電極材料對電火花加工質(zhì)量影響的分析

1、工藝與檢測TechnologyandTest電極材料對電火花加工質(zhì)量影響的分析魏引煥張曉燕(陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,陜西咸陽712081)摘要:對電火花加工中電極材料的合理選取作了詳細(xì)的分析和探討,并用實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了電極材料性能對加工質(zhì)量的影響,說明了電極材料是影響電火花加工質(zhì)量的一個(gè)重要因素。關(guān)鍵詞:電火花加工電極材料電極損耗加工質(zhì)量AnalysisontheInfluencesofElectrodeMaterialinEDMonManufacturingQualityWEIYinhuan,ZHANGXiaoyancharacterswereof.Accordingtothis,theel

2、ectrodematerialisanimpor2tantqualityinEDM.Keywords:EDM;ElectrodeWearing-out;ManufactuingQuality1問題的提出用于電火花加工的電極有銅、石墨、鋼以及銅鎢合精加工時(shí)損耗較大,但可通過減小精加工余量或改變主軸抬刀比、調(diào)整沖油壓力以及適當(dāng)增大脈間值來控制拉弧產(chǎn)生,從而降低電極損耗,提高加工質(zhì)量。表1石金等,它們能對碳素鋼、工具鋼、合金鋼、淬火鋼、硬質(zhì)合金及其它高硬度金屬材料進(jìn)行放電加工,可加工沖壓模(落料模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模)、型腔模(精鍛模、壓注模、注塑模等)以及各種零件的坐標(biāo)孔及復(fù)雜的異型曲面。在實(shí)際加工中

3、,電極材料選取不當(dāng),將加速電極的損耗程度,影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。石墨、紫銅電極性能對比墨精加工紫銅電極損耗大中、粗加工加工速度快,是銅的1.53倍切削加工性能好,切削抗力為銅的1/4,加工能率為銅的2倍輕量化,密度為銅的1/5,可用于大型電極表面處理容易,可用砂紙簡單處理加工紋路耐高溫、升高溫度為365,高溫條件下不易軟化,脆性大加工精度高熱膨脹系數(shù)為銅的1/4電極損耗小較慢較差密度大,用于小型復(fù)雜形狀的電極不容易較石墨差較石墨差較大2電極材料性能對加工質(zhì)量的影響石墨電極與紫銅電極在電火花加工中的利弊從表1可以看出,在長脈沖負(fù)極加工中,若選用石墨材料作工具電極,加工性能較好,電極損耗也小,而且

4、在長脈沖粗加工中石墨電極能吸附游離的碳來補(bǔ)償電極的損耗,生產(chǎn)率較高。另外石墨電極機(jī)械加工容易,也易修正。因此,在寬脈沖粗加工中,選用石墨作工具電極較為理想。但在精加工時(shí),石墨電極損耗則較大,且容易產(chǎn)生電弧,燒傷加工面。所以,在窄脈沖正極加工時(shí),不宜采用石墨作工具電極。若受加工條件限制,必須要用石墨作工具電極時(shí),則在加工中應(yīng)配有短路快速切斷裝置,方能抑制拉弧現(xiàn)象。所以,精加工中,選取紫銅作工具電極為好。因?yàn)樽香~具有良好的導(dǎo)電性和加工穩(wěn)定性,且容易加工,加工中電極損耗相對鋼、石墨要小。盡管相對粗加工而言,紫銅電極在642.2“鋼打鋼”沖模加工在冷沖模電火花加工中,一般選用鑄鐵或鋼作為工具電極,這樣

5、可以方便地采用成形磨削方法制作電極,提高生產(chǎn)率。在傳統(tǒng)的電火花穿孔加工中,往往采用“鋼打鋼”,即用鋼凸模作為電極直接加工凹模(如圖1所示),加工時(shí)將凹模刃口朝下形成向上的“喇叭(此喇叭口有利口”,加工后將工件翻過來使“喇叭口”于沖模落料)向下作為凹模,電極也倒過來將損耗部TechnologyandTest工藝與檢測分切除后作為凸模;配合間隙靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)控制火花放電間隙來保證。這樣,電火花加工后的凹模就可以不經(jīng)任何修正而直接與凸模配合。顯然這種方法可以獲得均勻的配合間隙,鉗工工作量少,工件可以在淬火后加工,避免了熱處理變形等問題。但是由于工具電極和工件都是磁性材料,電極間容易產(chǎn)生磁性。盡管加工

