1、一 电火花加工、电火花线切割加工的特点1 共同特点(1) 二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显著的机械切削力。(2) 二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。(3) 最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。 从应用角度看，电火花加工可以加工通孔、盲孔，特别适宜加工形状复杂的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花纹等(如图 2-5(a)所示)；而线切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及各
2、种形状复杂的零件电火花加工机床按其大小可分为小型(D7125 以下)、中型(D7125D7163)和大型(D7163 以上) ；按数控程度分为非数控、单轴数控和三轴数控。随着科学技术的进步，国外已经大批生产三坐标数控电火花机床，以及带有工具电极库、能按程序自动更换电极的电火花加工中心，我国的大部分电加工机床厂现在也正开始研制生产三坐标数控电火花加工机床。电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤和循环系统、数控系统等部分组成电火花加工时粗加工的电火花放电间隙比中加工的放电间隙要大，而中加工的电火花放电间隙比精加工的放电间隙又要大一些。当用一个电极进行粗加工时，将工件的
3、大部分余量蚀除掉后，其底面和侧壁四周的表面粗糙度很差，为了将其修光，就得转换规准逐挡进行修整。但由于中、精加工规准的放电间隙比粗加工规准的放电间隙小，若不采取措施则四周侧壁就无法修光了。平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的。平动头是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件。当用单电极加工型腔时，使用平动头可以补偿上一个加工规准和下一个加工规准之间的放电间隙差。平动头的动作原理是：利用偏心机构将伺服电机的旋转运动通过平动轨迹保持机构转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面小圆周运动，许多小圆的外包络线面积就形成加工横截面积，如图 2-7 所示，其中每个质点
4、运动轨迹的半径就称为平动量，其大小可以由零逐渐调大，以补偿粗、中、精加工的电火花放电间隙 之差，从而达到修光型腔的目的。与一般电火花加工工艺相比较，采用平动头电火花加工有如下特点：(1) 可以通过改变轨迹半径来调整电极的作用尺寸，因此尺寸加工不再受放电间隙的限制。(2) 用同一尺寸的工具电极，通过轨迹半径的改变，可以实现转换电规准的修整，即采用一个电极就能由粗至精直接加工出一副型腔。(3) 在加工过程中，工具电极的轴线与工件的轴线相偏移，除了电极处于放电区域的部分外，工具电极与工件的间隙都大于放电间隙，实际上减小了同时放电的面积，这有利于电蚀产物的排除，提高加工稳定性。(4) 工具电极移动方式
5、的改变，可使加工的表面粗糙度大有改善，特别是底平面处(1) 有较广的速度调节跟踪范围。(2) 有足够的灵敏度和快速性。(3) 有较高的稳定性和抗干扰能力具体来说，摇动加工的作用是：(1) 可以精确控制加工尺寸精度。(2) 可以加工出复杂的形状，如螺纹。(3) 可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度。(4) 可以加工出清棱、清角的侧壁和底边。(5) 变全面加工为局部加工，有利于排屑和加工稳定。(6) 对电极尺寸精度要求不高。机床本体主要由床身、工作台、运丝机构和丝架等组成电火花线切割加工的脉冲电源与电火花成型加工作用的脉冲电源在原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉
6、冲电源的脉宽较窄(260 s)，单个脉冲能量、平均电流(15 A)一般较小，所以线切割总是采用正极性加工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) 。 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 0.010.5 mm之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。3脉冲宽度 ti(s) 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
