精密儀器與特種加工-電火花加工

精密儀器與特種加工-電火花加工概述發(fā)展概況

20世紀(jì)40年代后期，前蘇聯(lián)科學(xué)家鮑·拉扎連科針對插頭或電器開關(guān)在閉合與斷開時經(jīng)常發(fā)生電火花燒蝕這一現(xiàn)象，經(jīng)過反復(fù)的試驗研究，他終于發(fā)明了電火花加工技術(shù)，把對人類有害的電火花燒蝕轉(zhuǎn)化為對人類有益的一種全新工藝方法。

實現(xiàn)電火花加工必須解決的問題工具電極和工件被加工表面之間保持一定的放電間隙火花放電是瞬時的脈沖性放電及時排出電蝕產(chǎn)物足夠高的電流密度通常幾微米至幾百微米ti=1~1000μsto=50~100μs絕緣強(qiáng)度103~107Ω·cm圖4.1電火花加工原理示意圖1—工件2—脈沖電源3—自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置4—工具5—工作液6—過濾器7—工作液泵工件1與工具4分別與脈沖電源2的兩輸出端相聯(lián)接。

自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置3（此處為電動機(jī)及絲桿螺母機(jī)構(gòu)）使工具和工件間經(jīng)常保持一很小的放電間隙。

當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便在當(dāng)時條件下相對某一間隙最小處或絕緣強(qiáng)度最低處擊穿介質(zhì)，在該局部產(chǎn)生火花放電，瞬時高溫使工具和工件表面都蝕除掉一小部分金屬，各自形成一個小凹坑，如圖4.1所示。圖4.1電火花加工表面局部放大圖1—凹坑2—凸邊脈沖放電結(jié)束后，經(jīng)過一段間隔時間t0，使工作液恢復(fù)絕緣后，第二個脈沖電壓又加到兩極上，又會在當(dāng)時極間距離相對最近或絕緣強(qiáng)度最弱處擊穿放電，又電蝕出一個小凹坑。左圖表示單個脈沖放電后的電蝕坑右圖表示多次脈沖放電后的電極表面這樣以相當(dāng)高的頻率，連續(xù)不斷地重復(fù)放電，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，就可將工具的形狀復(fù)制在工件上，加工出所需要的零件，整個加工表面將由無數(shù)個小凹坑所組成。

一電火花加工的機(jī)理

火花放電時，電極表面的金屬材料究竟是怎樣被蝕除下來的，這一微觀的物理過程即所謂的電火花加工機(jī)理，也就是電火花加工的物理本質(zhì)。

了解這一微觀過程，有助于掌握電火花加工的基本規(guī)律，才能對脈沖電源、進(jìn)給裝置、機(jī)床設(shè)備等提出合理的要求。

每次電火花腐蝕的微觀過程是電場力、磁力、熱力、流體動力、電化學(xué)和膠體化學(xué)等綜合作用的過程。這一過程大致可分為以下四個連續(xù)的階段：

極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道；介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、汽化熱膨脹；蝕除產(chǎn)物的拋出；極間介質(zhì)的消電離。極間介質(zhì)中存在許多雜質(zhì)1極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成氣體擊穿理論氣體擊穿的原因：一是氣體的介電常數(shù)小，因此氣泡中的電場強(qiáng)度比液體中的高；二是氣體的擊穿電場強(qiáng)度比液體低圖4-3極間放電電壓和電流波形a）電壓波形b）電流波形從雪崩電離開始，到建立放電通道的過程非常迅速，一般小于0.1μs，間隙電阻從絕緣狀況迅速降低到幾分之一歐姆，間隙電流迅速上升到最大值（幾安到幾百安）。由于通道直徑很小，所以通道中的電流密度可高達(dá)103～104A/mm2。間隙電壓則由擊穿電壓迅速下降到火花維持電壓（一般約為25V），電流則由0上升到某一峰值電流（圖4.3b中2～

3段）。1極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成火花維持電壓:火花維持電壓是電火花加工中每次火花擊穿后，在放電間隙上火花放電時的維持電壓，一般在25V左右，但它實際是一個高頻振蕩的電壓。影響電場強(qiáng)度的因素：初始電子和電場強(qiáng)度1極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成影響電場強(qiáng)度的因素：極間電壓和極間距離雪崩電離過程是由電子的運動決定的放電通道是由數(shù)量大體相等的帶正電（正離子）粒子和帶負(fù)電粒子（電子）以及中性粒子（原子或分子）組成的等離子體。2介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹帶電粒子高速運動相互碰撞，產(chǎn)生大量的熱，使通道溫度相當(dāng)高，通道中心溫度可高達(dá)10000°C以上。由于電子流動形成電流而產(chǎn)生磁場，磁場又反過來對電子流產(chǎn)生向心的磁壓縮效應(yīng)和周圍介質(zhì)慣性動力壓縮效應(yīng)的作用，通道瞬間擴(kuò)展受到很大阻力，故放電開始階段通道截面很小，電流密度高達(dá)105～107A/cm2,而通道內(nèi)由瞬時高溫?zé)崤蛎浶纬傻某跏級毫蛇_(dá)數(shù)十兆帕。高壓高溫的放電通道以及隨后瞬時氣化形成的氣體（以后發(fā)展成氣泡）急速擴(kuò)展，并產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的沖擊波向四周傳播。在放電過程中，同時還伴隨著一系列派生現(xiàn)象，其中有熱效應(yīng)、電磁效應(yīng)、光效應(yīng)、聲效應(yīng)及頻率范圍很寬的電磁波輻射和局部爆炸沖擊波等。放電通道在高溫的作用下，首先把工作液介質(zhì)氣化，進(jìn)而熱裂分解氣化（如煤油等碳?xì)浠衔锕ぷ饕海?，高溫后裂解為H2、C2H2、CH4、C2H4和游離碳等，水基工作液則熱分解為H2、O2的分子甚至原子等。2介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹圖4.4放電間隙狀況示意圖1—正極2—從正極上熔化并拋出金屬的區(qū)域3—放電通道4—氣泡5—在負(fù)極上熔化并拋出金屬的區(qū)域6—負(fù)極7—翻邊凸起

8—在工作液中凝固的微粒9—工作液10—放電形成的凹坑3蝕除產(chǎn)物的拋出電極材料拋出是在脈沖持續(xù)時間結(jié)束后的拋出1）脈沖消失后觀察到陽極射線流2）通道形成過程中通道中僅有氫氣存在通道的高溫高壓特性使相變區(qū)保持下來，通道消失后高溫高壓消失，相變區(qū)爆炸性釋放拋出材料為球形顆粒電極上形成放電痕，熔化層，熱影響層，材料基體

隨著脈沖電壓的下降，脈沖電流也迅速降為零，圖4.4中4～5段，標(biāo)志著一次脈沖放電結(jié)束。圖4.4極間放電電壓和電流波形a）電壓波形b）電流波形4極間介質(zhì)的消電離此后仍應(yīng)有一段間隔時間，使間隙介質(zhì)消電離，即放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子，恢復(fù)本次放電通道處間隙介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，以免下一次總是重復(fù)在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電，這樣可以保證在其他兩極相對最近處或電阻率最小處形成下一擊穿放電通道，這是電火花加工時所必須的放電點轉(zhuǎn)移原則。脈沖間隔的選擇：消電離時間，電蝕產(chǎn)物擴(kuò)散、排出放電區(qū)域的難易程度，放電通道的熱擴(kuò)散二電火花加工的特點及其應(yīng)用1.主要優(yōu)點（1）適合于任何難切削材料的加工（2）可以加工特殊及復(fù)雜形狀的表面和零件。（3）脈沖參數(shù)在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)2.加工的局限性①主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料。②加工速度慢。③存在電極損耗。超硬材料:聚晶金剛石,立方氮化硼電極材料多用紫銅或石墨工具電極 電火花加工用的工具是電火花放電時的電極之一，故稱為工具電極，有時簡稱電極。1電火花加工的特點2電火花加工工藝方法分類按工具電極的形狀，工具電極和工件相對運動的方式和用途的不同，大致可分為：電火花穿孔成形加工、電火花線切割、電火花磨削和鏜磨、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花高速小孔加工、電火花表面強(qiáng)化與刻字六大類。表4.1電火花加工工藝的分類情況及各類加工方法的主要特點和用途:P57第二節(jié)電火花加加工中的基本規(guī)律一、影響材料放電腐蝕的因素

1．極性效應(yīng)在電火花加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到不同程度的電蝕。即使是相同材料（例如鋼加工鋼），正、負(fù)電極的電蝕量也是不同的。這種單純由于正、負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。如果兩電極材料不同，則極性效應(yīng)更加明顯。在生產(chǎn)中，將工件接脈沖電源正極(工具電極接脈沖電源負(fù)極)的加工稱為正極性加工(如下圖所示)，反之稱為負(fù)極性加工(如下圖所示)。在電火花加工中極性效應(yīng)越顯著越好，這樣，可以把電蝕量小的一極作為工具電極，以減少工具電極的損耗。

1極性效應(yīng)

