【正文】 400ti＝ 50 ? svw / (mm3 / min)ti＝200 ?st i＝1000 ?sie / A^圖 37 峰值電流與加工速度的關(guān)系曲線 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 非電參數(shù)的影響 1． 加工面積的影響 圖 38是加工面積和加工速度的關(guān)系曲線 。 為便于排屑 ， 一般都采用沖油 (或抽油 )和電極抬起的辦法 。在定時(shí)“拾刀”狀態(tài)，會(huì)發(fā)生放電間隙狀況良好無需“拾刀”而電極卻照樣抬起的情況，也會(huì)出現(xiàn)當(dāng)放電間隙的電蝕產(chǎn)物積聚較多急需“拾刀”時(shí)而“抬刀”時(shí)間未到卻不“抬刀”的情況。 同時(shí) ， 采用自適應(yīng) “ 拾刀 ” ， 加工工件質(zhì)量好 ， 不易出現(xiàn)拉弧燒傷 。 若型腔較深或加工面積較大 ， 沖 (抽 )油壓力要相應(yīng)增大 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 圖 310為抬刀方式對(duì)加工速度的影響 。 從圖 311還可看出 ， 在同樣加工條件和加工極性情況下 ，采用不同的電極材料 ， 加工速度也不相同 。 如加工硬質(zhì)合金鋼比加工碳素鋼的速度要低 40～60％ 。 在加工中采用長度相對(duì)損耗比較直觀 ， 測量較為方便 (如圖 312所示 )， 但由于電極部位不同 ， 損耗不同 ， 因此長度相對(duì)損耗還分為端面損耗 、 邊損耗 、 角損耗 。 所以精加工時(shí)的電極損耗比粗加工時(shí)的電極損耗大 。 用紫銅電極加工鋼時(shí) ， 隨著峰值電流的增加 ， 電極損耗也增加 。 隨著脈沖間隔的減小 ， 電極損耗也隨之減少 ， 但超過一定限度 ， 放電間隙將來不及消電離而造成拉弧燒傷 ， 反而影響正常加工的進(jìn)行 。 當(dāng)加工面積過小時(shí) ，則隨著加工面積的減小而電極損耗急劇增加 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 圖 318 沖油壓力對(duì)電極相對(duì)損耗的影響 0 12? / %紫銅石墨P / (kg / c m2)遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 沖 、 抽油方式對(duì)電極損耗無明顯影響 ， 但對(duì)電極端面損耗的均勻性有較大區(qū)別 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 圖 320 分解電極圖 ( a ) 型腔 ( b ) 加工主型腔 ( c ) 加工副型腔遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 4) 工具電極材料的影響 工具電極損耗與其材料有關(guān) ， 損耗的大致順序如下：銀鎢合金 銅鎢合金 石墨 (粗規(guī)準(zhǔn) ) 紫銅 鋼 鑄鐵 黃銅 鋁 。 工件的電火花加工表面粗糙度直接影響其使用性能 ， 如耐磨性 、 配合性質(zhì) 、 接觸剛度 、 疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性等 。 例如 ， 石墨電極表面比較粗糙 ， 因此它加工出的工件表面粗糙度值也大 。 但放電間隙是隨電參數(shù) 、 電極材料 、 工作液的絕緣性能等因素變化而變化的 ， 從而影響了加工精度 。實(shí)際上 ， 工件側(cè)壁主要是靠工具電極底部端面的周邊加工出來的 。 熔化層厚度隨脈沖能量增大而變厚 ， 一般為 ～ mm。脈沖能量對(duì)顯微裂紋的影響是非常明顯的。因此對(duì)表面層質(zhì)量要求較高的工件 ， 應(yīng)盡量避免使用較大的加工規(guī)準(zhǔn) ， 同時(shí)在加工中一定要注意工件熱處理的質(zhì)量 ， 以減少工件表面的殘余應(yīng)力 。 另外 ， 加工硬質(zhì)合金不能用太強(qiáng)的規(guī)準(zhǔn)加工 。 進(jìn)給速度大于蝕除速度時(shí) ， 加工不易穩(wěn)定 。 