【正文】 3．在實際加工中如何處理加工速度、電極損耗、表面粗糙度之間的矛盾關系？ 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 。 在加工中及時更換電極 ， 當電極絕對損耗量達到一定程度時 ， 及時更換 ， 以保證良好的加工質量 。 因此 ， 在工件型腔電火花加工中 ， 有必要先用機械加工方法去除大部分加工量 ， 使各部分余量均勻 ， 從而大幅度提高工件的加工效率 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 (2) 先用機械加工去除大量的材料 ， 再用電火花加工保證加工精度和加工質量 。 中 、 精加工雖然工具電極相對損耗大 ， 但在一般情況下 ， 中 、 精加工余量僅占全部加工量的極小部分 ， 故工具電極的絕對損耗極小 。 粗加工用以蝕除大部分加工余量 ， 使型腔按預留量接近尺寸要求；中加工用以提高工件表面粗糙度等級 ， 并使型腔基本達到要求 ，一般加工量不大；精加工主要保證最后加工出的工件達到要求的尺寸與粗糙度 。 加工速度 電極損耗 表面粗糙度值 備 注 峰值電流 ? ↑ ↑ ↑ 加工間隙↑，型腔加工錐度↑ 脈沖寬度 ? ↑ ↓ ↑ 加工間隙↑，加工穩(wěn)定性↑ 脈沖間歇 ? ↓ ↑ ○ 加工穩(wěn)定性↑ 介質清潔度↑ 中粗加工↓精加工↑ ○ ○ 穩(wěn)定性↑ 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 在電火花加工中 ， 如何合理地制定電火花加工工藝呢 ？如何用最快的速度加工出最佳質量的產(chǎn)品呢 ？ 一般來說 ，主要采用兩種方法來處理：第一 ， 先主后次 ， 如在用電火花加工去除斷在工件中的鉆頭 、 絲錐時 ， 應優(yōu)先保證速度 ，因為此時工件的表面粗糙度 、 電極損耗已經(jīng)不重要了；第二 ， 采用各種手段 ， 兼顧各方面 。 表 32簡單列舉了一些參數(shù)對工藝的影響 。工作液中混入易燃微粒也會使加工難以進行 。 6． 加工形狀 形狀復雜 (具有內(nèi)外尖角 、 窄縫 、 深孔等 )的工件加工不易穩(wěn)定 ， 其他如電極或工件松動 、 燒弧痕跡未清除 、 工件或電極帶磁性等均會引起加工不穩(wěn)定 。 4． 電極材料及工件材料 對于鋼工件 ， 各種電極材料的加工穩(wěn)定性好壞次序如下： 紫銅 (銅鎢合金 、 銀鎢合金 ) 銅合金 (包括黃銅 ) 石墨 鑄鐵 不相同的鋼 相同的鋼； 淬火鋼比不淬火鋼工件加工時穩(wěn)定性好；硬質合金 、 鑄鐵 、 鐵合金 、 磁鋼等工件的加工穩(wěn)定性差 。 在用弱規(guī)準加工工件時必須采取各種方法保證排屑良好 ， 實現(xiàn)穩(wěn)定加工 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 3． 蝕除物的排除情況 良好的排屑是保證加工穩(wěn)定的重要條件 。 2． 電極進給速度 電極的進給速度與工件的蝕除速度應相適應 ， 這樣才能使加工穩(wěn)定進行 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 對每種電極材料對 ， 必須有合適的加工波形和適當?shù)膿舸╇妷?， 才能實現(xiàn)穩(wěn)定加工 。 ti/Ip很大的規(guī)準比 ti/Ip較小的規(guī)準加工穩(wěn)定性差 。 脈沖間隔太小常易引起加工不穩(wěn) 。但是 ， 當加工面積很小時 ， 不能用很強的規(guī)準加工 。 加工的穩(wěn)定性不僅關系到加工的速度 ， 而且關系到加工的質量 。采用小的加工規(guī)準是減小殘余拉應力的有力措施。 3) 疲勞性能 電火花加工后，工件表面變化層金相組織的變化，會使耐疲勞性能比機械加工表面低許多倍。 殘余應力的大小和分布 ，主要與材料在加工前熱處理的狀態(tài)及加工時的脈沖能量有關 。 