產(chǎn)生極性效應(yīng)的原因很復(fù)雜，對這一問題的籠統(tǒng)解釋是：在火花放電過程中，正、負(fù)電極表面分別受到負(fù)電子和正離子的撞擊和瞬時熱源的作用，在兩極表面所分配到的能量不一樣，因而熔化、氣化拋出的電蝕量也不一樣。在用窄脈沖（即放電持續(xù)時間較短）加工時，電子的撞擊作用大于離子的撞擊作用，正極的蝕除速度大于負(fù)極的蝕除速度，這時工件應(yīng)接正極。當(dāng)采用長脈沖（即放電持續(xù)時間較長）加工時，質(zhì)量和慣性大的正離子將有足夠的時間加速，到達(dá)并撞擊負(fù)極表面的離子數(shù)將隨放電時間的延長而增多；由于正離子的質(zhì)量大，對負(fù)極表面的撞擊破壞作用強(qiáng)，同時自由電子掙脫負(fù)極時要從負(fù)極獲取逸出功，而正離子到達(dá)負(fù)極后與電子結(jié)合釋放位能，故負(fù)極的蝕除速度將大于正極，這時工件應(yīng)接負(fù)極。

1．極性效應(yīng)近年來的生產(chǎn)實踐和研究結(jié)果表明，正的電極表面的吸附、覆蓋和鍍覆作用也是產(chǎn)生極性效應(yīng)的原因。例如：純銅作工具電極，吸附工作液中分解游離出來的碳微粒，形成碳黑膜（覆蓋層）減小電極損耗。

極性效應(yīng)除了受到脈寬、脈間的影響外，還有脈沖峰值電流、放電電壓、工作液以及電極對的材料等都會影響到極性效應(yīng)。其中主要原因是脈沖寬度。1．極性效應(yīng)對電蝕量的影響從提高加工生產(chǎn)率和減少工具損耗的角度來看，極性效應(yīng)愈顯著愈好，加工中必須充分利用極性效應(yīng)，最大限度地降低工具電極的損耗，當(dāng)用交變的脈沖電流加工時，單個脈沖的極效應(yīng)便相互抵消，增加了工具的損耗。因此，電火花加工一般都采用單向脈沖電源。

為了充分利用極性效應(yīng)，合理選用工具電極的材料，根據(jù)電極對材料的物理性能、加工要求選用最佳的電規(guī)準(zhǔn)，正確地選用加工極性，達(dá)到工件的蝕除速度最高，工具損耗盡可能小的目的。

2．電參數(shù)電參數(shù)主要是指電壓脈沖寬度ti、電流脈沖寬度te、脈沖間隔to、脈沖頻率?、峰值電流ie、開路電壓和脈沖的前沿上升率和后沿下降率。

對蝕除影響的綜合作用規(guī)律用脈沖能量的大小和變化率來描敘。

在電火花加工過程中，無論正極或負(fù)極都存在單個脈沖的蝕除量與單個脈沖能量在一定范圍內(nèi)成正比的關(guān)系。用公式表示為:q=KWM?фtv=q/t=KWM?ф式中:q—在t時間內(nèi)的總蝕除量（g或mm3）；ν—蝕除速度（g/min或mm3/min）,亦即工件生產(chǎn)率或工具損耗速度；WM—單個脈沖能量（J）；?—脈沖頻率（HZ）；t—加工時間（s）；K—與電極材料、脈沖參數(shù)、工作液等有關(guān)的工藝系數(shù)；

ф—有效脈沖利用率。2．電參數(shù)單個脈沖放電所釋放的能量取決于極間放電電壓、放電電流和放電持續(xù)時間，所以單個脈沖放電能量為:WM＝

式中te—單個脈沖實際放電時間（s）；WM—單個脈沖放電能量（J）。—放電間隙中隨時間而變化的電壓（V）；—放電間隙中隨時間而變化的電流（A）；2．電參數(shù)2．電參數(shù)火花維持電壓是一個與電極對材料和工作液種類有關(guān)的數(shù)值（煤油中純銅加工鋼為25V，石墨加工鋼為30-35V，乳化液中鉬絲加工鋼16-18V）正負(fù)極的電蝕量正比于平均放電電流的大小和電流脈寬；在通常的晶體管脈沖電源中，脈沖電流近似地為一矩形波，故當(dāng)純銅電極加工鋼時的單個脈沖能量為:WM＝（20-25）iete式中:ie—脈沖電流幅值（A）；te—電流脈寬（μs）。提高電蝕量和生產(chǎn)率的途徑在于：

√提高脈沖頻率，增加單個脈沖能量或者說增加平均放電電流（對矩形脈沖即為峰值電流）和脈沖寬度和減小脈沖間隔；√提高有關(guān)的工藝參數(shù)Ka、Kc。

在實際生產(chǎn)時要考慮到這些因素之間的相互制約關(guān)系和對其它工藝指標(biāo)的影響，例如脈沖間隔時間過短，將產(chǎn)生電弧放電；隨著單個脈沖能量的增加，加工表面粗糙度值也隨之增大等等。2．電參數(shù)３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)對電蝕量的影響所謂熱學(xué)常數(shù)，是指熔點、沸點（氣化點）、熱導(dǎo)率、比熱容、熔化熱、氣化熱等。

當(dāng)脈沖放電能量相同時，金屬的熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱愈高，電蝕量將愈少，愈難加工；

熱導(dǎo)率較大的金屬，會將瞬時產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)散失到其它部位，因而降低了本身的蝕除量。當(dāng)單個脈沖能量一定時，脈沖電流幅值愈小，脈沖寬度愈長，散失的熱量也愈多，從而使電蝕量減少；若脈沖寬度愈短，脈沖電流幅值愈大，由于熱量過于集中而來不及傳導(dǎo)擴(kuò)散，雖使散失的熱量減少，但拋出的金屬中氣化部分比例增大，多耗用了氣化熱，電蝕量也會降低。

因此，電極的蝕除量與電極材料的熱導(dǎo)率以及其它熱學(xué)常數(shù)、放電持續(xù)時間、單個脈沖能量等有密切關(guān)系。

３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)圖4.5不同材料加工時蝕除量與脈寬的關(guān)系圖4.5示意地描繪了在相同放電電流情況下，銅和鋼兩種材料的電蝕量與脈寬的關(guān)系。從圖中可知，當(dāng)采用不同的工具電極和工件材料時，選擇脈沖寬度在t’i附近時，再加以正確選擇極性，既可以獲得較高的生產(chǎn)率，又可以獲得較低的工具損耗，有利于實現(xiàn)“高效低損耗”加工。３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)對電蝕量的影響二電火花的加工速度和工具的損耗速度

電火花加工時，工具和工件同時遭到不同程度的電蝕，單位時間內(nèi)工件的電蝕量稱之為加工速度，亦即生產(chǎn)率；單位時間內(nèi)工具的電蝕量稱之為損耗速度，它們是一個問題的兩個方面。1.加工速度

電火花成形加工的加工速度，是指在一定電規(guī)準(zhǔn)下，單位時間內(nèi)工件被蝕除的體積V或質(zhì)量m。一般常用體積加工速度:Vw=V/T來表示單位為mm3/mim有時為了測量方便，也用質(zhì)量加工速:Vm=m/t表示單位為g/mim根據(jù)前面對電蝕量的討論，提高加工速度的途徑在于提高脈沖頻率?；增加單個脈沖能量WM；設(shè)法提高工藝系數(shù)K。同時還應(yīng)考慮這些因素間的相互制約關(guān)系和對其它工藝指標(biāo)的影響。提高工藝系數(shù)K的途徑很多。例如合理選用電極材料、電參數(shù)和工作液，改善工作液的循環(huán)過濾方式等，從而提高有效脈沖利用率，達(dá)到提高工藝系數(shù)K的目的。

液體介質(zhì)通常叫做工作液，對電蝕量的影響：(1)加速電蝕產(chǎn)物的排除。介電性能好，密度大的工作液有利于形成壓縮放電通道，提高放電的能量密度，強(qiáng)化電蝕產(chǎn)物的拋出效應(yīng)；(2)工作液的強(qiáng)迫循環(huán)和工具電極定時抬刀是及時轉(zhuǎn)移電蝕產(chǎn)物的有效途徑。1.加工速度工作液和穩(wěn)定性是影響材料轉(zhuǎn)移的主要因素如果加工面積較小，而采用的加工電流較大，也會使局部電蝕產(chǎn)物濃度過高，放電點不能分散轉(zhuǎn)移，放電后的余熱來不及傳播擴(kuò)散而積累起來，造成過熱，形成電弧，破壞加工的穩(wěn)定性。加工過程不穩(wěn)定將干擾以致破壞正常的火花放電，使有效脈沖利用率降低。隨著加工深度、加工面積的增加，或加工型面復(fù)雜程度的增加，都將不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響加工穩(wěn)定性和降低加工速度，嚴(yán)重時將造成結(jié)炭拉弧，使加工難以進(jìn)行。電極材料對加工穩(wěn)定性也有影響。用鋼電極加工鋼時不易穩(wěn)定，用純銅、黃銅電極加工鋼時則比較穩(wěn)定。脈沖電源的波形及其前后沿陡度影響著輸入能量的集中或分散程度，對電蝕量也有很大影響。加工過程的穩(wěn)定性1.加工速度脈沖電源的波形及其前后陡度影響輸入能量的集中和分散程度，對電蝕量也有很大影響。加工極性對穩(wěn)定性的影響：正極性加工有利于形成放電通道，從而提高加工穩(wěn)定性。。粗加工200-1000mm3/min，半精加工20-100mm3/min，精加工在10mm3/min.加工過程的穩(wěn)定性1.加工速度電火花成形的加工速度電極損耗是電火花成型加工中的重要工藝指標(biāo)。在生產(chǎn)中，衡量某種工具電極是否耐損耗，不只是看工具電極損耗速度Ve的絕對值大小，還要看同時達(dá)到的加工速度Vw，即每蝕除單位重量金屬工件時，工具相對損耗多少。因此，常用相對損耗或損耗比作為衡量工具電極耐損耗的指標(biāo)。

