1 影響加工的因素

　　在電火花成型加工中往往會(huì)出現(xiàn)各種影響加工質(zhì)量的干擾因素，主要有：(1)短路，(2)拉弧，(3)加工參數(shù)選取不當(dāng)，(4)工作液質(zhì)量的影響，(5)加工安全措施不當(dāng)。

　　2 問(wèn)題的提出及對(duì)策

　　2.1 短路的影響

　　“不接觸加工”是電火花加工與普通切削加工的不同之處，如圖示1所示。正常電火花加工時(shí)工件和工具電極有一放電間隙，工件以Vw的速度不斷被蝕出，間隙S將逐漸擴(kuò)大，必須使電極工具以速度Vd補(bǔ)償進(jìn)給以維持所需的放電間隙;如果進(jìn)給量Vd大于工件的蝕出速度Vw，則間隙S將逐漸變小，此時(shí)電蝕產(chǎn)物難以及時(shí)排除，從而產(chǎn)生二次放電，使能量消耗在電蝕產(chǎn)物的重熔上，同樣會(huì)使加工速度降低，加工面燒傷。當(dāng)間隙值等于零 (S=0)時(shí)，則形成短路。雖然短路本身既不產(chǎn)生材料蝕出，也不損傷電極，但在短路處造成了一個(gè)熱點(diǎn)，而在短路數(shù)次后，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)使工具電極在回退消除短路時(shí)又很容易引發(fā)“拉弧”。為此，在電火花加工過(guò)程中，尤其在由粗―中―精轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)之后，要維持一定的放電間隙，必須重新調(diào)節(jié)主軸進(jìn)給量旋鈕才能達(dá)到穩(wěn)定進(jìn)給的加工狀態(tài)，即使在同一規(guī)準(zhǔn)下，當(dāng)加工面積或加工深度有了較大的變化時(shí)，也應(yīng)重新調(diào)節(jié)進(jìn)給旋鈕，以防出現(xiàn)不穩(wěn)定加工狀態(tài)和短路現(xiàn)象。

　　2.2 拉弧的影響

　　拉弧現(xiàn)象在電火花加工中常常發(fā)生，一旦出現(xiàn)，它將直接影響到加工的穩(wěn)定性，降低其加工速度和加工質(zhì)量。在實(shí)際加工中，為確保加工質(zhì)量，防止拉弧，我們往往則采取：(1)在加工小面積工件時(shí)，由于它的局部電蝕產(chǎn)物濃度過(guò)高，放電后的余熱未及時(shí)傳播擴(kuò)散，一般取較小的峰值電流，其電流密度可維持在 3-5A/cm2范圍內(nèi)。(2)在加工較大面積工件時(shí)，尤其是在加工細(xì)長(zhǎng)型腔，形狀復(fù)雜的工件時(shí)，往往通過(guò)提高抬刀運(yùn)動(dòng)或增加沖液壓力來(lái)防止和降低拉弧現(xiàn)象。(3)為保證制件的加工工藝和加工精度，在粗加工時(shí)，脈沖寬度ti與脈沖間隔t0之比應(yīng)在10:1-2:1范圍內(nèi)選取;精加工時(shí)脈沖寬度ti與脈沖間隔t0之比應(yīng)取在1:1-1:10間，從而有利于提高排屑能力，防止二次放電和拉弧的產(chǎn)生。

　　2.3 加工參數(shù)選取不當(dāng)

　　影響電火花加工表面質(zhì)量的因素除了拉弧和短路外，加工參數(shù)的匹配不當(dāng)也是影響加工表面質(zhì)量的一個(gè)重要因素。加工參數(shù)分為“離線參數(shù)”和“在線參數(shù)”。

　　2.3.1 離線參數(shù)的影響

　　離線參數(shù)包括極性、峰值電壓等，這類參數(shù)通常在加工前則預(yù)先安排好了，在加工中基本不改變。但是，在特定的條件下，它們?cè)诩庸ぶ幸彩切枰淖兊?。?dāng)加工件的加工面積由小變大，型腔由淺變深時(shí)，放電過(guò)程中的干擾性也隨之增大，若仍然采用預(yù)先設(shè)置好的加工電流，則必將影響到加工表面質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)將可能燒傷加工表面，所以在加工起始階段一般選用小于預(yù)定規(guī)準(zhǔn)的放電電流可以使過(guò)渡過(guò)程比較平穩(wěn)，待加工穩(wěn)定約1分鐘左右后，再把放電電流調(diào)到預(yù)先的設(shè)定值，從而保證放電加工的正常進(jìn)行。