6、中采用的是脈沖電源能夠降低電極間磁性,但電蝕下來的金屬屑仍容易被吸附在電極放電間隙的磁場中而形成不穩(wěn)定的二次放電,使加工過程很不穩(wěn)定。所以在“鋼打鋼”加工時(shí),要避免選用同一種型號(hào)的鋼材。電極材料最好選用高碳鋼,如:T8A,T10A,并在使用前進(jìn)行退磁處理。被加工的鋼材經(jīng)熱處理后也需進(jìn)行除銹和退磁擇下沖油,環(huán),減小二次放電機(jī)率。500s),選用紫銅作工具電極時(shí)電極損耗可低于1%。而在長脈沖負(fù)極加工中,加工型腔常選用石墨作為工具電極。因?yàn)槭姌O成形磨削容易,密度小,并且它能吸附游離的碳來補(bǔ)償電極的損耗,尤其在寬脈沖大電流的情況下具有更小的電極損耗。所以在長脈沖負(fù)極加工中,為實(shí)現(xiàn)"高效率

7、低損耗加工",常選用石墨作工具電極。但由于它的機(jī)械強(qiáng)度差,制造精度難以保證,精加工時(shí)容易引起穩(wěn)定電弧使工件燒傷,為此,精加工時(shí)不宜選用石墨作工具電極。電火花加工細(xì)長盲孔時(shí),由于加工面積小,深度大,電蝕產(chǎn)物積聚,排屑不良,往往隨著深度的加大而使加工速度和穩(wěn)定性降低,在電火花加工中稱為“深度效應(yīng)”。由于電極截面積小容易變形,所以從“深度效應(yīng)”和電極裝夾角度考慮,應(yīng)選黃銅作為工具電極。因?yàn)辄S銅電極剛性好于紫銅,且在相同規(guī)準(zhǔn)下長時(shí)間加工穩(wěn)定性好于紫銅,同時(shí)也能獲得較好的粗糙度。但是,由于電極截面積小不易散熱,而與紫銅相比黃銅電極的導(dǎo)電性差,電極損耗較大,容易產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。所以從這一點(diǎn)考慮應(yīng)選

8、用紫銅作為工具電極。雖然紫銅的機(jī)械強(qiáng)度低于黃銅不宜直接夾持,但可在電極背部攻絲,配以螺桿來進(jìn)行夾持,在加工中調(diào)節(jié)好粗、中、精規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換和加工參數(shù)的匹配,通過主軸伺服進(jìn)給對盲孔底部進(jìn)行精加工修光,通過平動(dòng)頭或數(shù)控?fù)u動(dòng)工藝對盲孔側(cè)壁修光,當(dāng)加工到一定深度后再調(diào)整定時(shí)抬刀比進(jìn)行排屑。所以,細(xì)長盲孔的加工,除了選擇好電極材料和加工參數(shù)外,還應(yīng)調(diào)節(jié)好非電參數(shù)指標(biāo)(沖油、抽油、抬刀頻率、平動(dòng)方式和平動(dòng)量大小),方能確保細(xì)長型腔的加工質(zhì)量。而黃銅電極在實(shí)際加工中,常常僅用作電火花穿孔加工。當(dāng)然,細(xì)長盲孔加工653電極材料選取原則由于加工的型腔各異,無論在尺寸或形狀上差異型腔模加工包括鍛模、壓鑄模、膠木模、塑料模、擠壓模。它們的加工比較困難,主要因?yàn)槭敲た准庸?工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排除條件差,工具電極損耗后無法靠主軸進(jìn)給補(bǔ)償,金屬蝕出量大,加工面積變化大,加工過程中電規(guī)準(zhǔn)的變化范圍也較大。由于型腔復(fù)雜,電極損耗不均勻,對加工精度影響也很大。因此,對型腔模的電火花加工,既要求蝕除量大,加工速度高,又要求電極損耗低,并保證所要求的精度和表面粗糙度。為此在中、精規(guī)準(zhǔn)加工中,常選用紫銅作為工具電極,以提高加工質(zhì)量