電極相對損耗θ：指工具電極損耗速度υe與工件損耗速度υw之百分比。即θ=Ve/Vw×100%2.工具的損耗速度2.工具的損耗速度鎢、鉬的熔點和沸點高，損耗小，但機(jī)械加工性能差，價格貴，主要用于線切割；銅的熔點低，導(dǎo)熱性好，損耗小，又能制成各種電極，常用于中、小型腔加工；石墨電極熱學(xué)性好，在常脈沖粗加工時能吸附游離的碳來補(bǔ)償電極損耗，廣泛的用于型腔加工；銅碳、銅鎢和銀鎢合金，導(dǎo)熱性好，熔點高，電極損耗小，但是價格昂貴，制造困難，用于精密電火花加工。。工具材料的選擇圖4.6脈沖寬度和極性與電極相對損耗的關(guān)系1—正極性加工；2—負(fù)極性加工

右圖是在工具電極為φ6mm的純銅，加工工件為鋼，工作液為煤油，矩形波脈沖電源，加工電流峰值為10A的試驗條件下得出的試驗曲線。由圖可見，當(dāng)峰值電流一定時，無論是正極性加工還是負(fù)極性加工，隨著脈沖寬度的增加電極相對損耗都在下降。負(fù)極性加工時，純銅電極的相對損耗隨脈沖寬度的增加而減少，當(dāng)脈沖寬度大于120后，電極相對損耗將小于1%，可以實現(xiàn)低損耗加工。如果采用正極性加工，不論采用哪一檔脈沖寬度，電極的相對損耗都難低于10%。然而在脈寬小于15的窄脈寬范圍內(nèi)，正極性加工的工具電極相對損耗比負(fù)極性加工小。但當(dāng)電極材料不同時，情況也不同。如何降低工具電極的相對損耗2.工具的損耗速度三影響加工精度的主要因素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)。影響精度的因素很多，放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定性和二次放電。1．放電間隙 電火花加工放電間隙對加工精度的影響表現(xiàn)：放電間隙的不穩(wěn)定性和間隙內(nèi)電場分布的不均勻性。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(yù)先對工具尺寸、形狀進(jìn)行修正。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。三影響加工精度的主要因素

間隙內(nèi)電場分布的不均勻性：復(fù)雜形狀的加工表面，棱角部位電場強(qiáng)度分布不均，間隙越大，影響越嚴(yán)重。因此為了減少加工誤差，采用較弱的加工規(guī)準(zhǔn)，縮小放電間隙，這樣不但提高仿形精度，而且放電間隙小，間隙變化量也愈小。另外還必須盡可能使加工過程穩(wěn)定。放電間隙在精加工時一般為0.0l-0.1mm，粗加工時可達(dá)0.5mm以上(單邊)。1．放電間隙電火花加工時尖角變圓當(dāng)工具為凹角時，工件上對應(yīng)的尖角處放電蝕除的幾率大，容易遭受腐蝕而成為圓角。當(dāng)工具為尖角時：一則由于放電間隙的等距性，工件上只能加工出以尖角頂點為圓心，放電間隙S為半徑的圓弧；二則工具的尖角本身因尖端放電蝕除的幾率大而損耗成圓角。采用高頻窄脈寬精加工，放電間隙小，圓角半徑可以明顯減小，因而提高了仿形精度，可以獲得圓角半徑小于0.01mm的尖棱。目前，電火花加工的精度可達(dá)0.01～0.05mm左右。

三影響加工精度的主要因素

2工具電極的損耗三影響加工精度的主要因素

3．二次放電

電火花加工時，產(chǎn)生斜度的情況如下圖所示。由于工具電極下面部分加工時間長，損耗大，因此電極變小，而入口處由于電蝕產(chǎn)物的存在，易發(fā)生因電蝕產(chǎn)物的介入而再次進(jìn)行的非正常放電(即“二次放電”)，因而產(chǎn)生加工斜度。電火花加工時的加工斜度四電火花加工表面完整性

主要包括表面粗糙度、表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能三部分。

1.表面粗糙度

電火花加工表面粗糙度的形成與切削加工不同，它是由無方向性的無數(shù)電蝕小凹坑所組成，特別有利于保存潤滑油；而機(jī)械加工表面則存在著切削或磨削刀痕，具有方向性。兩者相比，在相同的表面粗糙度和有潤滑油的情況下，表面的潤滑性能和耐磨損性能均比機(jī)械加工表面好。

單個脈沖能量對表面粗糙度的影響：脈沖能量大，每次脈沖放電的蝕除量也大，放電凹坑既大又深，從而使表面粗糙度惡化。表面粗糙度和脈沖能量之間的關(guān)系，可用如下實驗公式來表示：式中：

Rmax——實測的表面粗糙度（μｍ）；KR——常數(shù)，銅加工鋼時常取2.3；

——脈沖放電時間（μs）；

——峰值電流（A）。1.表面粗糙度1.表面粗糙度加工速度對表面粗糙度的影響：例如從Ra2.5um提高到Ra1.25um，加工速度降為原來的1/5

平動法和搖動法及混粉加工等工藝，可以改善精度。電火花穿孔加工側(cè)面表面粗糙度電火花成形加工平動法和搖動法表面粗糙度電火花磨削加工一般電火花加工表面粗糙度

工件材料對表面粗糙度的影響：熔點高的材料，在相同能量下加工的表面粗糙度比熔點低得材料好。工具電極表面粗糙度對加工表面粗糙度的影響：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。2.表面變質(zhì)層

在電火花加工過程中，工件在放電瞬時的高溫和工作液迅速冷卻的作用下，表面層發(fā)生了很大變化。這種表面變化層的厚度大約在0.01-0.5mm之間，一般將其分為熔化層和熱影響層，如下圖所示。2.表面變質(zhì)層

熔化凝固層是放電瞬時高溫熔化而又滯留下來，受工作液快速冷卻而凝固。例如碳鋼，凝固層呈現(xiàn)白色，與基體完全不同，是樹枝狀的淬火鑄造組織，與內(nèi)層結(jié)合不牢固。熔化凝固層厚度隨脈沖能量的增大而變厚，大概為1-2倍Rmax,一般不超過0.1mm.熔化凝固層

2.表面變質(zhì)層

熱影響層位于熔化凝固層和基體之間熱影響層材料未熔化，但是發(fā)生了金相組織變化，與基體金屬沒有明顯的界限熱影響層

熱影響層：淬火鋼中包括淬火區(qū)、高溫回火區(qū)、低溫回火區(qū)未淬火鋼：淬火區(qū)2.表面變質(zhì)層

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。在脈沖能量較大時，表面層甚至出現(xiàn)細(xì)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(kuò)展到熱影響層。不同材料對裂紋的敏感性也不同，硬脆材料容易產(chǎn)生裂紋。由于淬火鋼表面殘余拉應(yīng)力比未淬火鋼大，故淬火鋼的熱處理質(zhì)量不高時，更容易產(chǎn)生裂紋。脈沖能量對顯微裂紋的影響是非常明顯的。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。2.表面變質(zhì)層

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。在脈沖能量較大時，表面層甚至出現(xiàn)細(xì)微裂紋，裂紋主要產(chǎn)生在熔化層；脈沖能量對顯微裂紋的影響是非常明顯的。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。

不同材料對裂紋的敏感性也不同，硬脆材料容易產(chǎn)生裂紋。由于淬火鋼表面殘余拉應(yīng)力比未淬火鋼大，故淬火鋼的熱處理質(zhì)量不高時，更容易產(chǎn)生裂紋。顯微裂紋

2.表面變質(zhì)層

表面變質(zhì)層的形成導(dǎo)致電火花加工表面力學(xué)性能的改變，通常硬度和耐磨性提高，耐疲勞性能下降；試驗表明：表面粗糙度在范圍內(nèi)時，表面變質(zhì)層厚度在3-5um，電火花加工表面的耐疲勞型將與精密機(jī)械加工表面相似。第三節(jié)電火花加工設(shè)備和工作液電火花穿孔成型加工機(jī)床主要由機(jī)主機(jī)、脈沖電源、自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作液凈化及循環(huán)系統(tǒng)等部分組成，如下圖所示。間隙參考值增益設(shè)定控制裝置進(jìn)給系統(tǒng)自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較器放大器間隙傳感器脈沖電源床身工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)(a)原理圖(b)實物一.電火花加工機(jī)床

