引言

由于缺少电火花成型机及小孔机床，因此一些需要电火花加工的零件，零件的电加工工序一直由外厂承担，由于受外厂生产安排的影响，零件在外厂周转时间较长，这也成为影响零件交付的原因之一。熟练掌握这两台机床的各种加工功能及操作方法，掌握电加工对于不同零件材料的参数选择及电极、夹具等工装的设计原理是目前急需实现的目标。

1研究内容

从零件的电加工实际需求出发对电加工成型机、电加工小孔机的功能应用、工艺工装设计、电加工参数选择等方面进行开发应用。掌握电加工成型机及小孔机的功能应用，掌握电加工的参数选择，电加工成型机及小孔机工装设计及使用注意事项，实现零件的电加工。

2研究目的

电加工是一种特种加工，由于放电过程中可以见到火花故称电火花加工，在放电过程中，电源由电缆分别到达工件与电极之间产生电动势，两者因伺服机构的控制逐渐接近，其间隙则逐渐减少时，则绝缘液被击穿成导体就会有一定电火花通过，这个过程就是一个放电过程。在每秒内有数千次的火花产生，脉冲性电火花放电产生局部瞬间的高温这样在材料表面产生很高的热能，同时绝缘液中的带电离子高速冲击材料表面，从而达到腐蚀材料接触面的目的。与传统加工相比，加工精度高，能克服传统加工对高硬度材料加工的缺点，可显著提高加工效率和得到较好的表面质量。电加工设备有电火花加工（包括成型机、小孔机、线切割等），电化学加工，电泳加工，电解加工和电子束加工等。电加工成型机通过设计好形状尺寸的成型电极通过脉冲电火花电腐蚀金属表面进行仿形加工，仿形尺寸的精度取决于脉冲电流、脉宽、脉停、伺服电压、电极材料、工作液等多方面因素。电加工成型机用途主要有：制造模具，利用成型电极仿形加工型槽型腔畸形孔等（如三角孔、螺纹螺孔等），利用多排成组的电极实现群孔加工，一次同时加工多个孔。

3技术方案

3.1电极的选择

石墨电极：

a.较易制造加工比如铣削加工，价格低，制造速度快。

b.可加工性好，能实现复杂的几何造型，适合加工型腔，型槽，畸形孔（如三角孔）。

c.重量轻，电极容易夹持。

d.热稳定性好，不变形，无加工毛刺。

e.在大脉冲能量快速加工中比紫铜电极损耗小，适合粗加工。

f.弱点有脆性易损坏，易产生电弧烧伤现象，精加工时损耗大，粗糙度一般只能达到2.5mm，不易做成薄片或尖棱。

紫铜电极：

a.紫铜来源广泛，具有良好的导电性，在较困难的条件下也能稳定加工，不容易产生电弧，加工损坏小，适合精加工。

b.可获得较高的较高的加工精度，能达到Ra1.25um的粗糙度。

c.加工过程中可保持尖锐的棱角、细致的形状。

d.弱点制造性能不如石墨，磨削困难，价格高。不利于维持长时间稳定加工，强度低，不利于装夹找正。

3.2加工程序

由于大部分零件在成型机上加工部位只需成型机主轴上下垂直往复运动即可加工，因此通过精心设计夹具及电极后，大部分加工部位数量少的零件都可不用编制。每道工序的加工需要工艺员编制2部分程序：工件找正检测程序：用于电极丝按照检测程序去缓慢碰触零件规定部位，实际测量的位置数据与检测程序规定的理论位置数据在电脑后台进行比较计算差值并进行X\Y\ZBC方向自动补偿，从而保证零件装夹位置的基准与数控电加工程序的基准一致后，准备开始电加工小孔。工件电加工数控程序：程序的格式和编制思路与立式定Z轴翻转五坐标加工中心加工孔类零件一致，识别G代码，循环程序，子程序等。编程方式有点位编程、矢量编程。

3.3加工参数

成型机加工参数：对于成型机而言电流数值的大小的变化相对于其它参数的变化对加工时间及质量的影响要大，因此成型机在选定电加工参数时优先考虑电流的数值。小孔机加工参数：电加工小孔机的脉宽、脉停、伺服电压参数大小普遍要小于成型机所采用数值。小孔机电加工高温合金零件的电流参数要明显大于用成型机加工小孔的零件。注意树脂工作液加工必须数值保证≥50K Ω，否则孔径加工不合格。