7、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。4脉冲间隔 to(s)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(s)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，
8、但实际起作用的是电流脉宽 te。6击穿延时 td(s)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，t d 也就小。7脉冲周期 tP(s)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)。 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
9、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 脉冲利用率 是有效脉冲频率 fe 与脉冲频率 fp 之比，又称频率比，即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 脉宽系数是脉冲宽度 ti 与脉冲周期 tp 之比，12占空比 占空比是脉冲宽度 ti 与脉冲间隔 to 之比，=t i/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
10、=6080 V，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为175300 V。峰值电压高时，放电间隙大，生产率高，但成形复制精度较差。14火花维持电压火花维持电压是每次火花击穿后，在放电间隙上火花放电时的维持电压，一般在 25 V 左右，但它实际是一个高频振荡的电压(见图 3-2)。15加工电压或间隙平均电压 U(V)加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放电间隙两端的平均电压，它是多个开路电压、火花放电维持电压、短路和脉冲间隔等电压的平均值。16加工电流 I(A)加工电流是加工时电流表上指示的流过放电间隙的平均电流。精加工时小，粗加工时大，间隙偏开路时小，间隙合理或偏短路时则大。17短路电流
11、Is(A)短路电流是放电间隙短路时电流表上指示的平均电流。它比正常加工时的平均电流要大 20%40% 。18峰值电流(A)峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值(瞬时 )，在日本、英国、美国常用 Ip 表示( 见图 3-2)。虽然峰值电流不易测量，但它是影响加工速度、表面质量等的重要参数。在设计制造脉冲电源时，每一功率放大管的峰值电流时预先计算好的，选择峰值电流实际是选择几个功率管进行加工。19短路峰值电流(A)短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流的最大值(见图 3-2)，它比峰值电流要大20 40，与短路电流 Is 相差一个脉宽系数的倍数，即3) 短路( 短路脉冲)放电间隙直接短路，这是由于伺
12、服进给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，没有蚀除加工作用。4) 电弧放电( 稳定电弧放电)由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，导致局部热量积累，温度升高，如此恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电。由于放电点固定在某一点或某一局部，因此称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤。电弧放电的波形特点是 td 和高频振荡的小锯齿基本消失。5) 过渡电弧放电( 不稳定电弧放电，或称不稳定火花放电)过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状态，是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时很小或接近于零，仅成为一尖刺，电压电流表上的高频分量变低或
