影響石墨電極電火花加工性能的因素很多，各因素的合理配合對電火花加工特性有重要的影響。分析了主軸性能、脈沖電源及智能控制、工作液、電參數(shù)和加工極性選擇等對石墨電極加工性能的影響，為生產(chǎn)實踐提供了理論依據(jù)。
在電火花加工中如何正確選用石墨材料，并達(dá)到*的使用效果，不僅需考慮石墨電極材料牌號，同時要考慮加工參數(shù)及其機床性能等因素。影響石墨電極電火花加工性能（加工速度、加工表面粗糙度和電極損耗）的因素主要有機械系統(tǒng)性能、脈沖電源、控制系統(tǒng)、加工面積、放電參數(shù)、工件材料、工作液、電極形狀、沖液方式等。本文根據(jù)國內(nèi)外的有關(guān)研究著重從電火花機床、放電加工參數(shù)和加工材料等方面進行系統(tǒng)的分析和論述。
1 機床特性對石墨電極加工性能的影響
1.1 主軸性能的影響
主軸是電火花成形機的一個關(guān)鍵部件，它控制工件與工具電極之間的放電間隙。主軸的抬刀速度、傳動速度和搖動方式直接影響生產(chǎn)率、表面粗糙度和加工穩(wěn)定性等工藝指標(biāo)。目前已普遍采用步進電動機、直流電動機或交流伺服電動機驅(qū)動主軸。
1.1.1 抬頭排屑
主軸抬刀對于改善深槽（型腔）窄縫等微細(xì)加工的排屑，防止積碳和二次放電等現(xiàn)象有明顯影響。發(fā)展高速抬刀是必然趨勢。目前交流伺服電機驅(qū)動，抬刀速度一般可達(dá)3~5m/min[1]。日本sadick公司aq35l主軸采用直線電機控制，傳動機構(gòu)簡單，不用滾珠絲杠，沒有傳動間隙，能實現(xiàn)高速度、高加速度移動，滿足了edm加工高速響應(yīng)的要求。zui大驅(qū)動力高達(dá)3000n，快進速度可達(dá)100m/min，zui大加速度達(dá)到1g以上，能及時排除電蝕產(chǎn)物消除集中放電、二次放電。間隙不均勻性等得到極大的抑制，特別是對加工深槽窄縫能產(chǎn)生良好的效果[2]。例如：用端面面積為1mm×38mm、斜度1°的石墨片電極加工鋼，深度達(dá)70mm，免沖液，粗加工用時2h10min，精加工用時1h30min，總共用3h40min，提高了加工速度。瑞士
charmilles公司的roboform 35p機床，不但提高了主軸運動速度，還提高了坐標(biāo)軸的運動速度，使電極交換時間節(jié)省35％。用截面20mm×20mm的電極，無沖液加工100mm深的型腔，加工時間僅為5h，表面粗糙度達(dá)到rmax10μm。makino ednc系列抬刀速度在小型機床上是2m/min，在大型機床上是10m/min。
1.1.2 主軸搖動
主軸的搖動功能可使加工表面均勻，得到高精度和高質(zhì)量的加工表面。目前已有多種搖動方式，除了圓形和方形搖動外，還有六角、半圓柱、半球、三維射線、三維圓弧等搖動軌跡，遇到其他任意形狀，可根據(jù)一個完整的輪廓建立所需的搖動方式。日本mitsubishi ea系列電火花機床新開發(fā)的orbit pro搖動功能，電極以恒定運動進行加工，跟蹤目標(biāo)形狀，實現(xiàn)高穩(wěn)定加工；而常規(guī)搖動加工，沿目標(biāo)形狀一點一點連續(xù)加工，電極移動不平滑，變速移動，加工不穩(wěn)定，兩者對比如圖1所示。
1.2 脈沖電源及智能化控制的影響
