影响电火花加工质量的主要因素分析

电火花加工质量，包括零件的加工精度和电蚀的表面质量。

1.影响加工精度的工艺因素

电火花加工过程，是一个复杂多参数输入、输出的系统，诸多工艺因素影响其加工精度。其中主要有机床本身的制造精度、模具零件的二类工具（装夹具和电极制作）精度、放电间隙、加工斜度等工艺因素。这里主要讨论加工过程中电极损耗、放电间隙等因素对加工精度的影响。

（1）电极损耗对加工精度的影响 在电火花加工过程中，电极会受电腐蚀而损耗，从而导致间隙增大。因此，它是影响加工精度的重要因素之一，掌握其损耗规律，进而采取各种措施尽量减少电极损耗，则很重要。

一般型腔加工时，多用电极在单位时间内的体积损耗率（电极的体积损耗速度：零件的蚀除体积速度）来衡量电极的损耗情况；型孔加工时，多用电极长度损耗率（电极长度的损耗尺寸:零件已加工出的深度尺寸）来衡量电极的损耗情况。

在加工过程中，电极不同部位的损耗程度有所不同。一般是电极的尖角、棱边等突出的部位，因其电场强度大而易形成尖端放电，导致这些部位比平坦部位损耗得快。电极的不均匀损耗必然使加工精度下降。

电极损耗受电极材料的一些物理性能的综合影响。例如，电极材料的熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热等越高，其耐蚀性越好，损耗越小。另一方面，热导率大的材料在相同的放电时间内，由于能将瞬时产生的较多热量从放电区传导出去，使热损耗相对增大，则同样可以减小电极的损耗。例如，金属钨和石墨等材料的熔点、沸点高，它们的耐蚀性也好。然而，铜的热导率虽然比钢好，但因其熔点远比钢低，导致其耐蚀性不如钢好。此外，电极损耗还会受脉冲电源电参数、加工面积等因素的综合影响。

因此，在电火花加工过程中应正确选择电源电参数和加工极性、用耐蚀性好的材料制作电极、改善工艺条件等，以便减小因电极损耗对加工精度的影响。一般把电极损耗小于1%（体积分数）的电火花加工称为低损耗加工。

由于电火花加工设备和工艺水平的不断提高，目前已经使成形加工的精度达到0.01mm以上。

（2）放电间隙对加工精度的影响 电火花加工时电极与零件之间发生脉冲放电，需保持一定的放电间隙。要使放电间隙保持稳定，必须保持脉冲电源的电参数稳定和机床精度的稳定。特别要注意电蚀产物在间隙中的滞留而引起的二次放电对间隙的影响。

实践经验表明，一般单边放电间隙0.01～0.1mm为宜，而且间隙越稳定、越均匀，加工精度也越高。目前，放电间隙误差可控制在放电间隙的5%左右。

（3）加工斜度对加工精度的影响 在加工过程中随着加工深度的增加，二次放电次数增多，则侧面间隙逐渐增大，导致被加工孔入口处的间隙大于出口处的间隙，即出现加工斜度，产生形状误差，如图3-4所示。二次放电的次数越多，单个脉冲的能量越大，则加工斜度越大。然而，二次放电次数与电蚀产物排除的效果有关。因此，应从工艺方面采用措施，及时排除电蚀产物，减少加工斜度。目前，加工斜度一般可控制在10°以下。

2.影响表面质量的工艺因素

(www.xing528.com)

图3-4 电火花加工时的加工斜度

1—电极 2—电蚀产物 3—零件

（1）表面粗糙度 电火花加工后的表面是由脉冲放电时所产生的大量凹坑排列重叠而形成的。实践表明，在一定的加工条件下，电火花加工的表面粗糙度，随脉冲宽度和电流峰值增大而增大。即在一定的加工条件下，脉冲宽度和电流峰值增大，使单个脉冲能量增大，电蚀凹坑加深。所以，表面粗糙度主要取决于单个脉冲能量，即单个脉冲能量越大，表面越粗糙。

电火花加工表面粗糙度，粗加工一般可达Ra25～12.5μm，精加工可达Ra3.2～0.8μm，微细加工可达Ra0.8～0.2μm。通常，侧壁的表面粗糙度比底面的小。特别是，电火花加工硬质合金等高熔点材料可获得比钢更小的表面粗糙度。据资料所载，所谓的“超光”脉冲电源已使电火花加工的表面粗糙度达到Ra0.20～0.10μm。

（2）表面层特征 经电火花加工后的零件，自表面向里逐渐形成包括凝固区和热影响区的表面层（图3-2），其化学成分、物理性能、力学性能等均有所变化。

1）凝固区，是零件表层在脉冲放电的瞬间高温作用下，熔化的电蚀物质未能抛出，在脉冲结束后迅速冷却凝固而保留下来的金属层，其晶粒细小，具有很强的耐蚀性。

2）热影响区，位于凝固区与零件基体材料之间。该区域受到脉冲放电点传来的高温热影响，使其显微组织发生变化。对于未淬火的钢制零件，热影响层就是淬火层；对于淬火状态的零件，热影响区是重新淬火-回火层，即热影响区的最外面为细针状淬火组织，向里为未达到淬火温度的高温回火组织，再向里为温度逐渐降低的中、低温回火组织，直至原来的淬火组织。图3-5和图3-6分别为未淬火和已淬火的T10钢经电火花加工后的两种情况表层的硬度分布特点。

图3-5 未淬火的T10钢经电火花加工后的表面显微硬度

规准：t_i=120μsIe=16A

图3-6 已淬火的T10钢经电火花加工后的表面显微硬度

规准：t_i=280μsIe=50A