电火花成型加工实践与技巧

◇任务简介◇

学习加工前的各项准备工作、加工时的注意事项、影响加工的因素及实际机床的操作方法等。

◇学习目标◇

熟练掌握电火花成型加工的方法，对加工中存在和出现的问题进行分析解决。

◇知识要点◇

一、加工条件

（1）工具电极和工件电极之间必须加以60～300 V的脉冲电压，同时还需维持合理的距离——放电间隙。大于放电间隙，介质不能被击穿，无法形成火花放电；小于放电间隙，会导致积碳，甚至发生电弧放电，无法继续加工。

（2）两极间必须充满介质。电火花成型加工一般为火花液或煤油，线切割一般为去离子水或乳化液。

（3）输送到两极间脉冲能量应足够大，即放电通道要有很大的电流密度（一般为104～109 A/cm2）。

（4）放电必须是短时间的脉冲放电，一般为1 μs～1 ms。这样才能使放电产生的热量来不及扩散，从而把能量作用局限在很小的范围内，保持火花放电的冷极特性。

（5）脉冲放电需要多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的，避免发生局部烧伤。

（6）脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺利进行。

二、影响加工的因素

1．影响电火花加工生产率的主要因素

生产率通常以加工速度——单位时间内蚀除工件材料的体积（或质量）大小来衡量，用 mm3/min（或g/min）表示。

（1）极性效应。

在电火花成形加工中，工件材料在被逐渐蚀除的同时，工具电极的材料也在被蚀除。但是，二者的蚀除量是不一样的——即使正、负两电极使用同一材料，这种现象就叫做极性效应。所谓极性，是指工件与脉冲电源哪个电极相连接，若工件与电源的阳极相接，则称为阳极性加工；若工件与电源的阴极相接，则称为阴极性加工。

（2）电参数的影响。

①脉冲宽度：当其他参数不变时，增大脉宽，工具电极损耗减小，生产率提高，加工稳定性变好。但是，应该针对不同的电极材料、不同的工件材料和加工要求，选择脉冲宽度。

②脉冲间隔：脉冲间隔减小，放电频率提高，生产率相应提高。

③脉冲能量：在正常情况下，蚀除速度与脉冲能量成正比。

2．影响电火花加工精度的主要因素

（1）加工斜度。

斜度主要与二次放电的次数及单个脉冲能量大小有关。二次放电次数越多，脉冲能量越大，则斜度就越大。而二次放电的次数主要与排屑条件、排屑方向及加工余量有关。

（2）工具电极的精度及损耗。

由于电火花加工属仿形加工，工具电极的加工缺陷会直接复印在工件上，因此，工具电极的制造精度对工件的加工精度会造成直接影响。

（3）电极和工件的装夹及定位。

装夹、定位的精度和校正的准确度都会直接影响工件的加工精度。

（4）机床的热变形。

电火花加工产生的加工热量是很高的，加工热量会使得机床主轴轴线产生偏转，从而影响工件的加工精度。

三、电火花的加工方法

电火花加工主要由三部分组成：电火花加工的准备工作、电火花加工、电火花加工检验工作，如图3-2-1所示。其中电火花加工可以加工通孔和盲孔，前者习惯称为电火花穿孔加工，后者习惯上称为电火花成型加工。它们不仅是名称不同，而且加工工艺方法有着较大的区别，我们将分别加以介绍。电火花加工的准备工作有电极准备、电极装夹、工件准备、工件装夹、电极工件的校正定位等。

图3-2-1

电火花穿孔加工一般应用于冲裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。本节以加工冲裁模具的凹模为例，说明电火花穿孔加工的方法。

凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证，因此，对工具电极的精度和表面粗糙度都应有一定的要求。如凹模的尺寸为L2，工具电极相应的尺寸为L1（见图3-2-2），单边火花间隙值为SL，则L2=L1+2SL 其中，火花间隙值SL主要取决脉冲参数与机床的精度。只要加工规准选择恰当，加工稳定，火花间隙值SL的波动范围会很小。因此，只要工具电极的尺寸精确，用它加工出的凹模的尺寸也是比较精确的。

