27.11控制电火花加工质量的技巧

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27.11控制电火花加工质量的技巧

火花成型加工是一种多参数的加工工艺，多参数使它具有很大的柔性及很强的适应能 力。在加工之初要根据精度、表面质量、速度、电极损耗和安全等指标的要求来决定加工策 略，从而选择最佳参数组合。如何合理选择加工参数以及控制加工过程的各个环节，需要进 行大蛰的试验以及长期实际工作经验的积累。

①正确选择电极材料。

②正确控制电极的缩放尺寸。制造电极是电火花加工的第一步，根据图纸要求，缩放 电极尺寸是顺利完成加工的关键。缩放的尺寸要根据所选择的加工规准决定的放电间隙再加 上一定的比例常数而定。一般取理论间隙的正差，即电极的标准尺寸“宁小勿大”。若放电 间隙留小了，电极做大了，电极的加工尺寸超差，会造成不可修复的废品的产生。

③把好电极装夹的工件找正关。在校正完电极杆的水平与垂直最后紧固时，往往会使 电极发生微小错位、移动，造成废品的产生。因此，紧固后还要再找正检查一遍，甚至在加 工开始进行了少量进给后，还需停机查验位置是否正确无误，因为电火花加工开始阶段是很 重要的一个环节，需要操作者最精心的操作。电极装夹不紧，在加工中松动或找正误差过 大，是造成废品产生的一个原因。

④正确选用加工工艺规准。了解和掌握脉冲宽度、脉冲间隙、电流、电压、加工极性 等工艺规准对应产生的电极损耗、加工速度、放电间隙、表面粗糙度及锥度等工艺效果，是 避免产生废品、达到加工要求的关键。不控制电极损耗就不能加工出好的型腔，控制不好放 电间隙就不能确定修光型腔侧壁的最佳平动量，从而加工不出好的型腔。常有人埋怨电极损 耗异乎寻常地大，这往往是因极性接反了或是采用高频、窄脉宽进行型腔的粗加工造成的。

⑤利用极性效应，正确选择工件的极性：

a.窄脉冲精加工时，加工选用正极性加工（工件接脉冲电源的正极）。在短脉冲（放电 时间短）加工时，负电子对正极的轰击作用大于正离子对负极的轰击，因为负电子质量在短 时间内达到了很高的速度，获得了很高的能量。因此在窄脉冲精加工时采用正极性加工。

b.而在宽脉冲加工进行粗加工时，则采用负极性加工（工件接脉冲电源的负极）。在长 脉冲（放电时间较长）加工时，质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速，能量达到足够 大时轰击负极表面。因此在长脉冲粗加工时，采用正负极性加工，可以得到较高的蚀除速度 和较低的电极损耗。

⑥防止脉冲电源中电气元件损坏造成废品的产生。脉冲电源在维修中由于电器元件损 坏，也会使加工达不到预期的效果，这是造成工件严重损坏的原因之一。因此应十分注意易 损件的工作状态、生命周期，即使更换后也不要立即投入生产，应经过试运行，掌握电源性 能后再正常使用。

⑦注意电极损耗引起的实际进给深度误差。在进行尺寸加工时，由于电极长度相对损 耗后会使加工深度产生误差。因规准变化的不同，误差也会很不一致，往往使实际加工深度 小于图样要求。在加工程序中计算、补微电极损耗量，或在半精加工阶段停机进行尺寸复 核，并及时补偿由于电极损耗造成的误差，然后再转换成最后的精加工。

⑧正确控制平动量。平动量如何分配是单电极平动加工法的一个关键问题。电极的平 动量主要取决于被加工表面粗变细的修光量。此外还和电极损耗、平动头原始偏心盘、主轴 进给运动的精度等有关。加工形状复杂、纹路棱槽细浅、深度较浅、尺寸较小的型腔时加工规准较细，平动量应选得小些。加工形状简单、深度较深、尺寸较大的型腔时加工规准较 粗，平动量应选得大些。平动量与加工精度的关系，因粗、中、精各规准产生的电蚀除凹坑 不一样，电极的平动量不能按每档平均分配。一般，中规准加工平动量为总平动量的75%〜 80%，端面进给量为端面余量的75%〜80%。中规准加工后，型腔基本成型，只留很少余 量需要用精规准修光。

型腔或型孔的侧壁修光要靠平动，既要达到表面粗糙度要求，又要达到尺寸要求，这就 需慎重确定逐级转换规准时的平动量。否则有可能还没达到修光要求，而尺寸已到限，或已 修光但还没有达到尺寸要求。因此，应在完成总平动量75%的半精加工后复核尺寸，然后 才能继续进行精加工。