主機(jī)主要由主軸頭、床身、立柱、工作臺及工作液槽等部分組成，是用以實現(xiàn)工件和工具電極的裝夾固定和運動的機(jī)械系統(tǒng)。床身、支柱、坐標(biāo)工作臺是電火花機(jī)床的骨架，起著支承、定位和便于操作的作用。因為電火花加工宏觀作用力極小，所以對機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)度無嚴(yán)格要求，但為了避免變形和保證精度，要求具有必要的剛度。主軸頭是電火花成型機(jī)床中最關(guān)鍵的部件，是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對加工工藝指標(biāo)的影響極大。

對主軸頭的要求是：結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、傳動間隙小、熱變形小、具有足夠的精度和剛度，以適應(yīng)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的慣性小、靈敏度好、能承受一定負(fù)載的要求。主軸頭主要由進(jìn)給系統(tǒng)、上下移動導(dǎo)向和水平面內(nèi)防扭機(jī)構(gòu)、電極裝夾及其調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)組成。主軸頭常用的形式：電-液壓式主軸頭和電-機(jī)械式主軸頭、電-液壓式主軸頭：一種形式是液壓缸固定、活塞聯(lián)通主軸上下移動；另一種是活塞固定、液壓缸體連同主軸上下移動。電-機(jī)械式主軸頭：傳動鏈短，電動機(jī)直接帶動絲杠或不需要傳動部件直接驅(qū)動主軸。常用的工具電極夾具有十字鉸鏈?zhǔn)胶颓蛎驺q鏈?zhǔn)?。工具電極的裝夾及其調(diào)節(jié)裝置的形式很多，其作用是調(diào)節(jié)工具電極和工作臺的垂直度以及調(diào)節(jié)工具電極在水平面內(nèi)微量的扭轉(zhuǎn)角。

合理選擇電火花加工工藝

常見的方法有： 粗、中、精逐擋過渡式加工方法。粗加工用以蝕除大部分加工余量，使型腔按預(yù)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(dá)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(dá)到要求的尺寸與粗糙度。在加工時，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。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。 在粗、中、精加工中，注意轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)。二脈沖電源電火花加工用的脈沖電源的作用是把工頻交流電源轉(zhuǎn)成一定頻率的單向脈沖電流，以供給電極放電間隙所需要能量來蝕除金屬。脈沖電源對電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工精度、加工過程的穩(wěn)定性和工具電極損耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大的影響。1對脈沖電源的要求及其分類對電火加工用脈沖電源的總要求是：主要參數(shù)可調(diào)主要參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣主要參數(shù)調(diào)節(jié)靈活方便性能穩(wěn)定可靠，模塊化結(jié)構(gòu)無污染、低成本、低能耗、長壽命1對脈沖電源的要求及其分類電火花脈沖電源的分類2ＲＣ線路脈沖電源因為電容器時而充電，時而放電，一弛一張，故又稱“弛張式”脈沖電源。圖4.10RC線路脈沖電壓電流波形圖a）電壓b）電流RC線路脈沖電源的最大優(yōu)點為：RC線路脈沖電源的缺點是：①結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低；②在小功率時可以獲得很窄的脈寬（小于0.1μs）和很小的單個脈沖能量，可用作光整加工和精微加工。①電能利用效率很低，最大不超過36%。②生產(chǎn)效率低。③工藝參數(shù)不穩(wěn)定因大部分電能經(jīng)過電阻R時轉(zhuǎn)化為熱能損失掉了，這在大功率加工時是很不經(jīng)濟(jì)的。因為電容器的充電時間tc

比放電時間te長50倍以上脈沖間歇系數(shù)太大。因為這類電源本身并不“獨立”形成和發(fā)生脈沖，而是靠電極間隙中工作液的擊穿和消電離使脈沖電流導(dǎo)通和切斷，所以間隙大小、間隙中電蝕產(chǎn)物的污染程度及排出情況等都影響脈沖參數(shù)，因此脈沖頻率、寬度、單個脈沖能量都不穩(wěn)定。2ＲＣ線路脈沖電源因此ＲＬＣ線路脈沖電源的電能利用率要比ＲＣ線路高。一般實際應(yīng)用中將電感Ｌ做成固定值，靠調(diào)節(jié)Ｒ與Ｃ來實現(xiàn)規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，擴(kuò)大了ＲＣ線路的應(yīng)用范圍。圖RLC線路脈沖電源1—工具電極；2—工件ＲＬＣ線路脈沖電源的原理是：在充電回路中接入電感L，由于電感對直流的阻抗很小，而對交流或脈沖電流的阻抗大，所以電阻Ｒ可以減小，而由電感Ｌ分擔(dān)限流作用，且不消耗電能。ＲＬＣ線路脈沖電源晶體管式脈沖電源是利用功率管作為開關(guān)元件而獲得單向脈沖的。它具有脈沖頻率高、脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)、脈沖波形較好、易于實現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制。中小型脈沖電源應(yīng)用較多。4晶體管式脈沖電源

為了加大功率，并可調(diào)節(jié)粗、中、精加工規(guī)準(zhǔn)，整個功率級由幾十只大功率高頻晶體管分為若干路并聯(lián)，精加工只用其中一路或二路。近年來隨著電火花加工技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步提高有效脈沖利用率，達(dá)到高速、低耗、穩(wěn)定加工以及一些特殊需要，在晶閘管式或晶體管式脈沖電源的基礎(chǔ)上，派生出高、低壓復(fù)合脈沖電源、多回路脈沖電源、等脈沖電源、自適應(yīng)控制脈沖電源以及多功能電源等。

為了在放電間隙短路時不致?lián)p壞晶體管，每只晶體管均串聯(lián)有限流電阻R，并可以在各管之間起均流作用。圖4.13自振式晶體管脈沖電源框圖主振級Z為一不對稱多諧振蕩器，它發(fā)出一定脈沖寬度和停歇時間的矩形脈沖信號，以后經(jīng)放大級F放大，最后推動末級功率晶體管導(dǎo)通或截止。末級晶體管起著“開、關(guān)”的作用。它導(dǎo)通時，直流電源電壓U即加在加工間隙上，擊穿工作液進(jìn)行火花放電。當(dāng)晶體管截止時，脈沖即行結(jié)束，工作液恢復(fù)絕緣，準(zhǔn)備下一脈沖的到來。5各種派生脈沖電源

(1)．高低壓復(fù)合脈沖電源提高脈沖的擊穿率和利用率，放電間隙變大，排屑良好，加工穩(wěn)定。（鋼打鋼）(2)．等脈沖電源

所謂等脈沖電源是指每個脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個脈沖能量相等。對于矩形波脈沖電流來說，因每次放電過程的電流幅值基本相同，也即意味著每個脈沖放電電流持續(xù)時間相等。

5各種派生脈沖電源(3)．自適應(yīng)控制電源

5各種派生脈沖電源在正常的電火花加工時，工件不斷被蝕除，電極也有一定的損耗，間隙將逐漸擴(kuò)大，這就要求電極工具不但要隨著工件材料的不斷蝕除而進(jìn)給，形成工件要求的尺寸和形狀，而且還要不斷地調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，有時甚至要停止進(jìn)給或回退以調(diào)節(jié)到所需的放電間隙。這是正常電火花加工所必須解決的問題。由于火花放電間隙S很小，且與加工規(guī)準(zhǔn)、加工面積、工件蝕除速度等有關(guān)，因此很難靠人工進(jìn)給，也不能像鉆削那樣采用“機(jī)動”等速進(jìn)給，而必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種不等速的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)也稱之為伺服進(jìn)給系統(tǒng)。正常電火花加工時，工具和工件間必須保持一定的放電間隙，間隙過大，脈沖電壓擊不穿間隙間的絕緣工作液，則不會產(chǎn)生火花放電，必須使電極工具向下進(jìn)給，直到間隙S等于、小于某一值（一般S=0.1～

0.01mm，與加工規(guī)準(zhǔn)有關(guān)），才能擊穿和火花放電。間隙過小時則會引起拉弧燒傷或短路。三自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

如右圖所示，橫坐標(biāo)為放電間隙S值，縱坐標(biāo)為蝕除速度Vw。當(dāng)間隙太大時（例如在A點及A點之右，約S≥60μm時），極間介質(zhì)不易擊穿，使火花放電率和蝕除速度Vw=0，只有在A點之左，S<60μm后，火花放電概率和蝕除速度才逐漸增大。自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)在于維持一定的平均放電間隙S，保證電火花加工正常而穩(wěn)定地進(jìn)行，以獲得較好的加工效果。具體可用間隙蝕除特性曲線和進(jìn)給調(diào)節(jié)特性曲線來說明。

圖4.41間隙蝕除特性與調(diào)節(jié)特性曲線Ⅰ—蝕除特性曲線Ⅱ—調(diào)節(jié)特性曲線當(dāng)間隙太小時，又因電蝕產(chǎn)物難于及時排除，火花放電率減小、短路率增加，蝕除速度也將明顯下降。當(dāng)間隙短路，即S=0時，火花率和蝕除速度都為零。因此，必有一最佳放電間隙SB對應(yīng)于最大蝕除速度B點，1自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

