电火花成型修整加工工艺的研究

钱立锋+陈文海

摘 要：本文简要的阐述了课题研究的背景和意义；对电火花整形加工技术作了全面的论述；研究了电火花成型技术；研究了电火花加工原理；对电火花成型加工工艺实验做了系统的分析。

关键词：电火花整形；工作电极；电解液；效率和精度

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

长期以来困扰电火花成型加工技术推广应用的内因是：由于加工对象日趋复杂，操作者对设定加工参数以及保持加工过程的稳定可靠感到越来越难，生产厂虽然也提供一些成套参数，但距离实用的要求还有一定差距，在电极的损耗、尺力精度、表面粗糙度、安全系数、加工效率等等指标之间如何取得平衡，达到要求的权衡序列，那就更加困难。作为一种精加工手段，我们还要进一步去研究。

1 电火花加工技术

1.1 电火花加工原理

脉冲发生器l是利用电容器C的充电放电，把直流电转变为脉冲电流，电流经过限流电阻R逐渐充集储存在电容器C上。电容器上的电压逐渐升高，当它升高到足以使工具电极3和工件4之间的电极间隙火花放电击穿时，电容器上储存的绝大部分能量在电极间隙内瞬时放出，达到很高的电流密度，产生极高的温度（10000℃左右），足以使局部表面熔化和气化，形成凹坑。电容器止的电能瞬时放完后，工具电极和工件间的绝缘介质立即恢复绝缘状态，从而把放电电路切断，这时又经过电阻重新充电，如此循环不已。上述过程由电火花成型加工设备综合实现。

2 电火花成型加工工艺分析

2.1 实验准备及介绍

仪器设备：MM7120A精密卧轴矩台平面磨床、ELID镜面磨削高频脉冲电源

实验材料：金刚石砂轮、工具电极

2.2 电火花整形加工工艺实验

由于电火花整形过程中，砂轮与工具电极不接触，砂轮不受修整力作用，从而避免了接触式修整时出现的振颤现象，因此可以达到很高的整形精度。其加工示意图如图2所示。

实验目的：利用电火花整形技术来修整金刚石砂轮，使砂轮与电极的廓形想匹配。最后使用这样的砂轮去磨削工件，得到与电极相似形状的工件。

2.3 数据分析及分析

在实验的初始阶段，采用低电压（120V）和微量进给进行加工。在进给率方面，经过实验证明在初始加工阶段采用1/4格（每格为10μm）的进给速度是最佳的。同一占空比（4：4）下不同的进量对电流的影响：当进给量为1/4格时电流相对较稳定在一数值范围内，这样加工过程稳定。故加工初始阶段采用每次1/4格的进给。每一次进给，电流都会出现一个最大值，当电流恢复到一个稳定状态时，并在这个数值的上下波动时，可以进行下一次的进给。考虑到效率问题，实验证明采用高电压时电流很大，而且很不稳定，电流的波动较大。当保持同一进给率（1/4格）时，当占空比为4：1时效率最高。

随着电火花加工的进行，砂轮表面被逐渐的蚀除，在加工深度进行到1.2个毫米左右时，熔化层的面积较大。这个时候火花放电稳定，电火花呈斜线状，效果比较好，这个时候可以考虑加大电压到160V进行加工，相应的进给量也可以适当的增大到1/3-1/2格。当给量为1/3～1/2格时电流较稳定，波动不大。在加工中期的稳定阶段采用每次1/3～1/2格的进给速度。当进给为1/2格时的加工效率最高、耗费时间最少。

进行到加工后期时，为了保证砂轮的表面精度，要采用精加工，大概每次进给1/5格左右。占空比为为1：4，电压为120V，每进给一次观察电火花现象，就是让电火花放电进行的更充分，达到精加工的效果。

整形完成后的电极图片如图3所示：

实验结束后考虑到测量砂轮和电极的廓形，用MATLAB软件进行图形处理得到了砂轮和电极的廓形。如图4所示：

3 结论

在这个实验中，可以总结出最佳电火花加工条件，可以为以后的电火花加工提供较好的前提条件。实验前期采用低电压120V、微量进给1/4、占空比4：1来进行电火花整形。在加工中期采用高电压160V、进给量为1/3～1/2来进行加工。在最后的精加工阶段采用低电压120V、占空比为1：4、进给量为1/4～1/5。采用以上这种方案可以使电火花整形的效率和精度达到最高最好。

作者简介：钱立锋（1979-），男，浙江绍兴人，工程师，研究方向：纺织机械。