另外 ， 隨著加工深度的增加 ， 加工變得不穩(wěn)定 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 在加工時(shí) ， 首先通過粗加工 ， 高速去除大量金屬 ，這是通過大功率 、 低損耗的粗加工規(guī)準(zhǔn)解決的；其次 ，通過中 、 精加工保證加工的精度和表面質(zhì)量 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 習(xí)題 1． 什么是極性效應(yīng) ？ 在電火花加工中如何充分利用極性效應(yīng) ？ 2． 什么是覆蓋效應(yīng) ？ 請(qǐng)舉例說明覆蓋效應(yīng)的用途 。 電火花成型加工的材料去除率還不能與機(jī)械加工相比 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 表 32 常用參數(shù)對(duì)工藝的影響 注：○表示影響較小， ↓表示降低或減小， ↑表示增大。 沖油壓力不合適也會(huì)造成加工不穩(wěn)定 。 當(dāng) ti/Ip大到一定數(shù)值后 ， 加工很難進(jìn)行 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 電火花加工的穩(wěn)定性 在電火花加工中 ， 加工的穩(wěn)定性是一個(gè)很重要的概念 。 一般來說 ， 電火花加工表面外層的硬度比較高 ， 耐磨性好 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 3) 顯微裂紋 電火花加工中，加工表面層受高溫作用后又迅速冷卻而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 圖 323 電火花加工表面變化層 基體金屬熱影響層熔化層電火花加工表面遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 1) 熔化層 熔化層位于電火花加工后工件表面的最上層 ， 它被電火花脈沖放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫所熔化 ， 又受到周圍工作液介質(zhì)的快速冷卻作用而凝固 。 放電間隙在精加工時(shí)一般為 ～ mm， 粗加工時(shí)可達(dá) mm以上 (單邊 )。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 影響加工精度的主要因素 電加工精度包括尺寸精度和仿型精度 (或形狀精度 )。 當(dāng)峰值電流一定時(shí) ， 脈沖寬度越大 ， 單個(gè)脈沖的能量就大 ， 放電腐蝕的凹坑也越大 、 越深 ， 所以表面粗糙度就越差 。紫銅在一定的電規(guī)準(zhǔn)和工藝條件下，也可以得到低損耗加工 石墨做粗加工電極，紫銅做精加工電極 工件材料 加工硬質(zhì)合金工件時(shí)電極損耗比鋼工件大 用高壓脈沖加工或用水作工作液，在一定條件下可降低損耗 工 作 液 常用的煤油、機(jī)油獲得低損耗加工需具備一定的工藝條件；水和水溶液比煤油容易實(shí)現(xiàn)低損耗加工 ( 在一定條件下 ) ，如硬質(zhì)合金工件的低損耗加工，黃銅和鋼電極的低損耗加工 排屑條件和二次放電 在損耗較小的加工時(shí)，排屑條件愈好則損 耗愈大，如紫銅，有些電極材料則對(duì)此不敏感，如石墨。 另外 ， 采用脈動(dòng)沖油 (沖油不連續(xù) )或抽油比連續(xù)的沖油或抽油的效果好 。 當(dāng)然 ，不同的工具電極材料對(duì)沖油 、 抽油的敏感性不同 。 一般情況下 ，采用石墨電極和銅電極加工鋼時(shí) ， 粗加工用負(fù)極性 ， 精加工用正極性 。 由上可見 ， 脈沖寬度和峰值電流對(duì)電極損耗的影響效果是綜合性的 。 在加工中電蝕產(chǎn)物 (包括被熔化的金屬和工作液受熱分解的產(chǎn)物 )不斷沉積在電極表面 ， 對(duì)電極的損耗起補(bǔ)償作用 。除了充分利用電火花加工的極性效應(yīng)、覆蓋效應(yīng)及選擇合適的工具電極材料外，還可從改善工作液方面著手，實(shí)現(xiàn)電火花的低損耗加工。 在電火花成形加工中 ， 應(yīng)用最多的工作液是煤油 。 由上所述 ， 電極材料對(duì)電火花加工非常重要 ， 正確選擇電極材料是電火花加工首要考慮的問題 。 由圖 311可知 ， 采用石墨電極 ， 在同樣加工電流時(shí) ， 正極性比負(fù)極性加工速度高 。 為克服定時(shí) “ 抬刀 ” 的缺點(diǎn) ， 目前較先進(jìn)的電火花機(jī)床都采用了自適應(yīng) “ 抬刀 ” 功能 。 