13、成为稀疏的锯齿形。影响材料放电腐蚀的因素1极性效应对电蚀量的影响在电火花加工时，相同材料(如用钢电极加工钢) 两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同，则极性效应更加明显。在生产中，将工件接脉冲电源正极( 工具电极接脉冲电源负极) 的加工称为正极性加工(如图 3-3 所示 )，反之称为负极性加工在实际加工中，极性效应受到电极及电极材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的影响，其中主要原因是脉冲宽度。在实际加工中，极性效应受到电极及电极材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的影响，其中主要原因是脉冲宽度。 在电场的
14、作用下，放电通道中的电子奔向正极，正离子奔向负极。在窄脉宽度加工时，由于电子惯性小，运动灵活，大量的电子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面迅速熔化和气化；而正离子惯性大，运动缓慢，只有一小部分能够到达负极表面，而大量的正离子不能到达，因此电子的轰击作用大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量大于负极的电蚀量，这时应采用正极性加工。在宽脉冲宽度加工时，因为质量和惯性都大的正离子将有足够的时间到达负极表面，由于正离子的质量大，它对负极表面的轰击破坏作用要比电子强，同时到达负极的正离子又会牵制电子的运动，故负极的电蚀量将大于正极，这时应采用负极性加工。在实际加工中，要充分利用极性效应，正确选择极性，最大
15、限度地提高工件的蚀除量，降低工具电极的损耗。2覆盖效应对电蚀量的影响在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层，这种现象叫做覆盖效应。合理利用覆盖效应，有利于降低电极损耗。在油类介质中加工时，覆盖层主要是石墨化的碳素层，其次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。碳素层的生成条件主要有以下几点：(1) 要有足够高的温度。电极上待覆盖部分的表面温度不低于碳素层生成温度，但要低于熔点，以使碳粒子烧结成石墨化的耐蚀层。(2) 要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物碳粒子。(3) 要有足够的时间，以便在这一表面上形成一定厚度的碳素层。(4) 一般采用负极性加工，
16、因为碳素层易在阳极表面生成。(5) 必须在油类介质中加工。影响覆盖效应的主要因素有如下：(1) 脉冲参数与波形的影响。增大脉冲放电能量有助于覆盖层的生长，但对中、精加工有相当大的局限性；减小脉冲间隔有利于在各种电规准下生成覆盖层，但若脉冲间隔过小，正常的火花放电有转变为破坏性电弧放电的危险。此外，采用某些组合脉冲波加工，有助于覆盖层的生成，其作用类似于减小脉冲间隔，并且可大大减少转变为破坏性电弧放电的危险。 (2) 电极对材料的影响。铜加工钢时覆盖效应较明显，但铜电极加工硬质合金工件则不大容易生成覆盖层。(3) 工作液的影响。油类工作液在放电产生的高温作用下，生成大量的碳粒子，有助于碳素层的生
17、成。如果用水做工作液，则不会产生碳素层(4) 工艺条件的影响。覆盖层的形成还与间隙状态有关。如工作液脏、电极截面面积较大、电极间隙较小、加工状态较稳定等情况均有助于生成覆盖层。但若加工中冲油压力太大，则覆盖层较难生成。这是因为冲油会使趋向电极表面的微粒运动加剧，而微粒无法粘附到电极表面上去。在电火花加工中，覆盖层不断形成，又不断被破坏。为了实现电极低损耗，达到提高加工精度的目的，最好使覆盖层形成与破坏的程度达到动态平衡3电参数对电蚀量的影响电火花加工过程中腐蚀金属的量(即电蚀量) 与单个脉冲能量、脉冲效率等电参数密切相关。单个脉冲能量与平均放电电压、平均放电电流和脉冲宽度成正比。在实际加工中，
18、其中击穿后的放电电压与电极材料及工作液种类有关，而且在放电过程中变化很小，所以对单个脉冲能量的大小主要取决于平均放电电流和脉冲宽度的大小。由上可见，要提高电蚀量，应增加平均放电电流、脉冲宽度及提高脉冲频率。但在实际生产中，这些因素往往是相互制约的，并影响到其它工艺指标，应根据具体情况综合考虑。例如，增加平均放电电流，加工表面粗糙度值也随之增大。 4金属材料对电蚀量的影响正负电极表面电蚀量分配不均除了与电极极性有关外，还与电极的材料有很大关系。当脉冲放电能量相同时，金属工件的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热等愈高，电蚀量将愈少，愈难加工；导热系数愈大的金属，因能把较多的热量传导、散失到其它部位
