度比较低，流流速较快，使使进口处“覆覆盖效应”减减弱的缘故。。实践证明，当当油孔的位置置与电极的形形状对称时用用交替冲油和和抽油的方法法，可使冲油油或抽油所造造成的电极端端面形状的缺缺陷互相抵消消，得到较平平整的端面。。另外，采用用脉动冲油(冲油不连续续)或抽油比比连续的冲油油或抽油的效效果好。辽阳职业技术学院图3-19冲冲油方式式对电极端部部损耗的影响响辽阳职业技术学院3)电极的的形状和尺寸寸的影响在电极材料、、电参数和其其他工艺条件件完全相同的的情况下，电电极的形状和和尺寸对电极极损耗影响也也很大(如电电极的尖角、、棱边、薄片片等)。如图图3-20(a)所示的的型腔，用整整体电极加工工较困难。在在实际中首先先加工主型腔腔(如图3-20(b)所示)，再再用小电极加加工副型腔(如图3-20(c)所所示)。辽阳职业技术学院图3-20分分解电极极图辽阳职业技术学院4)工具电电极材料的影影响工具电极损耗耗与其材料有有关，损耗的的大致顺序如如下：银钨合合金<铜铜钨合金<石墨(粗粗规准)<紫铜<钢<铸铸铁<黄黄铜<铝铝。影响电极损耗耗的因素较多多，现总结为为表3-1。。表3-1影影响电极损损耗的因素辽阳职业技术学院表3-1影响电极损耗耗的因素辽阳职业技术学院3.3.3影影响表面面粗糙度的主主要因素表面粗糙度是是指加工表面面上的微观几几何形状误差差。电火花加加工表面粗糙糙度的形成与与切削加工不不同，它是由由若干电蚀小小凹坑组成的的，能存润滑滑油，其耐磨磨性比同样粗粗糙度的机加加工表面要好好。在相同表表面粗糙度的的情况下，电电加工表面比比机加工表面面亮度低。工件的电火花花加工表面粗粗糙度直接影影响其使用性性能，如耐磨磨性、配合性性质、接触刚刚度、疲劳强强度和抗腐蚀蚀性等。尤其其对于高速、、高压条件下下工作的模具具和零件，其其表面粗糙度度往往决定其其使用性能和和使用寿命。。辽阳职业技术学院电火花加工工工件表面的凹凹坑大小与单单个脉冲放电电能量有关，，单个脉冲能能量越大，则则凹坑越大。。若把粗糙度度值大小简单单地看成与电电蚀凹坑的深深度成正比，，则电火花加加工表面粗糙糙度随单个脉脉冲能量的增增加而增大。。当峰值电流一一定时，脉冲冲宽度越大，，单个脉冲的的能量就大，，放电腐蚀的的凹坑也越大大、越深，所所以表面粗糙糙度就越差。。在脉冲宽度一一定的条件下下，随着峰值值电流的增加加，单个脉冲冲能量也增加加，表面粗糙糙度就变差。。在一定的脉冲冲能量下，不不同的工件电电极材料表面面粗糙度值大大小不同，熔熔点高的材料料表面粗糙度度值要比熔点点低的材料小小。辽阳职业技术学院工具电极表面面的粗糙度值值大小也影响响工件的加工工表面粗糙度度值。例如，，石墨电极表表面比较粗糙糙，因此它加加工出的工件件表面粗糙度度值也大。由于电极的相相对运动，工工件侧边的表表面粗糙度值值比端面小。。干净的工作液液有利于得到到理想的表面面粗糙度。因因为工作液中中含蚀除产物物等杂质越多多，越容易发发生积炭等不不利状况，从从而影响表面面粗糙度。辽阳职业技术学院3.3.4影影响加工工精度的主要要因素电加工工精度度包括括尺寸寸精度度和仿仿型精精度(或形形状精精度)。影影响精精度的的因素素很多多，这这里重重点探探讨与与电火火花加加工工工艺有有关的的因素素。1．放放电间间隙电火花花加工工中，，工具具电极极与工工件间间存在在着放放电间间隙，，因此此工件件的尺尺寸、、形状状与工工具并并不一一致。。如果果加工工过程程中放放电间间隙是是常数数，根根据工工件加加工表表面的的尺寸寸、形形状可可以预预先对对工具具尺寸寸、形形状进进行修修正。。但放放电间间隙是是随电电参数数、电电极材材料、、工作作液的的绝缘缘性能能等因因素变变化而而变化化的，，从而而影响响了加加工精精度。。辽阳职业技术学院间隙大大小对对形状状精度度也有有影响响，间间隙越越大，，则复复制精精度越越差，，特别别是对对复杂杂形状状的加加工表表面。。如电电极为为尖角角时，，而由由于放放电间间隙的的等距距离，，工件件则为为圆角角。因因此，，为了了减少少加工工尺寸寸误差差，应应该采采用较较弱小小的加加工规规准，，缩小小放电电间隙隙，另另外还还必须须尽可可能使使加工工过程程稳定定。放放电间间隙在在精加加工时时一般般为0.0l～～0.1mm，粗粗加工工时可可达0.5mm以以上(单边边)。。2．加加工斜斜度电火花花加工工时，，产生生斜度度的情情况如如图3-21所所示。。由于于工具具电极极下面面部分分加工工时间间长，，损耗耗大，，因此此电极极变小小，而而入口口处由由于电电蚀产产物的的存在在，易易发生生因电电蚀产产物的的介入入而再再次进进行的的非正正常放放电(即““二次次放电电”)，因因而产产生加加工斜斜度。。