脈沖電源對電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工速度、電極損耗等都有很大的影響。模糊控制（fc、flc）電源是利用cnc系統(tǒng)對間隙量、間隙電壓、瞬時放電狀況等參數(shù)進行檢測，通過專家系統(tǒng)進行比較判別，對電參數(shù)與伺服系統(tǒng)進行控制的一種脈沖電源。它一般可提高加工速度20％~30％，降低了電極損耗，在深槽、筋、多型腔、大面積的加工中效果尤為明顯[3]。fp脈沖電源是為控制加工屑而設(shè)計的脈沖電源，可防止短路時加工屑的集中，它通過對加工電流的控制，改善加工表面的質(zhì)量，并且能夠顯著地降低電極損耗[4]。mitsubishi型的電火花加工機床采用全新fpⅱ電源，它有ps電路何α-sc電路。ps電路提供一個穩(wěn)定的超短脈沖訊號，放電脈沖的*控制防止了短路現(xiàn)象，實現(xiàn)穩(wěn)定的無光澤表面精加工，排除了精加工表面的波紋和凹陷現(xiàn)象。α-sc電路大幅度降低了小面積精加工（表面粗糙度為rmax4~10μm）的電極損耗。
makino ednc系列電火花加工機床采用p-脈沖2，加工穩(wěn)定，尤其適合使用石墨電極加工，可消除不規(guī)則放電現(xiàn)象，實現(xiàn)hqsf（high quality surface finishing）（圖2）。采用人工智能（ies）自動控制放電過程，通過專家系統(tǒng)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)補償、檢測等多種功能。高靈敏度放電伺服技術(shù)可進行無沖液放電，由于在無沖液放電時，電火花間隙變化不大，可實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的精加工。并且可以10m/min（edge2型）的速度進行主軸快速跳躍，排除氣體和殘渣，能在無沖液的狀況下加工深窄腔[5]。
1.3 工作液的影響
根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，使用石墨電極進行電火花加工時，宜采用的合成型火花油或混粉工作液。重要品牌有：美國hirschmann engineering公司生產(chǎn)的ionoplus牌工作液，意大利common weahh oil公司生產(chǎn)的edm244，以及esso，fushs，bp，castrol工作液等。高質(zhì)量的工作液可降低石墨電極損耗，獲得良好的加工表面精度?；旆酃ぷ饕和ㄟ^添加硅、鋁、鎢、鉻、鈦等導(dǎo)電粉末，可改變工作液性能，提高精加工的穩(wěn)定性，用于大面積精加工時，可減少拋光工時或無需拋光。日本石油公司生產(chǎn)的ed混粉工作液，適合大面積的塑料模具、大型石墨電極及筋條加工，能實現(xiàn)均勻、穩(wěn)定的放電。實施鏡面電火花成形加工時，可使精加工時間縮短20％~30％。日本makino采用μsc添加劑的工作液，可過濾，可粗、精加工共用一套工作液系統(tǒng)，在加工時分散放電，可提高表面質(zhì)量，有利于控制間隙，提高加工速度。如圖3所示μsc工作液與普通工作液相比可獲得穩(wěn)定的精度和較低的表面粗糙度值，特別是電極尺寸較大時，效果更明顯[5]。
2 電參數(shù)對石墨電極放電加工性能的影響
2.1 脈沖寬度的影響
脈沖寬度決定脈沖能量。使用不同的工件材料、加工極性、電極材料時脈沖寬度對放電加工特性的影響也不同。如圖4、圖5所示，脈沖寬度越大，電極損耗越小。采用負(fù)極性加工工具鋼時，當(dāng)脈沖寬度為250μs時，電極出現(xiàn)負(fù)損耗，采用正極性加工電極損耗較大。加工銅合金時不論采用正極性或負(fù)極性加工電極損耗都比較大。隨著脈沖寬度的增大，蝕除金屬材料就越多，產(chǎn)生的蝕坑越深越寬，加工速度提高，工件的表面粗糙度較大。因此粗加工時，脈沖寬度可以選擇大一些，減小電極損耗，提高加工速度。不同的石墨電極牌號脈沖寬度對電極損耗的影響也不同，石墨顆粒越小，相同脈沖寬度條件下電極損耗越小。
2.2 峰值電流的影響