　　2.3.2 在線參數(shù)的影響

　　在線參數(shù)包括脈間、進(jìn)給速度、放電間隙、伺服抬刀運(yùn)動(dòng)和沖液流量等，它們?cè)诩庸ぶ懈鶕?jù)加工件的工藝要求和加工精度的不同來(lái)設(shè)置。下面討論主要的在線參數(shù)：

　　(1)脈沖間隔t0

　　在實(shí)際加工中，當(dāng)脈沖間隔t0減小時(shí)，工件蝕除速度Vw增加很快，電極相對(duì)損耗比值p也相應(yīng)減小，但是若間隙值t0過(guò)小時(shí)必將引起拉弧，為此，操作人員只有在保證穩(wěn)定的放電加工、不產(chǎn)生拉弧的條件下，原則上盡量選擇較小的脈間值t0，以獲得較高的生產(chǎn)率，但要注意的一點(diǎn)，在初始階段，脈間的選取應(yīng)稍偏大些以利于排屑，從而保證工件的加工質(zhì)量。

　　(2)放電間隙

　　在電火花加工過(guò)程中，工具和工件之間有一定放電間隙S，(亦稱端面間隙SF)，粗加工中，操作人員憑借豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在保證“低損耗，高生產(chǎn)率”的前提下，放電間隙將取較大值，這樣一來(lái)，在加工中較安全，最大程度降低了出現(xiàn)小間隙、電極損耗大的現(xiàn)象，從而減少了短路和拉弧現(xiàn)象發(fā)生。但也不能將放電間隙過(guò)于增大，否則，兩極間液體不能被擊穿，脈沖利用率低，放電通道上的能量傳遞到工件上的能量明顯下降，放電不充分，金屬蝕出量不足，影響正常的放電加工。例如，加工復(fù)雜形狀的工件時(shí)，間隙若過(guò)大，棱角部分電場(chǎng)不均的影響將愈明顯。而在精加工中，為了提高加工精度，則應(yīng)采用小規(guī)準(zhǔn)參數(shù)加工，以便縮小放電間隙，這樣，不但可以提高仿形精度，而且小間隙加工時(shí)可能產(chǎn)生的間隙變化量也小。由于在實(shí)際加工中，放電間隙是瞬息變化的，它是隨加工面積和形狀復(fù)雜程度的變化隨之改變的。為此，為確保成型面的加工質(zhì)量，在加工中，應(yīng)根據(jù)制件加工精度的不同對(duì)加工參數(shù)作適當(dāng)調(diào)整，以獲得穩(wěn)定的加工間隙。

　　(3)沖液流量地有效控制

　　沖油、抽油是電火花加工中有效排除極間電蝕的主要手段，一般在加工細(xì)長(zhǎng)型腔盲孔時(shí)往往采用沖油循環(huán)其效果好于抽油，它主要是將清潔的工作液強(qiáng)迫沖人放電間隙，使工作液同電蝕產(chǎn)物一起從電極側(cè)面間隙排除，但是在實(shí)際加工中，沖液流量壓力不是一成不變的，它應(yīng)根據(jù)工件幾何形狀的不同以及加工深度和加工面積的而作相應(yīng)調(diào)節(jié)。我們知道在電火花實(shí)際加工中，尤其在精加工中電極損耗的一個(gè)重要原因是隨沖液流量(壓力)的增加而增大，當(dāng)加工深型盲孔或加工面積增大時(shí)，當(dāng)增大沖油壓力，雖然能提高間隙的排屑力度，但此時(shí)電極表面的沖刷力也在增加，反而使電蝕產(chǎn)物不容易反粘到電極表面從而更加增大了電極的損耗程度，同時(shí)，在放電加工中，由于游離碳的濃度也隨沖油流量地增大而降低，影響了黑膜生成且流場(chǎng)不均，加上電極局部沖刷和反粘使其電極工作部位黑膜厚度不同，嚴(yán)重影響了加工精度。因此，在加工深型細(xì)長(zhǎng)盲孔時(shí)，沖油壓力的大小應(yīng)適其加工精度和具體加工情況而定，不能一味地增加沖液壓力。所以，只要能使加工穩(wěn)定進(jìn)行，保證必要的排屑，加工人員應(yīng)適其實(shí)際加工情況，隨時(shí)調(diào)整沖油壓力。例如在加工通孔時(shí)，在電極快速穿透工件時(shí)，沖油壓力應(yīng)降低。但當(dāng)在高頻精加工時(shí)，因間隙小，排屑困難，此時(shí)反而應(yīng)增大沖油壓力。