三自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)Ⅰ蝕除特性曲線Ⅱ調(diào)節(jié)特性曲線當(dāng)間隙過大時(例如大于、等于60μm，為A點的開路電壓)，電極工具將以較大的空載速度向工件進(jìn)給。隨著放電間隙減小和火花率的提高，向下進(jìn)給速度也逐漸減小，直至為零。當(dāng)間隙短路時，工具將反向以高速回退。理論上，希望調(diào)節(jié)特性曲線Ⅱ相交于進(jìn)給特性曲線Ⅰ的最高點B處，如圖中所示，因為只有在此交點上，進(jìn)給速度等于蝕除速度，才是穩(wěn)定的工作點和穩(wěn)定的放電間隙。自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的進(jìn)給調(diào)節(jié)特性曲線見右圖中傾斜曲線Ⅱ，縱坐標(biāo)為電極進(jìn)給（左下為回退）速度。

因此，只有自適應(yīng)控制系統(tǒng)，才能自動使曲線Ⅱ交曲線Ⅰ于最高處B點，處于最佳放電狀態(tài)。

圖4.41間隙蝕除特性與調(diào)節(jié)特性曲線Ⅰ—蝕除特性曲線Ⅱ—調(diào)節(jié)特性曲線1自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

對自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一般要求如下：以上對調(diào)節(jié)特性的分析，沒有考慮進(jìn)給系統(tǒng)在運動時的慣性滯后和外界的各種干擾，因此只是靜態(tài)的。實際進(jìn)給系統(tǒng)的質(zhì)量、電路中的電容、電感都具有慣性、滯后現(xiàn)象，往往產(chǎn)生“欠進(jìn)給”和“過進(jìn)給”，甚至出現(xiàn)振蕩。

目前電火花加工用的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的種類很多，按執(zhí)行元件，大致可分為：電液壓式、步進(jìn)電動機(jī)、寬調(diào)速力矩電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)、直線電動機(jī)等。雖然它們類型構(gòu)造不同，但都是由幾個基本環(huán)節(jié)組成的。

①有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍

②有足夠的靈敏度和快速性③有必要的穩(wěn)定性在電火花加工過程中，加工規(guī)準(zhǔn)、加工面積等條件的變化，都會影響其進(jìn)給速度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)有較寬的調(diào)節(jié)范圍，以適應(yīng)加工的需要。放電加工的頻率很高，放電間隙的狀態(tài)瞬息萬變，要求進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)間隙狀態(tài)的微弱信號能相應(yīng)地快速調(diào)節(jié)。電蝕速度一般不高，加工進(jìn)給量也不必過大，一般每步1μm。所以應(yīng)有很好的低速性能，均勻、穩(wěn)定地進(jìn)給，避免低速爬行，超調(diào)量要小，傳動剛度應(yīng)高，傳動鏈中不得有明顯間隙，抗干擾能力要強(qiáng)。1自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

電火花加工用的進(jìn)給調(diào)節(jié)和其它任何一個完善的調(diào)節(jié)裝置一樣，也是由測量環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大驅(qū)動環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)對象等幾個主要環(huán)節(jié)組成，右圖所示是其基本組成部分方框圖。

圖4.15自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成方框圖1.測量環(huán)節(jié)直接測量電極間隙及其變化是很困難的，都是采用測量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來間接反映放電間隙的大小。常用的信號檢測方法有兩種：一種是平均間隙電壓測量法，見圖4.16。另一種是利用穩(wěn)壓管來測量脈沖電壓的峰值信號，如圖4.17。2自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分圖中間隙電壓經(jīng)電阻R1由電容器C充電濾波后，成為平均值，又經(jīng)電位器R2

分壓取其一部分，輸出的U即為表征間隙平均電壓的信號。圖中充電時間常數(shù)R1C應(yīng)略大于放電時間常數(shù)R2C。

圖4.16b是帶整流橋的檢測電路，其優(yōu)點是工具、工件的極性變換不會影響輸出信號U的極性。圖4.16平均值檢測電路a)平均值檢測b)帶整流橋的檢測2自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

圖4.17a和圖4.17b兩種檢測電路的差別，是電容C的充電時間常數(shù)不同。圖2.24a擊穿電壓檢測電路中電容C的充電時間常數(shù)遠(yuǎn)小于圖2.24b擊穿延時檢測電路中電容C的充電時間常數(shù)。圖4.17峰值電壓檢測電路a)擊穿電壓檢測b)擊穿延時檢測因而,圖4.17a電容C上的電壓,可以快速達(dá)到間隙上的峰值電壓，圖4.17b電容C上的電壓,隨峰值電壓的作用時間而變化,即可以反映擊穿延時。常用于需加工穩(wěn)定、盡量減少短路率、寧可欠進(jìn)給的場合。這是利用穩(wěn)壓管來測量脈沖電壓的峰值信號的電路圖，具體的工作情況是：

2自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

峰值檢測電路a擊穿電壓檢測b擊穿延時檢測圖4.17峰值電壓檢測電路a)擊穿電壓檢測b)擊穿延時檢測檢測電路中的電容C為信號儲存電容，它充電快，放電慢，記錄峰值的大小。二極管V1的作用是阻止負(fù)半波以及防止電容C所記錄的電壓信號再向輸入端倒流放掉。

穩(wěn)壓管V2選用30～40V的穩(wěn)壓值它能阻止和濾除比其穩(wěn)壓值低的火花維持電壓,只有當(dāng)間隙上出現(xiàn)大于30～40V的空載峰值電壓時，才能通過V2.及二極管V1向電容C充電。

脈沖電壓濾波后經(jīng)電阻R及電位器分壓輸出，從而突出空載峰值電壓的控制作用，亦即只有出現(xiàn)多次空載波時才能輸出進(jìn)給信號。2自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

峰值檢測電路a擊穿電壓檢測b擊穿延時檢測

3.放大驅(qū)動器由測量環(huán)節(jié)獲得的信號，一般都很小，難于驅(qū)動執(zhí)行元件，必須要有一個放大環(huán)節(jié)，通常稱它為放大器。常用的放大器主要是各類晶體管放大器件和電液壓放大器。執(zhí)行環(huán)節(jié)也稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)控制信號的大小及時地調(diào)節(jié)工具電極的進(jìn)給速度，以保持合適的放電間隙，從而保證電火花加工正常進(jìn)行。4.執(zhí)行環(huán)節(jié)2自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

圖4.18噴嘴-擋板式電液自動調(diào)節(jié)器工作原理1—油箱；2—溢流閥；3—葉片液壓泵；

4—電動機(jī)；5、13—壓力表；6—過濾器；

7—節(jié)流孔；8—噴嘴；9—電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器；10—動圈；11—靜圈；12—擋板；14—液壓缸15—活塞；16—工具電極；17—工件在電液自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是液壓缸與活塞，通常它已和機(jī)床主軸連成一體。由此可見，主軸的移動是由電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器中控制線圈電流的大小來實現(xiàn)的?？刂凭€圈電流的大小則由加工間隙的電壓或電流信號來控制，因而實現(xiàn)了進(jìn)給的自動調(diào)節(jié)。由于傳動鏈短及液體的不可壓縮性，所以傳動鏈中無間隙、剛度大、不靈敏區(qū)小；加工時進(jìn)給速度很低，所以正、反向慣性很小，反應(yīng)迅速，特別適合于低速進(jìn)給（電火花加工等），其工作原理如右圖：液壓泵電動機(jī)4驅(qū)動葉片液壓泵3從油箱中壓出壓力油，并由溢流閥2保持恒定壓力p0一路進(jìn)入下油腔，另一路經(jīng)節(jié)流孔7進(jìn)入上油腔。上油腔油液可從噴嘴8與擋板12的間隙中流回油箱，使上油腔的壓力p1隨此間隙的大小而變化。電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器9主要由動圈（控制線圈）10與靜圈（勵磁線圈）11等組成，改變輸入動圈的電流，可使擋板隨著而移動，從而改變擋板與噴嘴間的間隙。當(dāng)動圈兩端電壓為零時，此時動圈不受電磁力的作用，擋板處于最高位置Ⅰ，噴嘴與擋板間開口為最大，使油液流經(jīng)噴嘴的流量為最大，上油腔的壓力降亦為最大，壓力p1下降到最小值。設(shè)A2、A1

分別為上、下油腔的工作面積，G為活塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動部分的重量，這時p0A1>G+p1A2，活塞桿帶動工具上升。當(dāng)動圈電壓為最大時，擋板下移處于最低位置Ⅲ，噴嘴的出油口全部關(guān)閉，上、下油腔壓強(qiáng)相等，使p0A1<G+p0A2，活塞上的向下作用力大于向上作用力，活塞桿下降。當(dāng)擋板處于平衡位置Ⅱ時，p0A=G+p1A2，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。3電-液壓自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

電—機(jī)械式自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代以來，主要采用步進(jìn)電動機(jī)和力矩電動機(jī)的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的低速性能好，可直接帶動絲杠進(jìn)退，因而傳動鏈短、靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，而且慣性小，有利于實現(xiàn)加工過程的自動控制和數(shù)字程序控制，因而在中、小型電火花機(jī)床中得到越來越廣泛的應(yīng)用。近年來隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的高檔電火花加工機(jī)床均采用了高性能直流或交流伺服電動機(jī)，并采用直接拖動絲杠的傳動方式，再配以光電碼盤、光柵、磁尺等作為位置檢測環(huán)節(jié)，因而大大提高了機(jī)床的進(jìn)給精度、性能和自動化程度。

