袁喜昌
河南省驻马店高级技工学校,河南 驻马店 463000
电火花加工是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,已达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。影响加工质量的因素是多方面的,本文从电极材料的选择、电极制造、电极装夹找正、加工规准的选择、操作工艺是否恰当等方面来阐述影响加工质量的因素。
在型腔加工中,石墨是常用的电极材料,但由于石墨的品种很多,不是所有的石墨材料都可作为电加工的电极材料,应该使用电加工专用的高强度、高纯度的特种石墨。紫铜电极常用于精密的中、小型型腔加工。在使用铸造或锻造制造的紫铜坯料做电极时,材质的疏松、夹层或砂眼,会使电极表面本身有缺陷、粗糙和损耗不均匀,使加工表面不理想。
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决定的放电间隙再加上一定的比例常数而定。一般宁肯取理论间隙的正差,即电极的标称尺寸要偏“小”一些,也就是“宁小勿大”。若放电间隙留小了,电极做“大”了,使实际的加工尺寸超差,则造成不可修复的废品。若电极略微偏“小”,在尺寸上留有调整的余地,经过平动调节或稍加配硏,可最终保证图纸的尺寸要求。在型孔加工中无论是制造阶梯电极,还是用直接加工电极,由于最终要控制凸凹模具的配合间隙,因此对电极缩放尺寸的要求是十分严格的,一般应控制在±0.01mm。
在校正完水平与垂直,最后紧固时,往往会使电极发生错位、移动,加工时造成废品。因此,紧固后还要不厌其烦地再找正检查一下,甚至在加工开始进行了少量进给后,还需要停机再查看一下是否正确无误。因为电火花加工开始阶段是很重要的一个环节,也是需要操作者最精心的时候。
由于电极装夹不紧,在加工中松动,或找正误差过大,是造成废品的一个原因。电极或辅助夹具的微小松动,会给加工深度带来误差。有时在多次重复加工中,加工条件相同,但深度误差分散性很大,往往也是电极松动造成的。加工过程中夹具发热,也会使电极松动。对于一些小型单电极,只用一个螺栓与电极连接固定,则更容易发生松动,特别是石墨电极采用这种夹固方法是非常不可靠的。
在进行型孔加工中,一般为了减少加工量,都进行预铣或预钻。加工余量越小,越有利于提高加工速度,但也会给找正带来困难,造成废品的潜在危险也越大,多型孔同时加工的场合更是如此,由于预铣、预钻孔的尺寸不够均匀一致,往往多数孔已经找正,而有一两个孔略偏。如果观察粗心,就有可能加工后个别型孔留有“黑皮”而造成废品。因此,在加工初始阶段,一定要停机查核,确实无误后再继续加工。
了解和掌握脉宽、脉间、电流、电压、极性等一组电规准对应产生的电极损耗、加工速度、放电间隙、表面粗糙度以及锥度等工艺效果,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,控制不好粗糙度和放电间隙,就不能确定最佳平动量,修光型腔侧壁。控制不准放电间隙和粗糙度就加工不出好的型孔。常常有人埋怨电源的电极损耗大得异乎寻常,这往往是由于极性接反了,或者是用高频、窄脉宽进行型腔的粗加工。
脉冲电源在维修中由于更换了元器件,使脉冲参数发生改变,也会使加工达不到预期的效果;或由于电源中元器件损坏、击穿,引起拉弧放电,也是造成工件严重破坏的原因。
在进行尺寸加工时,由于电极长度相对损耗会使加工深度产生误差,而由于规准变化的不同,误差也会很不一致,往往使实际加工深度小于图纸要求。因此,一定要在加工程序中,计算、补偿上电极损耗量,或者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,然后在转换成最后的精加工。
型腔或型孔的侧壁修光要靠平动,既要达到一定粗糙度的要求,又要达到尺寸要求,需要认真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,而尺寸已经到限,或者已经修光但还没有达到尺寸要求。因此,应在完成总平动量75%的半精加工段复核尺寸,之后再继续进行精加工。
由于硬质合金是粉末冶金材料,它的热导率低。过大的脉冲能量和长时间持续的电流作用,都会使加工表面产生严重的网状裂纹。因此,为了提高粗加工的速度而采用宽脉宽、大电流加工是不可取的。一般会采用窄脉宽、高峰值电流,短促的瞬时高温使加工表面热影响层较浅,避免裂纹产生。
在加工过程中产生的气体,集聚在电极下端或油杯内部,当气体被电火花引燃时,就会像“放炮”一样冲破阻力而排出,这时很容易使电极与凹模错位,影响加工质量,甚至报废,这种情况在抽油加工时更易发生,因此在使用油杯进行型孔加工时,要特别注意排气,适当抬刀或者在油杯顶部周围开设气槽、排气孔,以利排出积聚的气体。
在使用薄型的紫铜电极时,加工中要注意因电极受热变形而使加工的型腔产生异常。另外在停机后,由于人为的因素,使电极与工件发生位移。在开机时,又没注意电极与工件的相对位置,常常会使接近加工好的工件报废。
电火花加工的蚀除物从间隙排出的过程中,常常在电极与工件间引起电极与加工面的二次放电。其结果使已加工表面再次电蚀,在凹模的上口电极进口处,二次放电机会更多,这样就形成了锥度。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,避免电极不必要的反复提升。调节好冲、抽油压力,选择好适当的电参数,使主轴伺服处于最佳状态,既不过于灵敏,也不迟钝,都可以减少锥度。在加工深孔中为了减少二次放电造成锥度超差,常采用抽油加工或短电极的方法。
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,将使工具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,转化为稳定电弧,使工具工件表面积炭烧伤。防止方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。
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