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提高电火花加工表面质量的研究

日期:2015-03-04 09:38:20 作者: 来源: 浏?#26469;?#25968;:0
     进步电火花加工外表质量的研讨


    因为电火花加工能够加工难切削的资?#24076;?#24182;且能够加工出特别以及复?#26377;?#29366;的零件。因而,电火花加工技能广泛应用于机械、航空航天、电子、仪器、轻工业等部分。可是因为加工进程技术参数较多,各技术参数之间存在必定的影响,常常会带来一些技术疑问,直接影响加工的质量与功率。因而,对影响加工外表质量要素的剖析具有重要的含义。

    1  电火花加工外表质量剖析

    电火花加工外表质量首要包含外表粗糙度、外表蜕变层和外表力学功能。电火花加工外表首要由无数个无方向性的小坑和硬凸边所组成,其外表粗糙度的核算与机械加工一样,选用微观概括平面度的均匀算术偏差值Ra表明。因为电火花加工去掉资料靠的是东西和工件之间因为放电发作的高温,在消电离期间,因为工作液的敏捷冷却,使得工件外表层发作很大的改动。在外表蜕变层中又分为熔融凝结层、热影响层、微观裂纹3个层次,如图1。


    外表力学功能首要为显微硬度、剩余应力、耐疲惫功能等项目标。大量试验研讨证实:在电火花加工后,工件的显微硬度和耐磨性?#21152;?#25152;进步,不一样的资?#24076;?#36827;步的程度也有所不一样。因为电火花加工进?#35752;校?#24037;件外表阅历瞬时的?#26085;?#22823;后缩短的效果,使工件外表构成剩余应力,剩余应力大部分为拉应力,在外表层中会呈现较小的压应力。因为剩余应力和也许存在的微观裂纹的效果,电火花加工后的工件的耐疲惫性会大大下降,因而需求采取必定的?#21364;?#29702;,消除这一不利的影响。

    2  电参数对外表粗糙度的影响

    电火花加工首要靠东西电极与工件之间的脉冲性放电发作的瞬时高温、高热去掉资料的。去掉资料构成的放电痕迹首要由脉冲能量决议。而单个脉冲放电所开释的能量取决于极间放电电压、放电电流和放电继续时刻(即脉冲宽度),其核算公式为:


    因而,影响电火花加工外表粗糙度的电参数首要有峰值电压、峰值电流和脉冲宽度。因为在必定的加工条件下,峰值电压改动不大,一般取定值,所以,外表粗糙度首要取决于峰值电流和脉冲宽度。

    依据试验研讨,以铜为东西电极,钢为工件时,可得到外表粗糙度与峰值电流和脉冲宽度的经历公式:



    2.1  峰值电流对外表粗糙度的影响

    在脉冲宽度必守时,跟着峰值电流添加,单个脉冲能量也添加,使外表粗糙度值增大,如图2。因而,为取得较小的外表粗糙度值,应尽量减小峰值电流值。


    2.2  脉冲宽度对外表粗糙度的影响

    当峰值电流必守时,脉冲宽度大,单个脉冲能量大,放电腐蚀发作的放电痕迹大而深,外表粗糙度变差,如图3。因而,在峰值电流必守时,一般挑选较小的脉冲宽度,来取得较好的外表粗糙度。


    3  东西电极对外表粗糙度的影响

    3.1  东西电极资料和外表粗糙度

    在电火花加工进?#35752;校?#19996;西电极的资料不一样,电极的功能不一样,在加工进?#35752;?#30005;极的损耗不一样,对工件外表粗糙度的影响也不一样。资料质量差、安排不均匀、含杂质的电极会使加工出来的工件外表粗糙度值大,达不到加工的需求。一般,在粗加工规准中,脉冲宽度较大,?#19997;套?#38108;电极比石墨电极的加工外表粗糙度好。在精加工规准中,脉冲宽度小,石墨电极加工外表粗糙度较好。电火花成型加工是将电极的外表复?#39057;?#24037;件外表,电极外表粗糙度会直接影响加工外表的粗糙度,特别在精加工时,东西电极一般都要进行抛光处理。

    3.2  加工极性的影响

    在脉冲放电进?#35752;校?#27491;、负电极外表别离遭到负电子和正离子的炮击,因而两极外表分配的能量不一样。因为电子的质量?#20984;咝越?#23567;,在放电初始期间,就能取得较大的速度?#32479;?#36895;度,炮击正极外表,使电极资料敏捷熔化和气化。然而,正离子的质量?#20984;咝越?#22823;,跟着放电时刻的继续,其取得的能量较大,对负极外表的炮击效果强。因而,在脉冲宽度较小时,应挑选正极性加工;在脉冲宽度较大时,应挑选负极性加工。一般来说,正极性加工的外表粗糙度要比负极性加工的外表粗糙度好,精加工时为了取得较好的外表质量都挑选正极性加工。