圖2.27步進(jìn)電動機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理框圖如上圖所示是步進(jìn)電動機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理框圖,其執(zhí)行執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)。檢測電路對放電間隙進(jìn)行檢測并按比例衰減后，輸出一個反映間隙大小的電壓信號（短路為0V，開路為10V）。

變頻電路為一電壓—頻率（V-f）轉(zhuǎn)換器，將該電壓信號放大并轉(zhuǎn)換成

0～1000Hz不同頻率的脈沖串，送至進(jìn)給與門1準(zhǔn)備為環(huán)形分配器提供進(jìn)給觸發(fā)脈沖。

同時，多諧振蕩器發(fā)出每秒2000步（2kHz）以上恒頻率的回退觸發(fā)脈沖，送至回退與門2準(zhǔn)備為環(huán)形分配器提供回退觸發(fā)脈沖。

根據(jù)放電間隙平均電壓的大小，兩種觸發(fā)脈沖由判別電路通過雙穩(wěn)電路選其一種送至環(huán)形分配器，決定進(jìn)給或是回退。

當(dāng)極間放電狀態(tài)正常時，判別電路通過雙穩(wěn)電路打開進(jìn)給與門1；驅(qū)動環(huán)形分配器正向的相序，使步進(jìn)電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動使主軸進(jìn)給。當(dāng)極間放電狀態(tài)異常（短路或形成有害的電弧）時，則判別電路通過雙穩(wěn)電路打開回退與門2，驅(qū)動環(huán)形分配器反向的相序，使步進(jìn)電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動，使主軸退回。4電—機(jī)械式自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)工壓縮放電通道，提高放電的能量密度，提高蝕除效果。加速極間介質(zhì)的冷卻和消電離過程，防止電弧放電加劇放電時的流體動力過程，以利于蝕除金屬的拋出通過工作液的流動，加速蝕除金屬的排出，以保持放電工作穩(wěn)定改變工件表面層的理化性質(zhì)四工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)1工作液的作用減少工具電極損耗，加強(qiáng)電極覆蓋效應(yīng)四工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)2常用工作液四工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)2常用工作液工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)包括工作液箱、電動機(jī)、泵、過濾裝置、工作液槽、油杯、管道、閥門以及測量儀表等。

放電間隙中的電蝕產(chǎn)物除了靠自然擴(kuò)散、定期抬刀以及使工具電極附加振動等排除外，常采用強(qiáng)迫循環(huán)的辦法加以排除，以免間隙中電蝕產(chǎn)物過多，引起已加工過的側(cè)表面間“二次放電”，影響加工精度，此外也可帶走一部分熱量。圖4.20工作液強(qiáng)迫循環(huán)方式a）、b）沖油式c）、d）抽油式圖4.20為工作液強(qiáng)迫循環(huán)的兩種方式：圖a、b為沖油式，較易實現(xiàn)，排屑沖刷能力強(qiáng)，一般常采用，由于電蝕產(chǎn)物仍通過已加工區(qū)，會影響加工精度；圖c、d為抽油式，在加工過程中，分解出來的氣體（H2、C2H2等）易積聚在抽油回路的死角處，遇電火花引燃會爆炸“放炮”，因此一般用得較少，常用于要求小間隙、精加工的場合。四工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)3工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)右圖為常用的循環(huán)過濾系統(tǒng)的一種方式。它可以沖油，也可以抽油，由閥Ⅰ和閥Ⅱ來控制。其工作過程為：

電火花加工過程中的電蝕產(chǎn)物會不斷進(jìn)入工作液中，為了不影響加工性能，必須加以凈化、過濾。其具體方法有：介質(zhì)過濾法：此法常用黃砂、木屑、棉紗頭、過濾紙、硅藻土、活性炭等為過濾介質(zhì)。這些介質(zhì)各有優(yōu)缺點，但對中小型工件、加工用量不大時，一般都能滿足過濾要求，可就地取材，因地制宜。其中以過濾紙效率較高，性能較好，已有專用紙過濾裝置生產(chǎn)供應(yīng)。自然沉淀法：這種方法速度太慢，周期太長，只用于單件小用量或精微加工。圖工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)1—液壓泵；2—過濾器；3—溢流閥；4—工作液槽；5—油杯；6—壓力表；7—射流管；8—儲油箱沖油時，油泵1把工作液打入過濾器2，然后經(jīng)管道（3）到閥Ⅰ。

工作液分兩路：一路經(jīng)管道（5）到工作液槽4的側(cè)面孔；另一路經(jīng)管道（6）到閥Ⅱ再經(jīng)管道（7）進(jìn)入油杯5。

沖油時的流量和油壓靠閥Ⅰ和閥Ⅱ來調(diào)節(jié)。

抽油時，轉(zhuǎn)動閥Ⅰ和閥Ⅱ，使進(jìn)入過濾器的工作液分兩路：一路經(jīng)管道（3）、閥Ⅰ進(jìn)入管道（5）至工作液槽4的側(cè)面孔；另一路經(jīng)管道（4）、閥Ⅰ進(jìn)入管道（9）經(jīng)射流管7及管道（10）進(jìn)入儲油箱8。

由射流管的“射流”作用將工作液從工作臺油杯5中抽出，經(jīng)管道7、閥Ⅱ、管道（8）到射流管7進(jìn)入儲油箱8。轉(zhuǎn)動閥Ⅰ和閥Ⅱ還可以停油和放油。4.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)第四節(jié)電火花穿孔成型加工電火花穿孔成形加工是利用電火花放電腐蝕金屬的原理，用工具電極對工件進(jìn)行復(fù)制加工的工藝方法，主要分為穿孔加工和型腔加工兩大類。凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和表面粗糙度都應(yīng)有一定的要求。

圖4-21凹?；緟?shù)圖4.22沖模尺寸參數(shù)如凹模的尺寸為L2，工具電極相應(yīng)的尺寸為L1（圖4.21），單面火花間隙值為SL，則L2=L1+2SL其中火花間隙值SL主要決定于脈沖參數(shù)與機(jī)床的精度，當(dāng)加工規(guī)準(zhǔn)選擇恰當(dāng)，并能保證加工過程的穩(wěn)定性，火花間隙值SL的誤差是很小的。因此，只要工具電極的尺寸精確，用它加工出的凹模也是比較精確的。一沖模的電火花加工1.沖模的電火花加工工藝方法對沖模，配合間隙是一個很重要的質(zhì)量指標(biāo)，它的大小與均勻性都直接影響沖片的質(zhì)量及模具的壽命，在加工中必須給予保證。達(dá)到配合間隙的常用方法有:

此法是直接用加長的鋼凸模作為電極直接加工凹模，加工后把電極損耗部分切除。間接配合法是將沖頭和電極粘結(jié)在一起，用成形磨削同時磨出。加工情況和使用情況與直接配合法相同，電極材料同樣限制，只能采用鑄鐵或鋼，而不能采用性能較好的非鐵（有色）金屬或石墨。1)直接配合法2)間接配合法加工時將凹模刃口端朝下形成向上的“喇叭口”，加工后將工件翻過來使“喇叭口”（此喇叭口有利于沖模落料）向下作為凹模。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（沖頭）配合。這種方法可以獲得均勻的配合間隙，具有模具質(zhì)量高、電極制造方便以及鉗工工作量少的優(yōu)點。1.沖模的電火花加工工藝方法

凸模一般選優(yōu)質(zhì)高碳鋼T8A、T10A或鉻鋼Cr12、GCr15，硬質(zhì)合金等。應(yīng)注意凸、凹模不要選用同一種鋼材型號，否則電火花加工時更不易穩(wěn)定。(1)電極材料的選擇

(2)電極的設(shè)計√由于凹模的精度主要決定于工具電極的精度，因而對它有較為嚴(yán)格的要求，要求工具電極的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一級，一般精度不低于IT7，表面粗糙度小于Ra1.25μm，且直線度、平面度和平行度在100mm長度上不大于0.01mm?！屉姌O結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式和組合式。整體式常用；鑲拼式用于機(jī)械加工困難時，電極先分塊加工再鑲拼成整體；組合電極將多個電極組合在一起，用于加工多孔落料模和級進(jìn)模。2.工具電極(2)電極的設(shè)計√工具電極應(yīng)有足夠的長度。若加工硬質(zhì)合金時，由于電極損耗較大，電極還應(yīng)適當(dāng)加長?！坦ぞ唠姌O的截面輪廓尺寸除考慮配合間隙外，還要比預(yù)定加工的型孔尺寸均勻地縮小一個加工時的火花放電間隙。2.工具電極√工具電極的重心位于主軸中心線上，這對于較重的電極尤為重要，否則電極軸線偏斜，影響加工精度?！瘫M量減輕電極重量，提高加工過程的穩(wěn)定性，采用開減輕孔的方法減輕電極重量。

(3)電極的制造2.工具電極

√沖模電極的制造，一般先經(jīng)過普通機(jī)械加工，然后成形磨削。一些不易磨削加工的材料，可在機(jī)械加工后，由鉗工精修。現(xiàn)在直接用電火花線切割加工沖模電極已獲得廣泛應(yīng)用。√如果凹凸模配合間隙不在電火花加工間隙范圍內(nèi)，電極部分必須在此基礎(chǔ)上增大或縮小?！体冦~或鍍鋅的辦法擴(kuò)大到要求的尺寸?！袒瘜W(xué)浸蝕的方法均勻減少到尺寸要求。采用含酸溶液浸蝕電極，去除一層金屬。酸洗配方如表4-6.

