数控电火花微孔加工参数对孔片质量影响的研究

黄艳春

摘要：分析數控电火花微孔加工的工作原理和特点，以及数控电火花微孔加工的主要参数如脉宽，加工电流，电容，伺服控制和振动频率对孔片质量的影响。

Abstract： The working principle and characteristics of numerical control EDM micropore machining and the influence of the main parameters such as pulse width， machining current， capacitance， servo control and vibration frequency on the quality of perforation are analyzed.

关键词：数控电火花；加工参数；孔片质量

Key words： numerical control EDM；processing parameters；hole quality

中图分类号：TG665 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0142-02

0 引言

随着数控技术的发展，数控电火花微孔加工技术在生产制造业领域获得广泛的应用，电火花微孔加工主要运用在机械，航空，航天，化学纤维，军工等行业，是一种比较实用的特种加工技术，具有设备操作简单，实施性强等特点。在现有的电火花微孔加工技术的基础上，以及传统工艺上进行改革和创新，使得电火花微孔加工可以发挥出效好的优势，在微孔加工过程中，掌握好系统参数的一些规律，就可以根据不同的孔片要求来调整参数，通过控制微孔加工的参数来获得更好的孔片质量，来确保孔片质量的可靠性和稳定性。

1 数控电火花微孔加工的工作原理和性能特点

1.1 数控电火花微孔加工的原理

电火花微孔加工是利用二个金属导体之间放电产生的电蚀现象来进行加工的方法。二个金属导体在介质中相互接近时，由于电场效应，在最近的距离处击穿介质，产生一个导电的电离通道，高密度的电子流通过这个通道，打在金属导体的一个点上，产生高热，将这个点的金属熔化或气化，这些熔化或气化的蚀除物由介质（加工夜）带出的火花间隙（即排渣）后，在金属表面形成一个凹穴。无数次这样的放电在金属表面形成无数个凹穴，就达到了对金属导体加工的目的。这些凹穴的大小，深浅决定了被加工工件的表面光洁度，凹穴越大越深，表面越粗糙。反之，表面光洁度越高。

在火花放电时，每次放电产生的凹穴越大越深，则被蚀除物生成越多，即生产率越高，而放电凹穴的大小，深浅以及电离通道的长短，（即放电间隙的大小）决定于每次脉冲的能量大小，能量越大，凹穴就越大越深，放电间隙也越大，所加工孔的直径在一定范围内越大。参考加工原理图，如图1。

1.2 数控电火花微孔加工的性能特点

可采用圆形细长丝电极或细长扁丝电极，亦可用异性整体电极加工圆形或各种异性截面微孔，用细长扁丝电极任意组合穿孔的独特工艺，加工出纺制各种复杂形状，多种截面纤维的异性纺丝板，各种复杂孔型均可通过计算机编程输入，扁丝电极加工成本低，质量好，机床带细长丝电极再进给机构，实现加工中电极的伺服进给及损耗补偿，为了实现微孔的稳定加工，加工中电极丝可作高频振动，以更好的导入加工液和排屑。

2 影响孔片质量的微孔加工参数

2.1 脉冲宽度

在脉冲的峰值电压电流一定时，脉冲宽度越宽脉冲能量越大，加工生产率越高，但是当脉冲宽度达到一定值时，虽然单个脉冲能量增大，但由于热能过于集中以及被蚀除物生成越多，将使排渣，排气等条件变得恶劣，产生电弧（集中在一点放电），加工不稳定，生产率反而会大大下降，放电加工用高频脉冲电源参数，根据加工材料的性质，深度和电极的直径来定，一般来说，电极越粗，选择值越大，加工工作的深度越深，选择值也越大，特殊材质的工作要根据实际加工情况来选择。如图2。

2.2 加工电流

根据电极直径和加工表面粗糙度确定，一般情况下电极直径越大所需加工电流也越大，表面粗糙度要求越小，所需的加工电流也越小，但同时加工速度也越慢。

2.3 电容

间隙两端的电容，一般电容越大，能量越大，加工效率越高，但孔的表面质量越差，电容选取根据孔径，加工材料及加工深度决定，孔径越大，加工深度越深，选择电容越大，材质的硬度和密度越大，选择电容越大。

2.4 伺服控制

伺服控制的选取是根据加工过程的稳定性来的，就是在同样的加工电源下，控制单元的伺服进给百分比，伺服百分比设定越大，加工速度越快，设定越小，加工速度越慢，甚至不加工，伺服控制设定是否合理，通过加工实际电压大小来判定，实际加工时，以电压表指针在50V左右晃动为理想状态，电压表指针越高，表示伺服控制偏高，实际加工效率慢，电压表指针过低，则容易造成加工短路现象。

2.5 振动频率

振动的频率大小选取没有一个定值，需要根据每台机床的实际振动量来选取，一般先找到主振头的谐振点，然后加200，之后再对这个数值进行微调，使加工达到最快最稳定。

2.6 影响孔片表面光洁度的因素

孔片表面光洁度主要决定于单个放电脉冲的能量，能量越大，光洁度越差，能量越小，光洁度越好，而单个放电脉冲的能量决定于脉冲的宽度和加工电流，因此主要依靠选取脉冲的宽度和加工电流的大小来获得最终所需的光洁度。

2.7 影响孔片的流量大小的因素

孔片流量的大小取决于孔片的整体流量趋向，整体趋向下差且不合格的是小于下偏差的，那么就将电容加大，相反则把电容调小，孔片参数附表，如表1。

3 结论

数控电火花微孔加工的参数，如脉宽，加工电流，电容，伺服控制和振动频率对孔片质量的影响，脉宽的最佳参数的选择，根据加工材料的性质，深度和电极的直径来定，电极越粗，选择值越大，加工工作的深度越深选择值越大，特殊材质的工作需要根据实际加工情况来选择，加工电流对孔片的表面粗糙度有影响，加工电流越大，表面粗糙度要求越小，加工电流越小，加工速度越慢，电容选取根据孔径，加工材料及加工深度决定，孔径越大，加工深度越深，材质的硬度和密度越大，选择电容越大。孔片表面光洁度越差，能量越大，反之光洁度好，能量越小，依靠选取脉冲的宽度和加工电流的大小来获得最终所需的光洁度。

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