图3-2-2

用电火花穿孔加工凹模有较多的工艺方法，在实际中应根据加工对象、技术要求等因素灵活地选择。穿孔加工的具体方法简介如下。

1．间接法

间接法是指在模具电火花加工中，加工凸模与加工凹模用的电极分开制造，首先根据凹模尺寸设计电极，然后制造电极，进行凹模加工，再根据间隙要求来配制凸模。图3-2-3为间接法加工凹模的过程。

图3-2-3 间接法

间接法的优点：

（1）可以自由选择电极材料，电加工性能好。

（2）因为凸模是根据凹模另外进行配制的，所以凸模和凹模的配合间隙与放电间隙无关。

间接法的缺点：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。

2．直接法

直接法适合于加工冲模。直接法凸模长度适当增加，先作为电极加工凹模，然后将端部损耗的部分去除直接成为凸模。直接法加工的凹模与凸模的配合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。

图3-2-4 直接法

直接法的优点：

（1）可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。

（2）无须另外制作电极。

（3）无须修配工作，生产率较高。

直接法的缺点：

（1）电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。

（2）电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。

3．混合法

混合法也适用于加工冲模。混合法将电火花加工性能良好的电极材料与冲头材料黏结在一起，共同用线切割或磨削成型，然后用电火花性能好的一端作为加工端，将工件反置固定，用“反打正用”的方法实行加工。这种方法不仅可以充分发挥加工端材料好的电火花加工工艺性能，还可以达到与直接法相同的加工效果。

图3-2-5 混合法

混合法的优点：

（1）可以自由选择电极材料，电加工性能好。

（2）无须另外制作电极。

（3）无须修配工作，生产率较高。

混合法的缺点：电极一定要黏结在冲头的非刃口端。

4．阶梯工具电极加工法

阶梯工具电极加工法在冷冲模具电火花成型加工中应用极为普遍，其应用主要有以下两方面：

（1）无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制作为阶梯状，将工具电极分为两段，即缩小了尺寸的粗加工段，也保持了凸模尺寸的精加工段。粗加工时，采用工具电极相对损耗小、加工速度高的电规准加工，粗加工段加工完成后，只剩下较小的加工余量。精加工段即凸模段，可采用类似于直接法的方法进行加工，以达到凸凹模配合的技术要求。

（2）在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，配合间隙小于最小的电火花加工放电间隙，用凸模作为精加工段是不能实现加工的。此时可将凸模加长后，再加工或腐蚀成阶梯状，使阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差。通过加工规准对放电间隙尺寸的控制，使加工后的条件符合凸凹模配合的技术要求。

图3-2-5 阶梯工具电极加工法

除此以外，可根据模具或工件不同的尺寸，要求采用双阶梯或多阶梯工具电极。阶梯形的工具电极可以由直柄形的工具电极用王水酸洗、腐蚀而成。机床操作人员应根据模具工件的技术要求和电火花加工的工艺常识，灵活运用阶梯工具电极技术，充分发挥穿孔电火花加工工艺的潜力，完善其工艺技术。

四、电火花加工的准备工作

1．电极准备

电极材料的选择。

从理论上讲，任何导电材料都可以做为电极。但由于不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。因此，在实际加工中，应综合考虑各个方面的因素，选择最合适的材料做电极。