19、，故降低了本身的蚀除量。因此，电极的蚀除量与电极材料的导热系数及其它热学常数等有密切的关系。5工作液对电蚀量的影响电火花加工一般在液体介质中进行。液体介质通常叫做工作液，其作用主要是：(1) 压缩放电通道，并限制其扩展，使放电能量高度集中在极小的区域内，既加强了蚀除的效果，又提高了放电仿型的精确性。(2) 加速电极间隙的冷却和消电离过程，有助于防止出现破坏性电弧放电。(3) 加速电蚀产物的排除。(4) 加剧放电的流体动力过程，有助于金属的抛出。目前，电火花成形加工多采用油类做工作液。机油粘度大、燃点高，用它做工作液有利于压缩放电通道，提高放电的能量密度，强化电蚀产物的抛出效果，但粘度大，不利于
20、电蚀产物的排出，影响正常放电；煤油粘度低，流动性好，但排屑条件较好。在粗加工时，要求速度快，放电能量大，放电间隙大，故常选用机油等粘度大的工作液；在中、精加工时，放电间隙小，往往采用煤油等粘度小的工作液。采用水做工作液是值得注意的一个方向。用各种油类以及其它碳氢化合物做工作液时，在放电过程中不可避免地产生大量碳黑，严重影响电蚀产物的排除及加工速度，这种影响在精密加工中尤为明显。若采用酒精做工作液时，因为碳黑生成量减少，上述情况会有好转。所以，最好采用不含碳的介质，水是最方便的一种。此外，水还具有流动性好、散热性好、不易起弧、不燃、无味、价廉等特点。但普通水是弱导电液，会产生离子导电的电解过程，
21、这是很不利的，目前还只在某些大能量粗加工中采用。在精密加工中，可采用比较纯的蒸馏水、去离子水或乙醇水溶液来做工作液，其绝缘强度比普通水高。3.3 电火花加工工艺规律3.3.1 影响加工速度的主要因素电火花成形加工的加工速度，是指在一定电规准下，单位时间内工件被蚀除的体积 V 或质量 m。一般常用体积加工速度 vw=V/T(单位为 mm3/mm)来表示，有时为了测量方便，也用质量加工速度 vm=m/t(单位为 g/mm)表示。在规定的表面粗糙度、规定的相对电极损耗下的最大加工速度是电火花机床的重要工艺性能指标。一般电火花机床说明书上所指的最高加工速度是该机床在最佳状态下所达到的，在实际生产中的正
22、常加工速度大大低于机床的最大加工速度。影响加工速度的因素分电参数和非电参数两大类。电参数主要是脉冲电源输出波形与参数；非电参数包括加工面积、深度、工作液种类、冲油方式、排屑条件及电极对的材料、形状等。1. 电规准的影响所谓电规准，是指电火花加工时选用的电加工参数，主要有脉冲宽度 ti(s)、脉冲间隙 to(s)及峰值电流 Ip 等参数。1 脉冲宽度对加工速度的影响单个脉冲能量的大小是影响加工速度的重要因素。对于矩形波脉冲电源，当峰值电流一定时，脉冲能量与脉冲宽度成正比。脉冲宽度增加，加工速度随之增加，因为随着脉冲宽度的增加，单个脉冲能量增大，使加工速度提高。但若脉冲宽度过大，加工速度反而下降(
23、如图 3-5)。这是因为单个脉冲能量虽然增大，但转换的热能有较大部分散失在电极与工件之中，不起蚀除作用。同时，在其它加工条件相同时，随着脉冲能量过分增大，蚀除产物增多，排气排屑条件恶化，间隙消电离时间不足导致拉弧，加工稳定性变差等。因此加工速度反而降低。2脉冲间隔对加工速度的影响在脉冲宽度一定的条件下，若脉冲间隔减小，则加工速度提高( 如图 3-6)。这是因为脉冲间隔减小导致单位时间内工作脉冲数目增多、加工电流增大，故加工速度提高；但若脉冲间隔过小，会因放电间隙来不及消电离引起加工稳定性变差，导致加工速度降低。在脉冲宽度一定的条件下，为了最大限度地提高加工速度，应在保证稳定加工的同时，尽量缩短
24、脉冲间隔时间。带有脉冲间隔自适应控制的脉冲电源，能够根据放电间隙的状态，在一定范围内调节脉冲间隔的大小，这样既能保证稳定加工，又可以获得较大的加工速度。 3峰值电流的影响当脉冲宽度和脉冲间隔一定时，随着峰值电流的增加，加工速度也增加(如图 3-7)。因为加大峰值电流，等于加大单个脉冲能量，所以加工速度也就提高了。但若峰值电流过大(即单个脉冲放电能量很大)，加工速度反而下降。此外，峰值电流增大将降低工件表面粗糙度和增加电极损耗。在生产中，应根据不同的要求，选择合适的峰值电流。3.3.1.2 非电参数的影响1加工面积的影响图 3-8 是加工面积和加工速度的关系曲线。由图可知，加工面积较大时，它对加