但對于滾動摩擦 ， 由于是交變載荷 ，尤其是干摩擦 ， 因熔化層和基體結合不牢固 ， 容易剝落而磨損 ， 因此 ， 有些要求較高的模具需把電火花加工后的表面變化層要預先研磨掉 。 加工后表面層的顯微硬度一般比較高 ， 但由于加工電參數(shù) 、冷卻條件及工件材料熱處理狀況不同 ， 有時顯微硬度會降低 。脈沖能量愈大，顯微裂紋愈寬愈深；脈沖能量很小時，一般不會出現(xiàn)顯微裂紋。由于淬火鋼表面殘余拉應力比未淬火鋼大，故淬火鋼的熱處理質量不高時，更容易產(chǎn)生裂紋。在脈沖能量較大時，表面層甚至出現(xiàn)細微裂紋，裂紋主要產(chǎn)生在熔化層，只有脈沖能量很大時才擴展到熱影響層。 對淬火鋼將產(chǎn)生二次淬火區(qū) 、 高溫回火區(qū)和低溫回火區(qū)；對未淬火鋼而言主要是產(chǎn)生淬火區(qū) 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 2) 熱影響層 熱影響層位于熔化層和基體之間 ， 熱影響層的金屬被熔化 ， 只是受熱的影響而沒有發(fā)生金相組織變化 ，它與基體沒有明顯的界限 。 熔化層中有滲碳 、 滲金屬 、 氣孔及其他夾雜物 。 對于碳鋼來說 ， 熔化層在金相照片上呈現(xiàn)白色 ， 故又稱為白層 。這種表面變化層的厚度大約在 ～ mm之間 ， 一般將其分為熔化層和熱影響層 ， 如圖 323所示 。 因此 ， 電極的損耗也必然從端面底部向上逐漸減少 ， 從而形成了損耗錐度 (如圖 322所示 )， 工具電極的損耗錐度反映到工件上是加工斜度 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 圖 321 沖油方式對電極端部損耗的影響 工件123工具x 1— 電極無損耗時的工具輪廓線；2— 電極有損耗而不考慮二次放電時的工件輪廓線；3— 實際工件輪廓線遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 3． 工具電極的損耗 在電火花加工中 ， 隨著加工深度的不斷增加 ， 工具電極進入放電區(qū)域的時間是從端部向上逐漸減少的 。 2． 加工斜度 電火花加工時，產(chǎn)生斜度的情況如圖 321所示。 因此 ， 為了減少加工尺寸誤差 ， 應該采用較弱小的加工規(guī)準 ， 縮小放電間隙 ，另外還必須盡可能使加工過程穩(wěn)定 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 間隙大小對形狀精度也有影響 ， 間隙越大 ， 則復制精度越差 ， 特別是對復雜形狀的加工表面 。 如果加工過程中放電間隙是常數(shù) ， 根據(jù)工件加工表面的尺寸 、 形狀可以預先對工具尺寸 、 形狀進行修正 。影響精度的因素很多 ， 這里重點探討與電火花加工工藝有關的因素 。因為工作液中含蝕除產(chǎn)物等雜質越多，越容易發(fā)生積炭等不利狀況，從而影響表面粗糙度。 由于電極的相對運動 ， 工件側邊的表面粗糙度值比端面小 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 工具電極表面的粗糙度值大小也影響工件的加工表面粗糙度值 。 在脈沖寬度一定的條件下 ， 隨著峰值電流的增加 ， 單個脈沖能量也增加 ， 表面粗糙度就變差 。 若把粗糙度值大小簡單地看成與電蝕凹坑的深度成正比 ， 則電火花加工表面粗糙度隨單個脈沖能量的增加而增大 。 尤其對于高速 、 高壓條件下工作的模具和零件 ， 其表面粗糙度往往決定其使用性能和使用壽命 。 在相同表面粗糙度的情況下 ， 電加工表面比機加工表面亮度低 。損耗較大的規(guī)準加工時，二次放電會使損耗增加 在許可條件下，最好不采用強迫沖 ( 抽 ) 油 表 31 影響電極損耗的因素 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 影響表面粗糙度的主要因素 表面粗糙度是指加工表面上的微觀幾何形狀誤差 。