辽阳职业技术学院图3-21冲冲油油方式式对电电极端端部损损耗的的影响响辽阳职业技术学院3．工工具电电极的的损耗耗在电火火花加加工中中，随随着加加工深深度的的不断断增加加，工工具电电极进进入放放电区区域的的时间间是从从端部部向上上逐渐渐减少少的。。实际际上，，工件件侧壁壁主要要是靠靠工具具电极极底部部端面面的周周边加加工出出来的的。因因此，，电极极的损损耗也也必然然从端端面底底部向向上逐逐渐减减少，，从而而形成成了损损耗锥锥度(如图图3-22所示示)，，工具具电极极的损损耗锥锥度反反映到到工件件上是是加工工斜度度。辽阳职业技术学院图3-22工工具具斜度度图形形辽阳职业技术学院3.3.5电电火火花加加工表表面变变化层层和机机械性性能1．表表面变变化层层在电火火花加加工过过程中中，工工件在在放电电瞬时时的高高温和和工作作液迅迅速冷冷却的的作用用下，，表面面层发发生了了很大大变化化。这这种表表面变变化层层的厚厚度大大约在在0.01～0.5mm之之间，，一般般将其其分为为熔化化层和和热影影响层层，如如图3-23所所示。。辽阳职业技术学院图3-23电电火火花加加工表表面变变化层层辽阳职业技术学院1)熔熔化化层熔化层层位于于电火火花加加工后后工件件表面面的最最上层层，它它被电电火花花脉冲冲放电电产生生的瞬瞬时高高温所所熔化化，又又受到到周围围工作作液介介质的的快速速冷却却作用用而凝凝固。。对于于碳钢钢来说说，熔熔化层层在金金相照照片上上呈现现白色色，故故又称称为白白层。。白层层与基基体金金属完完全不不同，，是一一种树树枝状状的淬淬火铸铸造组组织，，与内内层的的结合合不很很牢固固。熔熔化层层中有有渗碳碳、渗渗金属属、气气孔及及其他他夹杂杂物。。熔化化层厚厚度随随脉冲冲能量量增大大而变变厚，，一般般为0.01～～0.1mm。辽阳职业技术学院2)热热影影响层层热影响响层位位于熔熔化层层和基基体之之间，，热影影响层层的金金属被被熔化化，只只是受受热的的影响响而没没有发发生金金相组组织变变化，，它与与基体体没有有明显显的界界限。。由于于加工工材料料及加加工前前热处处理状状态及及加工工脉冲冲参数数的不不同，，热影影响层层的变变化也也不同同。对对淬火火钢将将产生生二次次淬火火区、、高温温回火火区和和低温温回火火区；；对未未淬火火钢而而言主主要是是产生生淬火火区。。辽阳职业技术学院3)显显微微裂纹纹电火花花加工工中，，加工工表面面层受受高温温作用用后又又迅速速冷却却而产产生残残余拉拉应力力。在在脉冲冲能量量较大大时，，表面面层甚甚至出出现细细微裂裂纹，，裂纹纹主要要产生生在熔熔化层层，只只有脉脉冲能能量很很大时时才扩扩展到到热影影响层层。不不同材材料对对裂纹纹的敏敏感性性也不不同，，硬脆脆材料料容易易产生生裂纹纹。由由于淬淬火钢钢表面面残余余拉应应力比比未淬淬火钢钢大，，故淬淬火钢钢的热热处理理质量量不高高时，，更容容易产产生裂裂纹。。脉冲冲能量量对显显微裂裂纹的的影响响是非非常明明显的的。脉脉冲能能量愈愈大，，显微微裂纹纹愈宽宽愈深深；脉脉冲能能量很很小时时，一一般不不会出出现显显微裂裂纹。。辽阳职业技术学院2．表表面变变化层层的机机械性性能1)显显微微硬度度及耐耐磨性性工件在在加工工前由由于热热处理理状态态及加加工中中脉冲冲参数数不同同，加加工后后的表表面层层显微微硬度度变化化也不不同。。加工工后表表面层层的显显微硬硬度一一般比比较高高，但但由于于加工工电参参数、、冷却却条件件及工工件材材料热热处理理状况况不同同，有有时显显微硬硬度会会降低低。一一般来来说，，电火火花加加工表表面外外层的的硬度度比较较高，，耐磨磨性好好。但但对于于滚动动摩擦擦，由由于是是交变变载荷荷，尤尤其是是干摩摩擦，，因熔熔化层层和基基体结结合不不牢固固，容容易剥剥落而而磨损损，因因此，，有些些要求求较高高的模模具需需把电电火花花加工工后的的表面面变化化层要要预先先研磨磨掉。。辽阳职业技术学院2)残残余余应力力电火花花表面面存在在着由由于瞬瞬时先先热后后冷作作用而而形成成的残残余应应力，，而且且大部部分表表现为为拉应应力。。残余余应力力的大大小和和分布布，主主要与与材料料在加加工前前热处处理的的状态态及加加工时时的脉脉冲能能量有有关。。因此此对表表面层层质量量要求求较高高的工工件，，应尽尽量避避免使使用较较大的的加工工规准准，同同时在在加工工中一一定要要注意意工件件热处处理的的质量量，以以减少少工件件表面面的残残余应应力。。3)疲疲劳性能能电火花加加工后，，工件表表面变化化层金相相组织