4.试验过程

4.1电加工程序编排

电加工设备常用两种编程方式，对于简单的程序一般直接编制NC代码程序，对于较复杂的程序一般先绘制加工路径，然后使用机床自带的后处理功能生成可用于执行的代码。加工路径既可以在机床上绘制，也可以在本地电脑上绘制后输入机床。小孔机常用代码和列表两种编程方式。代码编程为编制可执行的代码程序，列表编程包括点位编程和矢量编程两类，程序编制时将加工小孔的位置（包括坐标位置及角度位置）、深度、安全距离等信息以列表的形式输入机床，加工时机床自动读取加工孔的信息逐个进行加工。成型机编程方式与小孔机类似，同样常用代码和列表两种编程方式。代码编程为编制可执行的代码程序，列表编程包括多段加工编程和跳位加工编程两类，但需要注意的是多段加工为对零件同一位置不同次数的加工，而跳位加工是对零件不同位置的加工。

4.2电加工程序使用

成型机目前主要编程方式为使用机床自带的编程模块进行自动编程。对于不同的电加工设备，编程方式也不尽相同。对于不同的电加工设备，如果对其编程方式进行统一，可以方便程序管理，但却会绕开电加工设备自带的许多功能模块，增加编程难度。小孔机共有三种编程方式，即：点位编程、矢量编程和NC编程，其中点位与矢量为列表方式编程，可在机床上直接输入列表信息进行编程，NC编程为编制可执行的代码程序。相对来说，点位和矢量程序为列表编程，比较直观，易于实现，而代码程序需要新开发专门的后处理文件，难度较大，因此，推荐编制点位和矢量程序。虽然电加工程序与机械加工程序有很多相似之处，但由于电加工设备操作系统多为厂家开发的专用系统，使得机械加工的很多编程方式在电加工设备上并不适用。对电加工设备的设备规格、油槽尺寸、加工精度、坐标系、坐标轴行程、最大、最小加工零件尺寸等信息详细的统计，考虑编制该类程序的模版程序，既能够统一编程模式，又可以实现程序的快速编制。对于成型机来说，其实际加工位置不像小孔机进行修正。加工特点为电极仿形加工，加工走刀路径比较简单，很容易编制NC代码程序。

5.验证结果

对电加工设备来说，加工参数会直接影响加工结果，因此，在基础资料方面需要解决加工机床特性及加工参数两方面问题。可以说，只有这两方面材料的支撑，才可以编制出适合现场加工的数控程序。一般来说，机械加工参数会影响零件加工效率、刀具消耗、表面质量等方面，对零件加工尺寸的影响较小。但对于电加工设备来说，其加工参数会直接影响放电间隙，进而影响零件加工尺寸。也就是说，如果电加工参数选择不合理，不但会影响加工效率或表面质量，严重的会导致加工尺寸的变化，甚至导致零件加工超差或无法加工。因此，统计不同设备常见材料的加工参数是有必要的。

6.研究结论

通过减少脉停提高脉冲频率，但脉停过短容易产生电弧放电，反而降低加工速度。而增加单个脉冲能量主要靠增大脉冲电流和增加脉宽，但会是表面质量变差。除了电参数影响外还有其它许多因素。电极损耗直接影响仿形精度，特别对于型腔加工，电极损耗指标比加工速度更为重要。影响电极损坏因素只要包括极性效应、覆盖效应及电极材料等。覆盖效应是值电加工中一个电极的电蚀产物会覆盖到另一个电极表面上。电极损耗越小，仿形越精确，加工精度越高。精加工时一般电加工参数选取较小，放电间隙太小，通道太窄，蚀除物在爆炸与工作液作用下，对电极表面不断撞击，加速了电极损耗，因此如能适当增大放电间隙，改善通道情况，即可减低电极损耗。放电间隙的控制目标要间隙均用且要定量。加工中由于排屑不畅或电蚀产物浓度的变化，造成二次放电概率不同，导致放电间隙不均匀，产生亵渎，棱角或不均匀圆角等。同时如果间隙越大则复杂表面的电场强度分布不均，精度影响越严重。

结束语

通过对工厂电加工成型机、电加工小孔机的功能应用、工艺工装设计、电加工参数选择等方面进行开发应用，掌握电加工成型机及小孔机的功能应用，掌握电加工的参数选择，电加工成型机及小孔机工装设计及使用注意事项，实现零件的电加工。

参考文献

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[2]郑文.机械加工制造系统的复杂性研究[D].吉林大学.2020.6.1.