　　(4)合理調(diào)整伺服抬刀運(yùn)動(dòng)

　　在電火花加工中，常常根據(jù)加工件面積大小的改變和加工精度的要求對(duì)工具電極定期地自動(dòng)抬起，或通過(guò)改變定期抬刀比來(lái)增大排屑力度以及增大脈沖停歇時(shí)間，以降低加工時(shí)的平均電流，限制電蝕產(chǎn)物濃度過(guò)大而達(dá)到充分的改善排屑條件。當(dāng)然，我們知道，在電火花加工中，抬刀就意味著時(shí)間的損失，所以，只有在正常沖液不夠時(shí)，容易出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象時(shí)方能考慮抬刀，并且要盡量縮小電極上抬和加工的時(shí)間比，在加工中根據(jù)加工工藝要求，適其具體情況對(duì)抬刀比進(jìn)行調(diào)整，以確保加工質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)率。

　　2.4 工作液質(zhì)量的影響

　　在放電加工中，工作液要保持循環(huán)暢通，減小液內(nèi)雜質(zhì)(金屬蝕出物、汽泡、碳粒等)堆積，若液內(nèi)雜質(zhì)增多，排屑不利，引起燒傷、短路，消電離不夠，形成二次放電，從而影響加工表面質(zhì)量。

　　2.5 加工安全措施不當(dāng)

　　在電火花加工中，工作液面一定要高于工件和電極一定距離，一般約為30～100mm，因?yàn)殡娀鸹庸ぶ苯永秒娔?，且工具電極等裸露部分有 100V～300V的高電壓，加上煤油長(zhǎng)時(shí)間脈沖放電，煤油在瞬時(shí)局部高溫下會(huì)分解出氫氣、乙炔、乙烯、甲烷和少量的一氧化碳及油霧煙氣，遇明火很容易燃燒引起火災(zāi)。所以，在實(shí)際加工中，絕不允許以下現(xiàn)象發(fā)生：

　　(1)加工液面低于工件(2)電極和噴油嘴相碰引起火花放電 (3)電極和主軸聯(lián)接不牢固時(shí)意外脫落引起火花放電(4)加工中電極的某一部分和夾具間產(chǎn)生意外放電。(5)絕緣外殼意外破裂造成導(dǎo)線和工件夾具間的火花放電。

　　另外，由于高頻脈沖電源工作時(shí)向周圍發(fā)射一定強(qiáng)度的高頻電磁波，當(dāng)人體離得太近或受輻射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)影響身體健康;而工作液煤油在常溫下也會(huì)蒸發(fā)，揮發(fā)出煤油蒸氣，含有烷烴、芳烴、環(huán)烴和少量有機(jī)成分，它們是有毒氣體，長(zhǎng)期大量吸入人體會(huì)影響人的身體健康，為此，操作人員必須保持室內(nèi)的空氣流動(dòng)。同時(shí)，操作人員必須站在耐壓20KV以上的絕緣板上進(jìn)行工作，加工過(guò)程中不得碰觸電極，要經(jīng)常保持機(jī)床的清潔，防止受潮，保持機(jī)床的絕緣強(qiáng)度，保持油路暢通，保證穩(wěn)定的放電加工，以達(dá)到滿意的加工效果。

　　下面是電火花加工中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明電火花加工中干擾因素對(duì)成型面加工質(zhì)量和工藝效果的影響：

　　實(shí)驗(yàn)條件：

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備：E46PM電火花成型機(jī)床1臺(tái);

　　實(shí)驗(yàn)電極：紫銅電極，ψ5mm;

　　實(shí)驗(yàn)樣板：A3鋼板，厚10mm，經(jīng)淬火處理;

　　加工方法：短脈沖正極精加工;

　　脈沖電源：?jiǎn)蜗蛎}沖電源;

　　工作液： 電火花機(jī)床專用工作煤油;

　　加工制件：成型工件孔直徑 ψ=5mm 孔深H=1.5mm;

　　從上述表1―表3中可看出：電火花加工中影響成型面加工質(zhì)量的因素很多，且它們又是相互制約的。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了在電火花實(shí)際加工中，加工參數(shù)的合理選取與否將直接影響到工件的各項(xiàng)工藝指標(biāo)和放電的穩(wěn)定進(jìn)行。

　　3 結(jié)論

　　對(duì)電火花加工中多種干擾因素的認(rèn)識(shí)和研究，是能否實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定的放電加工，提高制件表面質(zhì)量和加工精度的重要保證，因此，對(duì)于從事電火花加工的工程技術(shù)人員必須引起高度的重視。