√電火花加工前，工件（凹模）型孔部分要加工預(yù)孔，并留適當(dāng)?shù)碾娀鸹庸び嗔?。余量的大小?yīng)能補(bǔ)償電火花加工的定位、找正誤差及機(jī)械加工誤差?！桃话闱闆r下，單邊余量為0.3～1.5mm為宜，并力求均勻。對形狀復(fù)雜的型孔，余量要適當(dāng)加大。。3．工件的準(zhǔn)備

沖模加工中，常選擇粗、中、精三種規(guī)準(zhǔn)，每一種又可分幾檔。電規(guī)準(zhǔn)是指電火花加工過程中的一組電參數(shù)，如極性、電壓、電流、脈寬、脈間等。電規(guī)準(zhǔn)的選擇應(yīng)根據(jù)工件的要求、電極和工件的材料、加工工藝指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效果等因素來確定電規(guī)準(zhǔn)，并在加工過程中及時地轉(zhuǎn)換。4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換

√精規(guī)準(zhǔn)用來最終保證模具所要求的配合間隙、表面粗糙度、刃口斜度等質(zhì)量指標(biāo)，并在此前提下盡可能地提高其生產(chǎn)率。故應(yīng)采用小的電流，高的頻率、短的脈沖寬度（一般為2～6μs）。√中規(guī)準(zhǔn)用于過渡性加工，以減少精加工時的加工余量，提高加工速度，中規(guī)準(zhǔn)采用的脈沖寬度一般為6～20μs?！檀忠?guī)準(zhǔn)用于粗加工，對粗規(guī)準(zhǔn)的要求是：生產(chǎn)率高（不低于50mm3/min）；工具電極的損耗?。é龋?0％）。轉(zhuǎn)換中規(guī)準(zhǔn)之前的表面粗糙度應(yīng)小于Ra10μm，否則將增加中、精加工的加工余量與加工時間。所以，主要采用較大的電流，較長的脈沖寬度（t1=20～200μs）.4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換

加工實例型腔模包括鍛模、壓鑄模、膠木膜、塑料模、擠壓模等。

1.型腔模電火花加工的工藝方法

它的加工比較困難，由于均是盲孔加工，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)償精度，金屬蝕除量大；其次是加工面積變化大，加工過程中電規(guī)準(zhǔn)的變化范圍也較大，又因型腔模形狀復(fù)雜，電極損耗不均勻，對加工精度影響也很大。二型腔模的電火花加工因此，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。

(1)單電極平動法

√它是采用一個電極完成型腔的粗、中、精加工的，在型腔模電火花加工中應(yīng)用最廣泛。

(1)單電極平動法

型腔模電火花加工主要有單電極平動法、多電極更換法和分解電極加工法等。電火花加工時粗加工的電火花放電間隙比中加工的放電間隙要大，而中加工的電火花放電間隙比精加工的放電間隙又要大一些。當(dāng)用一個電極進(jìn)行粗加工時，將工件的大部分余量蝕除掉后，其底面和側(cè)壁四周的表面粗糙度很差，為了將其修光，就得轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)逐擋進(jìn)行修整。但由于中、精加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙比粗加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙小，若不采取措施則四周側(cè)壁就無法修光了。平動頭就是為解決修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而設(shè)計的。 (1)單電極平動法

√平動頭的動作原理是：

平動頭擴(kuò)大間隙原理圖★如圖示，利用偏心機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動通過平動軌跡保持機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成電極上每一個質(zhì)點都能圍繞其原始位置在水平面內(nèi)作平面小圓周運動，許多小圓的外包絡(luò)線就形成加工型腔，從而進(jìn)行“仿形”加工。(1)單電極平動法

√首先采用低損耗（θ＜1%）、高生產(chǎn)率的粗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，然后按照粗、中、精的順序逐級改變電規(guī)準(zhǔn)。與此同時，依次加大電極的平動量，以補(bǔ)償前后兩個加工規(guī)準(zhǔn)之間型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差，完成整個型腔模的加工?！虇坞姌O平動法的最大優(yōu)點是只需一個電極、一次裝夾定位，便可達(dá)到±0.05mm的加工精度，并利于排除電蝕產(chǎn)物。√它的缺點是難以獲得高精度的型腔模，特別是難以加工出清棱、清角的型腔?！滩捎脭?shù)控電火花加工機(jī)床時，是利用工作臺按一定軌跡做微量移動來修光側(cè)面的，為區(qū)別于夾持在主軸頭上的平動頭的運動，通常將其稱作搖動。(1)單電極平動法

√由于搖動軌跡是靠數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生的，所以具有更靈活多樣的模式，除了小圓軌跡運動外，還有方形、十字形運動，因此更能適應(yīng)復(fù)雜型狀的側(cè)面修光的需要，尤其可以做到尖角處的“清根”，這是平動頭所無法做到的。如右圖所示：

圖2.32幾種典型的搖動模式和加工實例a）基本搖動模式b）錐度搖動模式c）數(shù)控聯(lián)動加工實例R1—起始半徑R2—終了半徑R—球面半徑工作臺變半徑圓形搖動。主軸上下數(shù)控聯(lián)動，可以修光或加工出錐面、球面?？梢岳脭?shù)控功能加工出以往普通機(jī)床難以或不能實現(xiàn)的零件。如利用簡單電極配合側(cè)向（x、y向）移動、轉(zhuǎn)動、分度等進(jìn)行多軸控制，可加工復(fù)雜曲面、螺旋面、坐標(biāo)孔、槽等。

(1)單電極平動法

(2)多電極更換法

√一般用兩個電極進(jìn)行粗、精加工就可滿足要求；當(dāng)型腔模的精度和表面質(zhì)量要求很高時，才采用三個或更多個電極進(jìn)行加工，但要求多個電極的一致性好、制造精度高；√多電極更換法是采用多個電極依次更換加工同一個型腔，每個電極加工時必須把上一規(guī)準(zhǔn)的放電痕跡去掉。

√另外，更換電極時要求定位裝夾精度高，因此一般只用于精密型腔的加工，例如盒式磁帶、收錄機(jī)、電視機(jī)等機(jī)殼的模具，都是用多個電極加工出來的。(2)多電極更換法(3)分解電極法√根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔和副型腔電極分別制造。先加工出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。√分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。它工藝靈活性強(qiáng)，仿形精度高，適用于尖角窄縫、沉孔、深槽多的復(fù)雜型腔模具加工。(3)分解電極法

近年來國外已廣泛采用像加工中心那樣具有電極庫的3～5坐標(biāo)數(shù)控電火花機(jī)床，事先把復(fù)雜型腔分解為簡單表面和相應(yīng)的簡單電極，編制好程序、加工過程中自動更換電極和轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)，實現(xiàn)復(fù)雜型腔的加工?！檀朔椒ǖ膬?yōu)點是可以根據(jù)主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的加工規(guī)準(zhǔn)，有利于提高加工速度和改善加工表面質(zhì)量、同時還可以簡化電極制造，便于修整電極。缺點是更換電極時主型腔和副型腔電極之間要求有精確的定位。(3)分解電極法

(1)電極材料的選擇√純銅有如下優(yōu)點：√為了提高型腔模的加工精度，在電極方面，首先是尋找耐蝕性高的電極材料，如純銅、銅鎢合金、銀鎢合金以及石墨電極等。常用的為純銅和石墨，這兩種材料的共同特點是在寬脈沖粗加工時都能實現(xiàn)低損耗。①不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的條件下也能穩(wěn)定加工；

②精加工比石墨電極損耗??；③采用精微加工能達(dá)到優(yōu)于Ra1.25μm的表面粗糙度；④經(jīng)鍛造后還可做其它型腔加工用的電極，材料利用率高。但其機(jī)械加工性能不如石墨好。2.型腔模加工用工具電極

√石墨電極的優(yōu)點是：①機(jī)械加工成型容易，便于修正；②電火花加工的性能也很好，在寬脈沖大電流情況下具有更小的電極損耗。容易產(chǎn)生電弧燒傷現(xiàn)象，精加工時電極損耗較大，表面粗糙度只能達(dá)到Ra2.5μm。對石墨電極材料的要求是：顆粒小、組織細(xì)密、各向同性、強(qiáng)度高和導(dǎo)電性好?！淌姌O的缺點是：2.型腔模加工用工具電極

(1)電極材料的選擇(2)電極的設(shè)計

√與主軸頭進(jìn)給方向垂直的電極尺寸稱為水平尺寸（見圖2.34a）,可表示為:

＝A±Kb（2.11）

b＝SL＋Hmax＋hmax

（2.12）

圖2.34型腔工具電極尺寸的確定(a)電極水平截面尺寸縮放示意圖（b）電極總高度確定說明圖1—夾具2—電極3—工件

加工型腔模時的工具電極尺寸，一方面與模具的大小、形狀、復(fù)雜程度有關(guān)，另一方面與電極材料，加工電流、深度、余量及間隙等因素有關(guān)。當(dāng)采用平動法加工時，還應(yīng)考慮所選用的平動量?！屉姌O總高度H的確定如圖2.34b所示，可按下式計算：

H＝ι＋L（2.13）

本規(guī)準(zhǔn)加工時表面微觀不平度除裝夾部分外的電極總高度值電極每加工一個型腔，在垂直方向的有效高度，包括型腔深度和電極端面損耗量，并扣除端面加工間隙值考慮到加工結(jié)束時，電極夾具不和夾具模塊或壓板發(fā)生接觸，以及同一電極需重復(fù)使用而增加的高度2.型腔模加工用工具電極

2.型腔模加工用工具電極

(3)排氣孔和沖油孔設(shè)計√型腔加工一般均為盲孔加工，排氣、排屑狀況的惡化將直接影響加工速度、穩(wěn)定性和表面質(zhì)量。

√一般情況下，在不易排屑的拐角、窄縫處應(yīng)開有沖油孔；而在蝕除面積較大以及電極端部有凹入的部位開排氣孔?！虥_油孔和排氣孔的直徑應(yīng)小于工具的平動量，一般為φ1～φ2mm。若孔徑過大，則加工后殘留物凸起太大，不易清除。√孔的數(shù)目應(yīng)以不產(chǎn)生蝕除物堆積為宜?？拙嘣?0～40mm左右，孔要適當(dāng)錯開?！淘谛颓患庸ぶ?，當(dāng)型腔較淺時采用排氣孔，使電蝕產(chǎn)物及氣體從孔中排出，尚可滿足工藝要求；但當(dāng)型腔小而較深時，光靠電極上的排氣孔，不足以使電蝕產(chǎn)物、氣體及時排出，往往需要采用強(qiáng)迫沖油。這時電極上應(yīng)開有沖油孔。3.工作液強(qiáng)迫循環(huán)的應(yīng)用

√采用的沖油壓力一般為20kPa左右，可隨深度的增加而有所增加。沖油對電極損耗有影響，隨著沖油壓力的增加，電極損耗也增加。因此沖油壓力和流速不宜過高?！虒σ蠛芨叩哪＞撸ㄈ缇扆X輪的鍛模），為保證加工精度，往往不采用沖油而采用定時抬刀的方法來排除電蝕產(chǎn)物，以減少工具電極的損耗對加工精度的影響，但生產(chǎn)率有所降低?！淘诖旨庸r，要求生產(chǎn)率高和工具電極損耗小，應(yīng)優(yōu)先選擇較寬的脈沖寬度（例如在400μs以上），然后選擇較大的脈沖峰值電流，并應(yīng)注意加工面積和加工電流之間的配合關(guān)系。

√中規(guī)準(zhǔn)與粗規(guī)準(zhǔn)之間并沒有明顯的界限，應(yīng)按具體加工對象劃分。一般選用脈沖寬度ti為20～400μs、電流峰值為10～25A進(jìn)行中加工。4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換，平動量的分配√精加工時，電極損耗較大，一般為10%-20%，單邊加工余量不超過，表面粗糙度優(yōu)于Ra1.6μm的加工，一般選擇窄脈寬（ti=2～20μs）、小峰值電流（<10A）進(jìn)行加工?！碳庸ひ?guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的檔數(shù)，應(yīng)根據(jù)所加工型腔的精度，形狀復(fù)雜程度和尺寸大小等具體條件確定。每次規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換后的進(jìn)給深度，應(yīng)等于或稍大于上檔規(guī)準(zhǔn)形成的表面粗糙度值Rmax的一半，或當(dāng)加工表面剛好達(dá)到本檔規(guī)準(zhǔn)對應(yīng)的表面粗糙度時，就應(yīng)及時轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)，這樣既達(dá)到修光的目的，又可使各檔的金屬蝕除量最少，得到盡可能高的加工速度和低電極損耗?！唐絼恿康姆峙涫菃坞姌O平動加工法的一個關(guān)鍵問題，主要取決于被加工表面由粗變細(xì)的修光量，此外還和電極損耗、平動頭原始偏心量、主軸進(jìn)給運動的精度等有關(guān)。√一般，中規(guī)準(zhǔn)加工平動量為總平動量的75%～80%，中規(guī)準(zhǔn)加工后，型腔基本成形，只留很少余量用于精規(guī)準(zhǔn)修光。原則上每次平動或搖動的擴(kuò)大量，應(yīng)等于或稍小于上次加工后遺留下來的最大表面粗糙度（不平度）值Rmax，至少應(yīng)修去上次留下Rmax（μm）的1/2。4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換，平動量的分配加工實例型腔模的電火花加工……圓形小孔的電火花加工工藝的發(fā)展已經(jīng)形成了專用加工設(shè)備，出現(xiàn)了專用電極制造商，加工直徑為φ0.1-4mm小孔的空心電極都有商品供應(yīng)。小孔加工的特點是：(1)加工面積小，深度大，直徑一般為0.05～

2mm，深徑比達(dá)20以上。三小孔電火花加工

(2)小孔加工均為盲孔加工，排屑困難。小孔加工由于工具電極截面積小，容易變形；不易散熱，排屑又困難，因此電極損耗大。采用中空的管狀電極；

加工時電極作回轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給運動，管電極中通入1-5MPa高壓工作液，沖走電蝕產(chǎn)物小孔加工速度可達(dá)60mm/min，比普通鉆孔快；適合加工φ0.3-3mm左右的小孔，深徑比可達(dá)200，精度可達(dá)0.02mm。三小孔電火花加工

用一般空心管狀電極加工小孔，容易在工件上留下毛刺料心，阻礙工作液的高速流通，且電極過長過細(xì)時會歪斜，以致引起短路。電火花高速小孔加工原理示意圖1—管電極2—導(dǎo)向器3—工件為此電火花高速加工小深孔時采用專業(yè)廠特殊冷拔的雙孔管狀電極，其截面上有兩個半月形的孔，如右圖A-A放大截面圖形所示，加工中電極轉(zhuǎn)動時，工件孔中不會留下毛刺料芯。加工時工具電極作軸向進(jìn)給運動，管電極中通入1～5MPa的高壓工作液（自來水、去離子水、蒸餾水、乳化液或煤油）。三小孔電火花加工

異形小孔的電火花加工

電火花加工不但能加工圓形小孔，而且能加工多種異形小孔。圖4.30為化纖噴絲板Y形、十字形、米字形等各種異形小孔的孔形。

圖4.30各種異形小孔的孔形加工微細(xì)而又復(fù)雜的異形小孔，加工情況與圓形小孔加工基本一樣，關(guān)鍵是異形電極的制造，其次是異形電極的裝夾，另外要求機(jī)床自動控制系統(tǒng)更加靈敏。制造異形小孔電極，主要有下面幾種方法：電火花反拷加工制造異形電極的示意圖

采用電火花線切割加工工藝并配合鉗工修磨制成異形電極的硬質(zhì)合金拉絲模，然后用該模具拉制成Y形、十字形等異形截面的電極。這種方法效率高，用于較大批量生產(chǎn)。利用精密電火花線切割加工制成整體異形電極。這種方法的制造周期短、精度和剛度較好，適用于單件、小批試制。用這種方法制造的電極，定位、裝夾均方便且誤差小，但生產(chǎn)效率較低。上圖為電火花反拷加工制造異形電極的示意圖。(1)冷拔整體電極法

(2)電火花線切割加工整體電極法(3)電極的電火花反拷加工整體電極法異形小孔的電火花加工

在生產(chǎn)中往往遇到一些較深較小的孔，而且精度和表面粗糙度要求較高，工件材料（如磁鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等）的機(jī)械加工性能很差。這些小孔采用研磨方法加工時，生產(chǎn)率太低，采用內(nèi)圓磨床磨削也很困難，采用電火花磨削或鏜磨能較好地解決這些問題。電火花磨削可在穿孔、成形機(jī)床上附加一套磨頭來實現(xiàn)，使工具電極作旋轉(zhuǎn)運動，如果工件也附加一旋轉(zhuǎn)運動，則磨得的孔可更圓。也有設(shè)計成專用電火花磨床或電火花坐標(biāo)磨孔機(jī)床的，也可用磨床、銑床、鉆床改裝，工具電極作往復(fù)運動，同時還自轉(zhuǎn)。在坐標(biāo)磨孔機(jī)床中，工具還作公轉(zhuǎn)，工件的孔距靠坐標(biāo)系統(tǒng)來保證。這種辦法操作比較方便，但機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高。電火花鏜磨與磨削不同之點是只有工件的旋轉(zhuǎn)運動、電極的往復(fù)運動和進(jìn)給運動，而電極工具沒有轉(zhuǎn)動運動。第五節(jié)電火花加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

1電火花小孔磨削和鏜削加工

圖所示為電火花鏜磨加工示意圖：

電火花鏜磨雖然生產(chǎn)率較低，但比較容易實