電極材料為poco的edm-3石墨，工件材料為工具鋼，采用正極性加工，脈沖寬度為40μs，峰值電流分別為50a和2，測得的加工速度、電極損耗和表面粗糙度如表1所示。由表1可看出。峰值電流變小，加工速度下降，而表面粗糙度減小。石墨電極與銅電極相比，因有*的耐熱性，可加大電流值，提高生產(chǎn)效率。粗加工時，可以用較大 電流（幾百安培）。但是在一定加工面積條件下，有一個極限，超過這個極限，會造成加工不穩(wěn)定，電極和工件會產(chǎn)生拉弧燒傷，生產(chǎn)率反而降低。微細(xì)電極承受不住過強的電流，容易受損。石墨電極正極性加工時，電流密度通常設(shè)為10~12a/cm2；負(fù)極性加工時，電流密度通常設(shè)為6~8a/cm2[ 6~7]。
2.3 電極與工件的邊側(cè)間距關(guān)系
電火花加工時放電間隙在不斷變化，間隙的大小影響著加工精度，對復(fù)雜形狀的加工表面影響尤其嚴(yán)重。如使用東洋炭素iso-63材料，表面粗糙度達(dá)到rα10μm時，放電面積不同，邊側(cè)間距也不同。放電面積越大，相應(yīng)的邊側(cè)間距也應(yīng)變大；相同的加工面積粗 加工的邊側(cè)間距大于精加工的邊側(cè)間距。隨著加工深度的增加，邊側(cè)間距有時也要相應(yīng)的增加，如圖6所示，以保持良好的排屑。
2.4 工件材料對加工極性選擇的影響
對不同的工件材料應(yīng)選擇不同的加工極性，因為加工極性直接影響加工效果（電極損耗、加工速度和表面粗糙度）。以銅合金ms-46（cu、ni、al、zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為68％、14％、10％、6％）為例，粗加工時，主要考慮電極損耗和加工速度，采用大脈沖寬度，如圖4a、4b所示，正、負(fù)極性加工電極損耗相差不大，但正極性加工速度快，因此應(yīng)選擇正極性加工。精加工時，主要考慮電極損耗和加工表面質(zhì)量，如圖4a、4c所示，當(dāng)縮短脈沖寬度，負(fù)極性加工的電極損耗明顯比正極性加工小的多，并且表面粗糙度也小，因此精加工時應(yīng)選擇負(fù)極性加工。如圖5所示，加工工具鋼時，粗加工和銅合金一樣，要采用正極性加工，而精加工時，采用正、負(fù)極性加工電極損耗相差不大，表面粗糙度也基本相同，故精加工時兩者皆可。
表2 鈦合金放電加工實驗結(jié)果
加工極性
加工深度
/mm
電極損耗
/ ％
加工速度
/（mm3/min）
單邊間隙
/mm
正極性
3.0
72.86
1.440
0.10
負(fù)極性
3.0
6.50
49.195
0.19
采用石墨電極，在脈沖寬度為100μs，脈沖間隔480μs，峰值電流90a的條件下，改變加工極性，對鈦合金進行放電加工實驗，結(jié)果如表2[8]所示，采用負(fù)極性加工時，其各項工藝指標(biāo)均比正極性加工好，因此對于鈦合金應(yīng)選用負(fù)極性加工。同樣，對不銹鋼、鋁合金等的放電加工特性均受加工極性的影響，加工極性選擇如表3所示。
表3 加工極性選擇
工件材料
粗加工
精加工
工具鋼
＋
±
不銹鋼
＋
±
鋁合金
－
±
鈦合金
－
－
銅合金
＋
－
3 結(jié)束語
影響石墨電極電火花加工性能的因素很多，本文對主要影響因素進行了分析和總結(jié)，在生產(chǎn)實際中有一定的指導(dǎo)意義。
率石墨火花機數(shù)控電火花機 得高精度的實惠!
率石墨火花機數(shù)控電火花機在精密微細(xì),石墨放電,汽車模具,家電模具,深型腔等加工方面*行業(yè)率優(yōu)勢! 在鏍牙薄片，齒輪盲孔，蝸桿骨位, 深型腔，接插件，硬質(zhì)合金等方面具有行業(yè)優(yōu)勢水平。而本高精度數(shù)控火花機價格僅為進口牛頭火花機的1/2,!
1、完善的服務(wù)：提供免費樣件試加工、免費操作人員培訓(xùn)、免費安裝調(diào)試及免費工藝支持服務(wù)，歡迎您們來廠實地考察工廠實力！
2、上海漢霸機電有限公司---精密電火花機床了解詳情：饒-
3、立即就，你將獲得免費工藝方案*服務(wù)，還將獲得zui高性價比的*！
4、或復(fù)制此到地址欄/st10355/ 直接登陸了解詳情