目前常用的电极材料有紫铜（纯铜）、黄铜、钢、石墨、铸铁、银钨合金、铜钨合金等。这些材料的性能见表3-2-1。

表3-2-1 电火花加工常用电极材料性能

续表

（1）铸铁电极的特点。

①来源丰富，价格低廉，机械加工性能好，便于采用成型磨削，因此电极的尺寸精度、几何形状精度及表面粗糙度等都容易保证。

②电极损耗和加工稳定性均一般，容易起弧，生产效率也不及铜电极。

③是一种较常用的电极材料，多用于穿孔加工。

（2）钢电极的特点。

①来源丰富，价格便宜，具有良好的机械加工性能。

②加工稳定性较差，电极损耗较大，生产效率较低。

③多用于一般的穿孔加工。

（3）紫铜（纯铜）电极的特点。

①加工过程中稳定性好，生产效率高。

②精加工时比石墨电极损耗小。

③易于加工成精密、微细的花纹，采用精密加工时能达到优于1.25 μm的表面粗糙度。

④因其韧性大，故机械加工性能差，磨削加工困难。

⑤适宜于做电火花成型加工的精加工电极材料。

（4）黄铜电极的特点。

①在加工过程中稳定性好，生产效率高。

②机械加工性能尚好，可用仿形刨加工，也可用成型磨削加工，但其磨削性能不如钢和铸铁。

③电极损耗最大。

（5）石墨电极的特点。

①机加工成型容易，容易修正。

②加工稳定性能较好，生产效率高，在长脉宽、大电流加工时电极损耗小。

③机械强度差，尖角处易崩裂。

④适用做电火花成型加工的粗加工电极材料。因石墨的热胀系数小，也可作为穿孔加工的大电极材料。

2．电极设计

电极设计是电火花加工中的关键点之一。在设计中，首先详细分析产品图纸，确定电火花加工位置；其次根据现有设备、材料、拟采用的加工工艺等具体情况，确定电极的结构形式；最后根据不同的电极损耗、放电间隙等工艺要求对照型腔尺寸进行缩放，同时要考虑工具电极各部位投入放电加工的先后顺序，工具电极上各点的总加工时间和损耗，同一电极上端角、边和面上的损耗值等因素来适当补偿电极。例如，图3-2-7是经过损耗预测后对电极尺寸和形状进行补偿修正的示意图。

图3-2-7

3．电极的结构形式

电极的结构形式可根据型孔或型腔的尺寸大小、复杂程度及电极的加工工艺性等来确定。常用的电极结构形式如下。

（1）整体电极。

整体式电极由一整块材料制成。若电极尺寸较大，则在内部设置减轻孔及多个冲油孔。

对于穿孔加工，有时为了提高生产效率和加工精度及降低表面粗糙度，常采用阶梯式整体电极，即在原有的电极上适当增长，而增长部分的截面尺寸均匀减小，呈阶梯形。如图3-2-8所示，L1为原有电极的长度，L2为增长部分的长度。阶梯电极在电火花加工中的加工原理是先用电极增长部分L2进行粗加工，来蚀除掉大部分金属，只留下很少余量，然后再用原有的电极进行精加工。阶梯电极的优点：粗加工快速蚀除金属，将精加工的加工余量降低到最小值，提高了生产效率；可减少电极更换的次数，以简化操作。

图3-2-8

（2）组合电极。

组合电极是将若干个小电极组装在电极固定板上，可一次性同时完成多个成型表面电火花加工的电极。如图3-2-9所示的加工叶轮的工具电极是由多个小电极组装而构成的。

图3-2-9

采用组合电极加工时，生产效率高，各型孔之间的位置精度也较准确。但是对组合电极来说，一定要保证各电极间的定位精度，并且每个电极的轴线要垂直于安装表面。

（3）镶拼式电极。

镶拼式电极是将形状复杂而制造困难的电极分成几块来加工，然后再镶拼成整体的电极。如图3-2-10所示，将E字形硅钢片冲模所用的电极分成三块，加工完毕后再镶拼成整体。这样不但保证电极的制造精度，得到尖锐的凹角，而且简化了电极的加工，节约了材料，降低了制造成本。但在制造中，应保证各电极分块之间的位置准确，配合要紧密牢固。

图3-2-10

4．电极的制造

在进行电极制造时，尽可能将要加工的电极坯料装夹在即将进行电火花加工的装夹系统上，避免因装卸而产生定位误差。

常用的电极制造方法如下。

（1）切削加工。

过去常见的切削加工有铣、车、平面和圆柱磨削等方法。随着数控技术的发展，目前经常采用数控铣床（加工中心）制造电极。数控铣削加工电极不仅能加工精度高、形状复杂的电极，而且加工速度快。