25、工速度没有多大影响。但若加工面积小到某一临界面积时，加工速度会显著降低，这种现象叫做“ 面积效应”。因为加工面积小，在单位面积上脉冲放电过分集中，致使放电间隙的电蚀产物排除不畅，同时会产生气体排除液体的现象，造成放电加工在气体介质中进行，因而大大降低加工速度。从图 3-8 可看出，峰值电流不同，最小临界加工面积也不同。因此，确定一个具体加工对象的电参数时，首先必须根据加工面积确定工作电流，并估算所需的峰值电流。 2排屑条件的影响在电火花加工过程中会不断产生气体、金属屑末和碳0110ti /s10ie30 A48 15vw /(m3 in)黑等，如不及时排除，则加工很难稳定地进行。加工稳定性不好
26、，会使脉冲利用率降低，加工速度降低。为便于排屑，一般都采用冲油(或抽油) 和电极抬起的办法。1) 冲( 抽)油压力的影响 度的关系曲线在加工中对于工件型腔较浅或易于排屑的型腔，可以不采取任何辅助排屑措施。但对于较难排屑的加工，不冲( 抽) 油或冲(抽)油压力过小，则因排屑不良产生的二次放电的机会明显增多，从而导致加工速度下降；但若冲油压力过大，加工速度同样会降低。这是因为冲油压力过大，产生干扰，使加工稳定性变差，故加工速度反而会降低。图 3 9 是冲油压力和加工速度关系曲线。冲(抽) 油的方式与冲油压力大小应根据实际加工情况来定。若型腔较深或加工面积较大，冲(抽) 油压力要相应增大。2)“抬刀
27、 ”对加工速度的影响 为使放电间隙中的电蚀产物迅速排除，除采用冲(抽)油外，还需经常抬起电极以利于排屑。在定时“拾刀”状态，会发生放电间隙状况良好无需“拾刀”而电极却照样抬起的情况，也会出现当放电间隙的电蚀产物积聚较多急需“拾刀”时而“抬刀”时间未到却不“抬刀”的情况。这种多余的“拾刀”运动和未及时“抬刀”都直接降低了加工速度。为克服定时“抬刀”的缺点，目前较先进的电火花机床都采用了自适应“抬刀”功能。自适应“拾刀”是根据放电间隙的状态，决定是否“拾刀” 。放电间隙状态不好，电蚀产物堆积多， “抬刀”频率自动加快；当放电间隙状态好，电极就少抬起或不抬。这使电蚀产物的产生与排除基本保持平衡，避免
28、了不必要的电极抬起运动，提高了加工速度。3电极材料和加工极性的影响在电参数选定的条件下，采用不同的电极材料与加工极性，加工速度也大不相同。由图 3-11 可知，采用石墨电极，在同样加工电流时，正极性比负极性加工速度高。 在加工中选择极性，不能只考虑加工速度，还必须考虑电极损耗。如用石墨做电极时，正极性加工比负极性加工速度高，但在粗加工中，电极损耗会很大。故在不计电极损耗的通孔加工、取折断工具等情况，用正极性加工；而在用石墨电极加工型腔的过程中，常采用负极性加工。从图 3-11 还可看出，在同样加工条件和加工极性情况下，采用不同的电极材料，加工速度也不相同。例如，中等脉冲宽度、负极件加工时，石墨
29、电极的加工速度高于铜电极的加工速度。在脉冲宽度较窄或很宽时，铜电极加工速度高于石墨电极。此外，采用石墨电极加工的最大加工速度，比用铜电极加工的最大加工速度的脉冲宽度要窄。4)工件材料的影响在同样加工条件下，选用不同工件材料，加工速度也不同。这主要取决于工件材料的物理性能(熔点、沸点、比热、导热系数、熔化热和汽化热等)。一般说来，工件材料的熔点、沸点越高，比热、熔化潜热和气化潜热越大，加工速度越低，即越难加工。如加工硬质合金钢比加工碳素钢的速度要低 4060。对于导热系数很高的工件，虽然熔点、沸点、熔化热和气化热不高，但因热传导性好，热量散失快，加工速度也会降低。5)工作液的影响在电火花加工中，
30、工作液的种类、粘度、清洁度对加工速度有影响。就工作液的种类来说，大致顺序是：高压水(煤油机油) 煤油 酒精水溶液。在电火花成形加工中，应用最多的工作液是煤油。3.3.2 影响电极损耗的主要因素电极损耗是电火花成型加工中的重要工艺指标。在生产中，衡量某种工具电极是否耐损耗，不只是看工具电极损耗速度 vE 的绝对值大小，还要看同时达到的加工速度vw，即每蚀除单位重量金属工件时，工具相对损耗多少。因此，常用相对损耗或损耗比作为衡量工具电极耐损耗的指标，即式中的加工速度和损耗速度若以 mm3/min 为单位计算，则为体积相对损耗 ；若以 g/min 为单位计算，则为重量相对损耗 E；若以工具电极损耗长
31、度与工件加工深度之比来表示，则为长度相对损耗 L。在加工中采用长度相对损耗比较直观，测量较为方便( 如图3-12 所示)，但由于电极部位不同，损耗不同，因此长度相对损耗还分为端面损耗、边损耗、角损耗。在加工中，同一电极的长度相对损耗大小顺序为：角损耗边损耗端面损耗。电火花加工中，电极的相对损耗小于 1%，称为低损耗电火花加工。低损耗电火花加工能最大限度地保持加工精度，所需电极的数目也可减至最小，因而简化了电极的制造，加工工件的表面粗糙度 Ra 可达 3.2 m 以下。除了充分利用电火花加工的极性效应、覆盖效应及选择合适的工具电极材料外，还可从改善工作液方面着手，实现电火花的低损耗加工。若采用加