但對(duì)于較難排屑的加工 ， 不沖 (抽 )油或沖 (抽 )油壓力過小 ， 則因排屑不良產(chǎn)生的二次放電的機(jī)會(huì)明顯增多 ， 從而導(dǎo)致加工速度下降；但若沖油壓力過大 ，加工速度同樣會(huì)降低 。放電間隙狀態(tài)不好，電蝕產(chǎn)物堆積多，“抬刀”頻率自動(dòng)加快；當(dāng)放電間隙狀態(tài)好，電極就少抬起或不抬。 圖 3－ 9是沖油壓力和加工速度關(guān)系曲線 。 從圖 38可看出，峰值電流不同，最小臨界加工面積也不同。 因?yàn)榧哟蠓逯惦娏?，等于加大單個(gè)脈沖能量 ， 所以加工速度也就提高了 。這是因?yàn)閱蝹€(gè)脈沖能量雖然增大，但轉(zhuǎn)換的熱能有較大部分散失在電極與工件之中，不起蝕除作用。 一般電火花機(jī)床說明書上所指的最高加工速度是該機(jī)床在最佳狀態(tài)下所達(dá)到的 ， 在實(shí)際生產(chǎn)中的正常加工速度大大低于機(jī)床的最大加工速度 。 若采用酒精做工作液時(shí) ， 因?yàn)樘己谏闪繙p少 ， 上述情況會(huì)有好轉(zhuǎn) 。 (2) 加速電極間隙的冷卻和消電離過程，有助于防止出現(xiàn)破壞性電弧放電。 由上可見 ， 要提高電蝕量 ， 應(yīng)增加平均放電電流 、脈沖寬度及提高脈沖頻率 。 如工作液臟 、 電極截面面積較大 、 電極間隙較小 、加工狀態(tài)較穩(wěn)定等情況均有助于生成覆蓋層 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 此外，采用某些組合脈沖波加工，有助于覆蓋層的生成，其作用類似于減小脈沖間隔，并且可大大減少轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐男噪娀》烹姷奈ｋU(xiǎn)。 碳素層的生成條件主要有以下幾點(diǎn)： (1) 要有足夠高的溫度 。 圖 33 “正極性”接線法圖 脈沖電源工具電極工件電極－＋遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 34 “負(fù)極性”接線法 脈沖電源工具電極工件電極－＋遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 在實(shí)際加工中 ， 極性效應(yīng)受到電極及電極材料 、 加工介質(zhì) 、 電源種類 、 單個(gè)脈沖能量等多種因素的影響 ， 其中主要原因是脈沖寬度 。 電弧放電的波形特點(diǎn)是 td和高頻振蕩的小鋸齒基本消失 。 它比正常加工時(shí)的平均電流要大 20%～ 40%。 13． 開路電壓或峰值電壓 (V) 開路電壓是間隙開路和間隙擊穿之前 td時(shí)間內(nèi)電極間的最高電壓 (見圖 32)。 遼 陽 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 6． 擊穿延時(shí) td(μs) 從間隙兩端加上脈沖電壓后 ， 一般均要經(jīng)過一小段延續(xù)時(shí)間 td， 工作液介質(zhì)才能被擊穿放電 ， 這一小段時(shí)間 td稱為擊穿延時(shí) (見圖 32)。 3． 脈沖寬度 ti(μs) 脈沖寬度簡稱脈寬 (也常用 ON、 TON等符號(hào)表示 )，是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間 (如圖 32所示 )。為了防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續(xù)續(xù)的脈沖電壓波。 擊穿延時(shí) td與平均放電間隙的大小有關(guān) ， 工具欠進(jìn)給時(shí) ， 平均放電間隙變大 ， 平均擊穿延時(shí) td就大；反之 ， 工具過進(jìn)給時(shí) ， 放電間隙變小 ， td也就小 。 一般晶體管方波脈沖電源的峰值電壓 =60～ 80 V， 高低壓復(fù)合脈沖電源的高壓峰值電壓為175～ 300 V。 18． 峰值電流 (A) 峰值電流是間隙火花放電時(shí)脈沖電流的最大值 (瞬時(shí) )， 在日本 、 英國 、 美國常用 Ip表示 (見圖 32)。 5) 過渡電弧放電 (不穩(wěn)定電弧放電 ， 或稱不穩(wěn)定火花放電 ) 過渡電弧放電是正常火花放電與穩(wěn)定電弧放電的過渡狀態(tài)，是穩(wěn)定電弧放電的前兆。