石墨材料时容易碎裂、粉末飞扬，所以在加工前需将石墨放在工作液中浸泡2～3天，这样可以有效减少崩角及粉末飞扬。紫铜材料切削较困难，为了达到较好的表面粗糙度，经常在切削加工后进行研磨抛光。

在用混合法穿孔加工冲模的凹模时，为了缩短电极和凸模的制造周期，保证电极与凸模的轮廓一致，通常采用电极与凸模联合成型磨削的方法。这种方法的电极材料大多选用铸铁和钢。

当电极材料为铸铁时，电极与凸模常用环氧树脂等材料胶合在一起，如图3-2-11所示。对于截面积较小的工件，由于不易黏牢，为防止在磨削过程中发生电极或凸模脱落，可采用锡焊或机械方法使电极与凸模连接在一起。当电极材料为钢时，可把凸模加长些，将其做成电极，即把电极和凸模做成一个整体。

图3-2-11

1—电极；2—黏结面；3—凸模；

电极与凸模联合成型磨削，其共同截面的公称尺寸应直接按凸模的公称尺寸进行磨削，公差取凸模公差的1/2～2/3。

当凸、凹模的配合间隙等于放电间隙时，磨削后电极的轮廓尺寸与凸模完全相同；当凸、凹模的配合间隙小于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应小于凸模的轮廓尺寸，在生产中可用化学腐蚀法将电极尺寸缩小至设计尺寸；当凸、凹模的配合间隙大于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应大于凸模的轮廓尺。在生产中可用电镀法将电极扩大到设计尺寸。

（2）线切割加工。

除用机械方法制造电极外，在比较特殊需要的场合下也可用线切割加工电极，即适用于形状特别复杂、用机械加工方法无法胜任或很难保证精度的情况。

如图3-2-12（a）所示的电极，在用机械加工方法制造时，通常是把电极分成四部分来加工，然后再镶拼成一个整体，如线图所示。由于分块加工中产生的误差及拼合时的接缝间隙和位置精度的影响，使电极产生一定的形状误差。如果使用线切割加工机床对电极进行加工，则可很容易制作出来，并能很好地保证其精度，如图3-2-12（b）所示。

图3-2-12

（3）电铸加工。

电铸方法主要用来制作大尺寸电极，特别是在板材冲模领域。使用电铸方法制作出来的电极的放电性能特别好。

用电铸法制造电极，复制精度高，可制作出用机械加工方法难以完成的细微形状的电极。它比较适合有复杂形状和图案的浅型腔的电火花加工。电铸法制造电极的缺点是加工周期长、成本较高、电极质地比较疏松，使电加工时的电极损耗较大。

五、电极的装夹与校正

1．电极的装夹(www.xing528.com)

电极装夹的目的是将电极安装在机床的主轴头上，电极校正的目的是使电极的轴线平行于主轴头的轴线，即保证电极与工作台台面垂直，必要时还应保证电极的横截面基准与机床的X轴、Y轴平行。

电极在安装时，一般使用通用夹具或专用夹具直接将电极装夹在机床主轴的下端。常用装夹方法有下面几种。

小型的整体式电极多采用通用夹具直接装夹在机床主轴下端，采用标准套筒、钻夹头装夹；对于尺寸较大的电极，常将电极通过螺纹连接直接装夹在夹具上。

镶拼式电极的装夹比较复杂，一般先用连接板将几块电极拼接成所需的整体，然后再用机械方法固定；也可用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂黏合，如图3-2-13所示。在拼接时各结合面需平整密合，然后再将连接板连同电极一起装夹在电极柄上。

图3-2-13

1—电极柄；2—连接板；3—螺栓；

当电极采用石墨材料时，应注意以下几点：

（1）由于石墨较脆，故不宜攻螺孔，因此可用螺栓或压板将电极固定于连接板上。石墨电极的装夹如图3-2-14所示。

图3-2-14

（2）不论是整体的还是拼合的电极，都应使石墨压制时的施压方向与电火花加工时的进给方向垂直。图3-2-15（a）箭头所示为石墨压制时的施压方向，图3-2-15（b）为不合理的拼合，图3-2-15（c）为合理的拼合。