應根據(jù)不同電源、不同電規(guī)準、不同工作液、不同電極材料、不同工件材料，選擇合適的極性 一般脈寬大時用正極性，小時用負極性，鋼電極用負極性 表 31 影響電極損耗的因素 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 電極材料 常用電極材料中黃銅的損耗最大，紫銅、鑄鐵、鋼次之，石墨和銅鎢、銀鎢合金較小。 影響電極損耗的因素較多，現(xiàn)總結為表 31。 在實際中首先加工主型腔 (如圖 320(b)所示 )， 再用小電極加工副型腔 (如圖 320(c)所示 )。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 圖 319 沖油方式對電極端部損耗的影響 沖油 抽油遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 3) 電極的形狀和尺寸的影響 在電極材料 、 電參數(shù)和其他工藝條件完全相同的情況下 ， 電極的形狀和尺寸對電極損耗影響也很大 (如電極的尖角 、 棱邊 、 薄片等 )。 實踐證明 ， 當油孔的位置與電極的形狀對稱時用交替沖油和抽油的方法 ， 可使沖油或抽油所造成的電極端面形狀的缺陷互相抵消 ， 得到較平整的端面 。 沖油時電極損耗呈凹形端面 ， 抽油時則形成凸形端面 (如圖 319所示 )。 加工本身較易進行且穩(wěn)定的電火花加工 ， 不宜采用沖 、抽油；若非采用沖 、 抽油不可的電火花加工 ， 也應注意沖 、抽油壓力維持在較小的范圍內(nèi) 。 如用石墨電極加工時 ， 電極損耗受沖油壓力的影響較??；而紫銅電極損耗受沖油壓力的影響較大 。 因為強迫沖油或抽油會使加工間隙的排屑和消電離速度加快 ， 這樣減弱了電極上的 “ 覆蓋效應 ” 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 圖 317 加工面積對電極相對損耗的影響 0 1000 2023 3000 4000 A / mm2? / %123電極 —Cu工件 —CrWMnti＝ 1200 ? s ＝ 48 Ae?i遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 2) 沖油或抽油的影響 (如圖 318所示 ) 由前面所述 ， 對形狀復雜 、 深度較大的型孔或型腔進行加工時 ， 若采用適當?shù)臎_油或抽油的方法進行排屑 ， 有助于提高加工速度 。 當電極相對損耗小于 l%， 并隨著加工面積的繼續(xù)增大 ，電極損耗減小的趨勢越來越慢 。 但在鋼電極加工鋼時 ， 無論粗加工或精加工都要用負極性 ， 否則電極損耗將大大增加 。 當脈沖寬度 ti小于某一數(shù)值時 ， 正極性損耗小于負極性損耗；反之 ， 當脈沖寬度 ti大于某一數(shù)值時 ， 負極性損耗小于正極性損耗 。 尤其是粗規(guī)準 、 大電流加工時 ， 更應注意 。 因為脈沖間隔加大 ， 引起放電間隙中介質消電離狀態(tài)的變化 ， 使電極上的 “ 覆蓋效應 ” 減少 。 只有脈沖寬度和峰值電流保持一定關系 ， 才能實現(xiàn)低損耗加工 。 因此 ，對一些不適宜用長脈沖寬度粗加工而又要求損耗小的工件 ， 應使用窄脈沖寬度 、 低峰值電流的方法 。 圖 314是峰值電流對電極相對損耗的影響 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 2) 峰值電流的影響 對于一定的脈沖寬度 ， 加工時的峰值電流不同 ， 電極損耗也不同 。 但如這種飛濺沉積的量大于電極本身損耗 ， 就會破壞電極的形狀和尺寸 ， 影響加工效果；如飛濺沉積的量恰好等于電極的損耗 ， 兩者達到動態(tài)平衡 ，則可得到無損耗加工 。 遼 陽 職 業(yè) 技 術 學 院 (2) 脈沖寬度增大 ， 電極 “ 覆蓋效應 ” 增加 ， 也減少了電極損耗 。