    4  加工面积的影响

    试验研讨表明:在其他加工条件一样的情况下,加工面积不一样,外表粗糙度相差很大。当加工面积较大时,即便很小的脉冲能量,加工工件的外表粗糙度值也很?#30740;?#20110;0.32 μm,并且跟着加工面积的增大,外表粗糙度变差。这是因为在加工进?#35752;校?#19996;西电极和工件相当于电容器的两个极。依据平行板电容核算公式:



    可知,跟着加工面积的增大,电火花加工中寄生电容增大,即电火花加工两极板的储能效果增强,在电规准较小的情况下,电能被此电容“吸收”。?#19997;蹋?#21482;能起到“充电”效果而不会导致火花放电。通常堆集屡次脉冲才干发作一次放电,这使得加工出的放电凹坑较大,外表粗糙度值变大。

    “混粉加工”新技术的呈现处理了这一疑问,选用“混粉”加工技能,能够在较大的面积上加工出粗糙度值为0.05~0.1 μm的亮光面。混粉加工就是在工作液中混入必定量的硅或铝等导电粉末,使工作液的电阻率下降,潜布电容减小。一起将放电通道分割成很多小的放电通道,使放电能量大大细化,能够得到较小的外表粗糙度值。普通加工与混粉加工极间电场分布图如图4所?#23613;?br />

    5  电?#24202;?#21697;对外表粗糙度的影响

    跟着加工的进行,东西电极和工件之间的电?#24202;?#21697;增多,过多的电?#24202;?#21697;假如?#24202;?#21450;从极间扫除、分散出去,这不只会使油液变脏、粘度变大,不利于带走电极与工件之间的电?#24202;?#21697;,并?#19968;?#25913;动空隙介质的成分,下降其绝缘强度,使东西和工件之间的二次放电次数增多,影响极间放电状况。使放电点会集在某一部位,损坏消电离进程,影响放电?#21442;?#24615;。这样,脉冲性火花放电将恶性循环转变为有害的?#21442;?#30005;弧放电状况,一起工作液部分高温分化后也许构成积碳表象,在该处聚集成焦粒,这都会烧伤东西电极和工件外表,使外表粗糙度值增大。别的,电?#24202;?#21697;排出不充分还简略导致短路表象,下降加工速度,长时刻的短路效果使电路中电流增大,影响脉冲电源的寿命。为了处理这一疑问,需求常常过滤及清洗工作液,加强过滤循环,要人工整理工作液中的积存炭黑和金属微粒。在加工进?#35752;校?#20026;了强化电?#24202;?#21697;的排出,还要进行恰当的工作液循环。工作液循环方法可分为冲油式和抽油式两种方法。冲油或抽油方法如图5所?#23613;?br />

    冲油方法?#21028;?#33021;力强,能使电?#24202;?#21697;完全从极间排出。可是,在?#21028;?#36827;?#35752;校?#30005;?#24202;?#21697;会经过已加工区,会导致东西和工件之间的“二次放电”,然后损坏加工外表,下降外表质量。选用抽油方法,电?#24202;?#21697;从待加工外表排出,尽管不会影响已加工外表的质量。可是,?#21028;?#19981;充分,并且加工进程分化出的可燃气体简略积聚在抽油回路的死角处,导致“放炮”表象。这不只会导致安全性危险,并且也会加剧电极的损?#27169;?#20351;电极构成锥度,影响加工的精度。因而,一般挑选冲油方法强化电?#24202;?#21697;的排出。

    冲油方法的挑选,导致了另一个影响外表质量要素的研讨。怎么避免电?#24202;?#21697;从已加工区排出时导致的二次放电疑问,变成大家重视的热门。尤其是在微小孔电火花加工中,东西电极与工件之间放电空隙十?#20013;。?#23548;致二次放电的概率十分大,即便加工进?#35752;心?#24471;到极好的外表质量,在电?#24202;?#21697;排出的进?#35752;?#20063;会被损坏。为了处理这一疑问,日本专?#20197;?#30005;极外表镀上一层薄薄的绝缘层。这种介质在加工进?#35752;?#27668;化,附着在已加工工件外表,使东西电极和加工外表都被绝?#21040;?#36136;覆盖,这样就不会因为“二次放电”对已加工外表再次加工,损坏其外表质量。在工件加工完后,对工件进行冲洗,就会去掉附着在加工外表的绝?#21040;?#36136;。当前这种介质的成分姑且不清楚,还有待资料领域专家进一步深入研讨。对于避免二次放电损坏已加工外表的计划的研讨,也是保证加工外表质量的必不可少的关键要素,对其研讨有重要的研讨价值。

    6  结语

    综上所述,影响电火花加工外表质量的要素很多,每个要素的处理计划都很简略。可是,在加工进?#35752;校?#35201;归?#20260;?#32771;这些要素对加工质量的影响以及各要素之间的相互影响,对其进行体系的剖析和科学的分配,最终?#19994;?#26368;优的参数操控与分配,然后进步外表质量,下降外表粗糙度。

     

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