图3-2-15

2．电极的校正

电极装夹好后，必须进行校正才能加工，即不仅要调节电极与工件的基准面垂直，而且需在水平面内调节、转动一个角度，使工具电极的截面形状与将要加工的工件型孔或型腔定位的位置一致。电极与工件基准面垂直常用球面铰链来实现，工具电极的截面形状与型孔或型腔的定位靠主轴与工具电极安装面相对转动机构来调节，垂直度与水平转角调节正确后，都应用螺钉夹紧，如图3-2-16所示。

图3-2-16

1—调节螺钉；2—摆动法兰盘；3—球面螺钉；4—调角正架；5—调角垫；6—上压板；7—销钉；8—锥柄座；9—滚珠；10—电源线；11—垂直度调节螺钉

电极装夹到主轴上后，必须进行校正，一般的校正方法有：

（1）根据电极的侧基准面，采用千分表找正电极的垂直度。

（2）电极上无侧面基准时，将电极上端面作辅助基准，找正电极的垂直度。

六、电极的定位

在电火花加工中，电极与加工工件之间定位的准确程度直接决定加工的精度。做好电极的精确定位主要有三方面内容：电极的装夹与校正、工件的装夹与校正、电极相对于工件定位。

电极的装夹与校正前面已详细讨论过，这里不再叙述。

电火花加工工件的装夹与机械切削机床相似，但由于电火花加工中的作用力很小，因此工件更容易装夹。在实际生产中，工件常用压板、磁性吸盘（吸盘中的内六角孔中插入扳手可以调节磁力的有无，如图3-2-17所示）、虎钳等来固定在机床工作台上，多用百分表来校正，使工件的基准面分别与机床的X、Y轴平行。如图3-2-18所示。

图3-2-17

图3-2-18

电极相对于工件定位是指将已安装校正好的电极对准工件上的加工位置，以保证加工的孔或型腔在凹模上的位置精度。习惯上将电极相对于工件的定位过程称为找正。电极找正与其他数控机床的定位方法大致形似，目前生产的大多数电火花机床都有接触感知功能，通过接触感知功能能较精确地实现电极相对工件的定位。

七、工件的准备

电火花加工在整个零件的加工中属于最后一道工序或接近最后一道工序，所以在加工前宜认真准备工件，具体内容如下。

1．工件的预加工

一般来说，机械切削的效率比电火花加工的效率高。所以电火花加工前，应尽可能用机械加工的方法去除大部分加工余料，即预加工。预加工可以节省电火花粗加工时间，提高总的生产效率，但预加工时要注意以下几点：

（1）所留余量要合适，尽量做到余量均匀，否则会影响型腔表面粗糙度和电极不均匀的损耗，破坏型腔的仿型精度。

（2）对一些形状复杂的型腔，顶加工比较困难，可直接进行电火花加工。

（3）在缺少通用夹具的情况下，用常规夹具在预加工中需要将工件多次装夹。

（4）预加工后使用的电极上可能有铣削等机加工痕迹，如用这种电极精加工则可能会影响到工件的表面粗糙度。

（5）预加工过的工件进行电火花加工时，在起始阶段加工稳定性可能存在问题。

2．热处理

工件在预加工后，便可以进行淬火、回火等热处理。热处理工序应尽量安排在电火花加工前面，因为这样可避免热处理变形对电火花加工尺寸精度、型腔形状等的影响。

热处理安排在电火花加工前也有其缺点，如电火花加工将淬火表层加工掉一部分，影响了热处理的质量和效果。所以有些型腔模安排在热处理前进行电火花加工，这样型腔加工后钳工抛光容易，并且淬火时的淬透性也较好。