⑨防止型腔在精加工时产生波纹和黑斑。在型腔加工的底部及弯角处，易出现细线或 鱼鱗状凸起的波纹。产生的原因如下。

a.电极损耗的影响：电极材料质量差，方向性不准，电参数选择不当，造成粗加工后

表面不规则点状剥落（石墨电极）和网状剥落（纯铜电极）。在平动侧面修光后反映在型腔 表面上就是波纹现象。        .

b.冲油和排屑的影响。冲油孔开得不合理，波纹现象就严重；另外排屑不良，蚀除物 堆积在底部转角处，也会助长波纹现象的产生。

减少和消除波纹、黑斑现象的方法如下。

a.采用较好的石墨电极，粗加工开始时用小密度电流，以改善电极表面质量。

b.中精度加工采用低损耗的脉冲电源及电参数。

c.合理开设冲油孔，采用适当抬刀措施。

d.采用单电极修正电极工艺，即粗加工后修正电极，再用平动精加工修正。

精加工留在型腔表面的黑斑常给最后的加工带来麻烦。仔细观察这部分，会发现表面平 度较周围其他部分要差。这种黑斑通常是由于在精加工时脉冲能量小，使积留在间隙中的蚀 除物不能及时排出所致。因此，在最后精加工时要注意控制主轴进给，灵敏地抬刀，不使炭 黑滞留而产生黑斑。

⑩注意电极大小对放电间隙的影响。原则上放电间隙应不受电极大小的影响，但在实 际加工中，大电极的加工间隙小，而小电极的加工间隙反而偏大。一般认为，大、小电极组 装精度可能不一样，小电极垂直精度不宜装配得像大电极那样高，使其投影面积增大，造成 穿孔加工放电间隙扩大。

小电极在穿孔加工过程中容易产生侧向振动，造成放电间隙扩大。由于穿孔进给速度受 大电极的限制，使小电极二次放电机会增多，致使其放电间隙扩大。

⑪防止在型孔加工中产生“放炮”现象。在加工过程中产生的气体，积聚在电极下端 或油杯内部，当气体受到电火花引燃时，就会像“放炮” 一样冲破阻力而排出，这种冲击力 很容易使电极与凹模错位，影响加工质量，甚至造成报废。这种情况在抽油加工时更易发 生。因此在工件进行型孔加工时，要特别注意排气，适当抬刀或在油杯顶部周围开出气槽、 排气孔，以利排出积聚的气体。

⑫注意热变形引起的电极与工件位移。在使用薄型的纯铜电极加工时，要注意由于电 极受热变形而使型腔产生异常。另外值得注意的是，停机后由于人为因素使电极与工件发生 位移，在开机时又没发现电极与工件的相对位置发生变化，这样常会使接近完工的工件 报废。

⑬注意主轴刚性和工作液对放电间隙的影响。电火花加工的蚀除物从间隙排出的过程 中，常常引起二次放电。二次放电使已加工表面再次被电蚀，在凹模的上电极进口处，二次放电机会就更多一些，这样就形成了锥度。这种锥度一般在4'〜6'之间。二次放电越多，锥 度越大。为了减小锥度，首先要保持主轴头的稳定性，避免电极不必要地反复回升。调节好 冲、抽油压力，选择适当的电参数，使主轴伺服系统处于最佳状态，既不过于灵敏，也不迟 钝。在加工深孔中为了减少二次放电造成锥度超差的现象，常采用抽油加工或短电极加工的 办法。

⑭防止电弧烧伤工件。加工过程中局部电蚀物密度过高，排屑不良，放电通道、放电 点不能正常转移，将使工件局部放电点温度升高，产生积炭、结焦，引起恶性循环，使放电 点更加固定集中，从而转化为稳定电弧烧伤工件。防止办法是增大脉间及加大冲油，增加抬 刀频率和幅度，改善排屑条件。发现加工状态不稳定时就采取措施，防止转变成稳定电弧。 其采取措施是利用一些人为的辅助工艺措施，例如工作液的循环过滤，加工中采用的冲、抽 油措施等。

⑮工件在电火花加工前必须除锈去磁，否则在加工中工件吸附铁屑，很容易引起拉弧 烧伤。

⑯热处理工序尽量安排在电火花加工前面，这样可避免热处理变形对电火花加工尺寸 精度、型腔形状等的影响。但有的在热处理加工前进行电火花加工，这样便于钳工拋光。

总之，电火花加工中实际存在的问题是多方面的，加工要求也是多样化的，具体问题具 体对待，通过实践不断积累加工经验，从而能更好地掌握电火花加工的规律。

⑰电蚀产物的排除。

电蚀产物的排除虽是加工中出现的问题，但为了较好地排除电蚀产物，其准备工作必须 在加工前做好。通常采用的方法如下。

a.工作液冲油或抽油强迫循环，冲洗电极或工件，如图27-23所示。

b.电极运动：抬刀或电极的摇动或平动。电极的平动或摇动可改变间隙，加快液体流 动，也改善了排屑条件。排屑的效果与电极平动或摇动的速度有关。

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