32、入各种添加剂的水基工作液，还可实现对紫铜或铸铁电极小于 1%的低损耗电火花加工。 1. 电参数对电极损耗的影响1) 脉冲宽度的影响在峰值电流一定的情况下，随着脉冲宽度的减小，电极损耗增大。脉冲宽度越窄，电极损耗 上升的趋势越明显 (如图 3-13 所示) 。所以精加工时的电极损耗比粗加工时的电极损耗大。 脉冲宽度增大，电极相对损耗降低的原因总结如下：(1) 脉冲宽度增大，单位时间内脉冲放电次数减少，使放电击穿引起电极损耗的影响减少。同时，负极(工件 )承受正离子轰击的机会增多，正离子加速的时间也长，极性效应比较明显。(2) 脉冲宽度增大，电极“覆盖效应”增加，也减少了电极损耗。在加工中电蚀产物
33、(包括被熔化的金属和工作液受热分解的产物)不断沉积在电极表面，对电极的损耗起补偿作用。但如这种飞溅沉积的量大于电极本身损耗，就会破坏电极的形状和尺寸，影响加工效果；如飞溅沉积的量恰好等于电极的损耗，两者达到动态平衡，则可得到无损耗加工。由于电极端面、角部、侧面损耗的不均匀性，因此无损耗加工是难以实现的。2) 峰值电流的影响对于一定的脉冲宽度，加工时的峰值电流不同，电极损耗也不同。用紫铜电极加工钢时，随着峰值电流的增加，电极损耗也增加。图 3-14 是峰值电流对电极相对损耗的影响。由图可知，要降低电极损耗，应减小峰值电流。因此，对一些不适宜用长脉冲宽度粗加工而又要求损耗小的工件，应使用窄脉冲宽度
34、、低峰值电流的方法。由上可见，脉冲宽度和峰值电流对电极损耗的影响效果是综合性的。只有脉冲宽度和峰值电流保持一定关系，才能实现低损耗加工。3) 脉冲间隔的影响在脉冲宽度不变时，随着脉冲间隔的增加，电极损耗增大(如图 3-15 所示)。因为脉冲间隔加大，引起放电间隙中介质消电离状态的变化，使电极上的“覆盖效应” 减少。随着脉冲间隔的减小，电极损耗也随之减少，但超过一定限度，放电间隙将来不及消电离而造成拉弧烧伤，反而影响正常加工的进行。尤其是粗规准、大电流加工时，更应注意。4) 加工极性的影响 在其他加工条件相同的情况下，加工极性不同对电极损耗影响很大(如图 3-16 所示)。当脉冲宽度 ti 小于
35、某一数值时，正极性损耗小于负极性损耗；反之，当脉冲宽度 ti 大于某一数值时，负极性损耗小于正极性损耗。一般情况下，采用石墨电极和铜电极加工钢时，粗加工用负极性，精加工用正极性。但在钢电极加工钢时，无论粗加工或精加工都要用负极性，否则电极损耗将大大增加。2. 非电参数对电极损耗的影响1) 加工面积的影响在脉冲宽度和峰值电流一定的条件下，加工面积对电极损耗影响不大，是非线性的(如图 3-17 所示)。当电极相对损耗小于 l%，并随着加工面积的继续增大，电极损耗减小的趋势越来越慢。当加工面积过小时，则随着加工面积的减小而电极损耗急剧增加。2) 冲油或抽油的影响( 如图 3-18 所示)由前面所述，
36、对形状复杂、深度较大的型孔或型腔进行加工时，若采用适当的冲油或抽油的方法进行排屑，有助于提高加工速度。但另一方面，冲油或抽油压力过大反而会加大电极的损耗。因为强迫冲油或抽油会使加工间隙的排屑和消电离速度加快，这样减弱了电极上的“覆盖效应” 。当然，不同的工具电极材料对冲油、抽油的敏感性不同。如用石墨电极加工时，电极损耗受冲油压力的影响较小；而紫铜电极损耗受冲油压力的影响较大。由上可知，在电火花成型加工中，应谨慎使用冲、抽油。加工本身较易进行且稳定的电火花加工，不宜采用冲、抽油；若非采用冲、抽油不可的电火花加工，也应注意冲、抽油压力维持在较小的范围内。冲、抽油方式对电极损耗无明显影响，但对电极端
37、面损耗的均匀性有较大区别。冲油时电极损耗呈凹形端面，抽油时则形成凸形端面(如图 3-19 所示)。这主要是因为冲油进口处所含各种杂质较少，温度比较低，流速较快，使进口处“覆盖效应” 减弱的缘故。实践证明，当油孔的位置与电极的形状对称时用交替冲油和抽油的方法，可使冲油或抽油所造成的电极端面形状的缺陷互相抵消，得到较平整的端面。另外，采用脉动冲油(冲油不连续)或抽油比连续的冲油或抽油的效果好。3) 电极的形状和尺寸的影响在电极材料、电参数和其他工艺条件完全相同的情况下，电极的形状和尺寸对电极损耗影响也很大(如电极的尖角、棱边、薄片等 )。如图 3-20(a)所示的型腔，用整体电极加工较困难。在实际中首先加工主型腔(如图 3-20(b)所示) ，再用小电极加工副型腔(如图 3-20(c)所示) 。4) 工具电极材料的影响工具电极损耗与其材料有关，损耗的大致顺序如下：银钨合金 铜钨合金 石