3．其他工序

工件在电火花加工前还必须除锈去磁，否则在加工中工件会吸附铁屑，很容易引起拉弧烧伤。

八、电蚀产物的排除

经过前面的学习，我们知道，如果电火花加工中电蚀产物不能及时排除，会对加工产生巨大的影响。

电蚀产物的排除虽然是加工中出现的问题，但为了较好地排除电蚀产物，其准备工作必须在加工前做好。通常采用的方法如下。

1．电极冲油

电极上开小孔，并强迫冲油是型腔电加工最常用的方法之一。冲油小孔直径一般为0.5～2 mm，可以根据需要开一个或几个小孔。

2．工件冲油

工件冲油是通孔电加工最常用的方法之一。由于通孔加工大多在工件上开有预孔，因而具备冲油条件。型腔加工时如果允许工件加工部位开孔，则也可采用此法。

3．工件抽油

工件抽油常用于穿孔加工。由于加工的蚀除物不经过加工区，因而加工斜度很小。抽油时要使放电时产生的气体（大多是易燃气体）及时排放，不能积聚在加工区，否则会引起“放炮”。“放炮”是严重的事故，轻则工件移位，重则工件炸裂，主轴头受到严重损伤。通常在安放工件的油杯上采取措施，将抽油的部位尽量接近加工位置，将产生的气体及时被抽走。抽油的排屑效果不如冲油好

4．开排气孔

大型型腔加工时经常在电极上开排气孔。该方法工艺简单，虽然排屑效果不如冲油，但对电极损耗影响较小。开排气孔在粗加工时比较有效，精加工时需采用其他排屑办法。

5．抬刀

工具电极在加工中边加工边抬刀是最常用的排屑方法之一。通过抬刀，电极与工件间的间隙加大，液体流动加快，有助于电蚀产物的快速排除。

抬刀有两种情况：一种是定时的周期抬刀，目前绝大部分电火花机床具备此功能，另一种是自适应抬刀，可以根据加工的状态自动调节进给的时间和抬起的时间（即抬起高度），使加工正好一直处于正常状态。自适应抬刀与自适应冲油一样，在加工出现不正常时才抬刀，正常加工时则不抬刀。显然，自适应抬刀减少了不必要的抬刀，可提高加工效率。

6．电极的摇动或平动

电火花加工中电极的平动或摇动加工从客观上改善了排屑条件。排屑的效果与电极平动或摇动的速度有关。

在采用上述方法实现工作液冲油或抽油强迫循环中，往往需要在工作台上装上油杯（见图3-3-19），油杯的侧壁和底边上开有冲油也和抽油孔。电火花加工时，工作液会分解产生气体（主要是氢气）。这些气体如不及时排出，就会存积在油杯里，若被电火花放电引燃，将产生放炮现象，造成电极与工件位移，给加工带来很大麻烦，影响被加工工件的尺寸精度。所以对油杯的应用要注意以下几点：

（1）油杯要有合适的高度，能满足加工较厚工件的电极伸出长度，在结构上应满足加工型孔的形状和尺寸要求。油杯的形状一般有圆形和长方形两种，都应具备冲、抽油的条件。为防止在油杯顶部积聚气泡，抽油的抽气管应紧挨在工件底面。

（2）油杯的刚度和精度要好。根据加工的实际需要，油杯的两端面不平度不能超过0.01 mm，同时密封性要好，防止有漏油现象。

（3）油杯底部的抽油孔，如底部安装不方便，可安置在靠底部侧面，也可省去抽油抽气管和底板，而直接安置在油杯侧面的最上部。

图3-2-19

1—工件；2—油杯管；3—管接头；4—抽油抽气管；5—底板；6—油塞；7—油箱

九、加工规准转换及加工实例

1．加工规准转换

电火花加工中，在粗加工完成后，再使用其他规准加工，使工件粗糙度逐步降低，逐步达到加工尺寸。在加工中，规准的转换还需要考虑其他因素，如加工中的最大加工电流要根据不同时期的实际加工面积确定并进行调节，但总体上来说有一些共同点。

1．掌握加工余量

掌握加工余量是提高加工质量和缩短加工时间的最重要环节。一般来说，分配加工余量要做到事先心中有数，在加工过程中只进行微小的调整。

加工余量的控制，主要从粗糙度和电极损耗两方面来考虑。在一般型腔低损耗加工中，能达到的各种表面粗糙度与最小加工余量有一定的规律（见表3-2-2）。在加工中必须使加工余量不小于最小加工余量。若加工余量太小，会造成粗糙度加工不出或者工件达不到规定的尺寸。

