錢(qián)立鋒,陳文海（紹興華裕紡機(jī)有限公司,浙江 紹興 312073）

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電火花成型修整加工工藝的研究

錢(qián)立鋒,陳文海
（紹興華裕紡機(jī)有限公司,浙江 紹興 312073）

摘 要：本文簡(jiǎn)要的闡述了課題研究的背景和意義；對(duì)電火花整形加工技術(shù)作了全面的論述；研究了電火花成型技術(shù)；研究了電火花加工原理；對(duì)電火花成型加工工藝實(shí)驗(yàn)做了系統(tǒng)的分析。

關(guān)鍵詞：電火花整形；工作電極；電解液；效率和精度

長(zhǎng)期以來(lái)困擾電火花成型加工技術(shù)推廣應(yīng)用的內(nèi)因是：由于加工對(duì)象日趨復(fù)雜，操作者對(duì)設(shè)定加工參數(shù)以及保持加工過(guò)程的穩(wěn)定可靠感到越來(lái)越難，生產(chǎn)廠(chǎng)雖然也提供一些成套參數(shù)，但距離實(shí)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(shù)、加工效率等等指標(biāo)之間如何取得平衡，達(dá)到要求的權(quán)衡序列，那就更加困難。作為一種精加工手段，我們還要進(jìn)一步去研究。

1 電火花加工技術(shù)

1.1 電火花加工原理

脈沖發(fā)生器l是利用電容器C的充電放電，把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖電流，電流經(jīng)過(guò)限流電阻R逐漸充集儲(chǔ)存在電容器C上。電容器上的電壓逐漸升高，當(dāng)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(shí)，電容器上儲(chǔ)存的絕大部分能量在電極間隙內(nèi)瞬時(shí)放出，達(dá)到很高的電流密度，產(chǎn)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(shí)放完后，工具電極和工件間的絕緣介質(zhì)立即恢復(fù)絕緣狀態(tài)，從而把放電電路切斷，這時(shí)又經(jīng)過(guò)電阻重新充電，如此循環(huán)不已。上述過(guò)程由電火花成型加工設(shè)備綜合實(shí)現(xiàn)。

1——脈沖發(fā)生器；2——自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)；3——工具電極；4——工件；5——工作液；6——工作液泵圖1 電火花加工機(jī)床示意圖

2 電火花成型加工工藝分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及介紹

儀器設(shè)備：MM7120A精密臥軸矩臺(tái)平面磨床、ELID鏡面磨削高頻脈沖電源

實(shí)驗(yàn)材料：金剛石砂輪、工具電極

2.2 電火花整形加工工藝實(shí)驗(yàn)

由于電火花整形過(guò)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(shí)出現(xiàn)的振顫現(xiàn)象，因此可以達(dá)到很高的整形精度。其加工示意圖如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪秒娀鸹ㄕ渭夹g(shù)來(lái)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(shù)據(jù)分析及分析

在實(shí)驗(yàn)的初始階段，采用低電壓（120V）和微量進(jìn)給進(jìn)行加工。在進(jìn)給率方面，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明在初始加工階段采用1/4格（每格為10μm）的進(jìn)給速度是最佳的。同一占空比（4：4）下不同的進(jìn)量對(duì)電流的影響：當(dāng)進(jìn)給量為1/4格時(shí)電流相對(duì)較穩(wěn)定在一數(shù)值范圍內(nèi)，這樣加工過(guò)程穩(wěn)定。故加工初始階段采用每次1/4格的進(jìn)給。每一次進(jìn)給，電流都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最大值，當(dāng)電流恢復(fù)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，并在這個(gè)數(shù)值的上下波動(dòng)時(shí)，可以進(jìn)行下一次的進(jìn)給?？紤]到效率問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)證明采用高電壓時(shí)電流很大，而且很不穩(wěn)定，電流的波動(dòng)較大。當(dāng)保持同一進(jìn)給率（1/4格）時(shí)，當(dāng)占空比為4：1時(shí)效率最高。

隨著電火花加工的進(jìn)行，砂輪表面被逐漸的蝕除，在加工深度進(jìn)行到1.2個(gè)毫米左右時(shí)，熔化層的面積較大。這個(gè)時(shí)候火花放電穩(wěn)定，電火花呈斜線(xiàn)狀，效果比較好，這個(gè)時(shí)候可以考慮加大電壓到160V進(jìn)行加工，相應(yīng)的進(jìn)給量也可以適當(dāng)?shù)脑龃蟮?/3-1/2格。當(dāng)給量為1/3～1/2格時(shí)電流較穩(wěn)定，波動(dòng)不大。在加工中期的穩(wěn)定階段采用每次1/3～1/2格的進(jìn)給速度。當(dāng)進(jìn)給為1/2格時(shí)的加工效率最高、耗費(fèi)時(shí)間最少。

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

整形完成后的電極圖片如圖3所示：

圖2 成型加工原理示意圖

圖3 加工后的電極

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后考慮到測(cè)量砂輪和電極的廓形，用MATLAB軟件進(jìn)行圖形處理得到了砂輪和電極的廓形。如圖4所示：

圖4 經(jīng)過(guò)MATLAB處理后的電極廓形

3 結(jié)論

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，可以總結(jié)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(shí)驗(yàn)前期采用低電壓120V、微量進(jìn)給1/4、占空比4：1來(lái)進(jìn)行電火花整形。在加工中期采用高電壓160V、進(jìn)給量為1/3～1/2來(lái)進(jìn)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(jìn)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(dá)到最高最好。

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

作者簡(jiǎn)介：錢(qián)立鋒（1979-），男,浙江紹興人，工程師，研究方向：紡織機(jī)械。