表3-2-2

2．粗糙度逐级逼近

电规准转换的另一个要点是使粗糙度逐级逼近，非常忌讳粗糙度转换过大，尤其是要防止在损耗明显增大的情况下又使粗糙度变大。这样电极损耗的痕迹会直接反映在电极表面上，使最后加工粗糙度变差。

粗糙度逐级逼近是降低粗糙度的一种经济、有效的方法。低损耗加工时，粗糙度转换可以大一些。转换规准的时机是必须把前一电规准的粗糙表面全部均匀地修光并达到一定尺寸后才进行下一电规准的加工。

3．尺寸控制

加工尺寸控制也是规准转换时应予充分注意的问题之一。一般来说，X、Y平面尺寸的控制比较直观，并可以在加工过程中随时进行测量；加工深度的控制比较困难，一般机床只能指示主轴进给的位置，至于实际加工深度还要考虑电极损耗和电火花间隙。因此在一般情况下，深度方向都加工至稍微超过规定尺寸，然后在加工完之后，再将上平面磨去一部分。

近年来，新发展研制的数控机床，有的具有加工深度的显示，比较高级的机床其显示的深度还自动地扣除了放电间隙和电极损耗量。

4．损耗控制

在理想的情况下，当然最好是在任何粗糙度时都用低损耗规准加工，这样加工质量比较容易控制，但这并不是在所有情况下都能够办得到的。同时由于低损耗加工的效率比有损耗加工要低，故对于某些要求并不太高而加工余量又很大的工件，其电极损耗的工艺要求可以低一些。有的加工，由于工艺条件或者其他因素，其电极损耗很难控制，因此要采取相应的措施才能完成一定要求的放电加工。

在加工中，为了有目的地控制电极损耗，应先了解如下内容：

（1）如果用石墨电极作粗加工时，电极损耗一般可以达到1%以下。

（2）用石墨电极采用粗、中加工规准加工得到的零件的最小粗糙度Ra能达到 3.2 μm，但通常只能在6.3 μm左右。

（3）若用石墨作电极且加工零件的表面粗糙度，则电极损耗在15%～50%。

（4）不管是粗加工还是精加工，电极角部损耗较大。粗加工时，电极表面会产生缺陷。

（5）紫铜电极粗加工的电极损耗量也可以低于1%，但加工电流超过30 A后，电极表面会产生起皱和开裂现象。

（6）在一般情况下，用紫铜作电极采用低损耗加工规准进行加工，零件的表面粗糙度Ra可以达到3.2 μm左右。

（7）紫铜电极的角损耗比石墨电极更大。

了解上述情况后，在规准转换时控制损耗就比较有把握了。电规准转换时对电极损耗的控制最主要的是要掌握低损耗加工转向有损耗加工的时机，也就是用低损耗规准加工到什么粗糙度，加工余量多大的时候才用有损耗规准加工，每个规准的加工余量取多少才适当。

石墨电极低损耗加工粗糙度Ra一般可达到6.3 μm左右，转向有损耗加工时其加工余量一般控制在0.20 mm以下，这样就可以使总的电极损耗量小于0.20 mm。当然形状不同，加工工艺条件不同，低损耗规准的要求也不一样。例如，形状简单的型腔的低损耗规准与窄槽等的低损耗规准就不一样，转换规准时机也不一样，前者Ton/Ip值可以小一些，后者则要大一些；前者在损耗值允许时，可以在粗糙度较大的情况下转换为有损耗加工，后者则为了保证成型精度，应当尽可能用低损耗规准加工到较小的粗糙度。

紫铜电极加工时，除了要控制Ton/Ip值外，还要注意加工电流不要太大。规准转换时要使低损耗加工粗糙度达到尽量小的等级，使精加工损耗量减少到最低限度。

表3-2-3所示为电夫准转换与平动量分配。

表3-2-3 电规准转换与平动量分配

2．加工实例

（1）机床安全操作规程。

①电火花机床在放电加工中，严禁用手触及电极，以免发生触电危险；放电加工过中，绝对不允许操作人员擅自离开。

②油箱中要有足够的油量，控制油温不超过50℃，若温度过高时，应该加快加工液的循环，用以降低油温。

③加工时，可喷油加工，也可浸油加工。喷油加工时容易引起火灾，应小心。浸油加时，加工液应全部浸没工件，工作液的液面一定要高于工件30 mm以上。如果液面过低或加工电流较大，极有可能导致发生火灾。

④加工完成后，必须先切断总电源，然后拉动加工液槽边上的放油拉杆，放掉加工液后，擦试机床，确保机床的清洁。

⑤每次加工完毕后，应将工作液槽的煤油泄放回工作液内，将工作台面用棉纱擦拭干净。

⑥放电加工时，请勿接触电极头，以免触电。

⑦当电极面较大时，可先用弱规准以电火花放电校正电极和工件的平贴性。

⑧碰撞对刀时，勿移动工作台，以免损伤电极及主轴。

⑨在电极和工件之间，不能有锈蚀、棉布等不导电物体，以免造成撞刀保护失灵。

⑩加工时，操作者不能离开机床。

⑪加工油槽内，勿放置棉纱、布等易燃物，槽内铁屑不应太多，应经常清理油槽内的杂物。

动手操作并初步掌握对工件和电极的装夹、定位和加工方法

加工前相关材料的准备：

①电极棒（可使用铜、石墨等材质）；

②被加工材料（具有导电性）；

③夹具（使用常见通用夹具）；

④将材料预加工完毕；

⑤安装定位后找正；

⑥检查电火花成型机各部是否正常。

（2）加工图纸，如图3-2-21所示。

图3-2-20

（3）加工步骤。

如图3-2-21所示，需要在一圆形板材上加工一个内齿轮。

图3-2-21

①使用线切割加工一个如图3-2-21（a）所示的电极，为了节省材料我们使用铜制组合式电极。在预先加工好的齿轮中间开一个8 mm的孔，使用螺栓将电极安装在连接杆上，并校正，安装完成，如图3-2-22所示。

图3-2-22

注意：齿轮电极的安装一定要和被加工工件的表面平行，否则可能出现加工时轮廓精度无法控制的情况。

②工件上预先加工好一个可以使螺栓通过的通孔，这样既可以节省加工时间，也可使螺栓不会和工件接触产生电蚀效应，导致和齿轮铜电极之间出现加工不均匀的现象，也保证了电极的可靠性。

③将预先加工好的工件安装在工作台上，这里使用的是一个通过压板固定在工作台面上的三爪自定心卡盘。将工件安装在三爪卡盘上固定好，保证工件和工作台之间为可导电通路。

④将电极通过手动或自动的方式移动到工件上进行圆心找正，使电极根据图纸要求正对工件中心。

⑤打开机床控制面板上的F11键，同时关闭储油的工作液箱，关闭泄油阀，把游标提升至侵没工件的位置。

⑥该工件X向、Y向基准设定在工件对称中心处，Z向基准设在工件的上表面。找正后，设备程序在该处位置显示值为零，如图3-2-23所示。采用对刀速度，机头慢速下行，直至电极与工件上表面接触，下行动作自行停止（此时机床会发出“嘀”声）。

图3-2-23

⑦令控制面板Z值显示为零；电极以对刀速度靠工件X向两侧面以获取该两面的X值，设备程序根据该两面X值作自动分中，令控制面板该处X值显示为零；电极以对刀速度靠工件Y向两侧面以获取该两面的Y值，程序根据该两面Y值作自动分中，令控制面板该处Y值显示为零；

⑧按下键盘上的F9键，启动加工。

⑨待工件加工完毕后，按下F9键断电停止，再按下操作手柄上的Z+键，升起主轴，打开泄油阀，待油液完全泄去之后，取出工件。

⑩检测。

◇思考与练习◇

1．电火花成型机由哪几部分组成？

2．简述电火花成型机的工作原理？

3．电火花成型机的加工特点有哪些？

4．电火花加工主要由哪几部分组成？

5．电火花加工的准备工作有哪些？

6．常用的电极有哪些？