電火花細微孔加工方法研究

李存震+葉錦華

摘 要：相對于其他電火花加工操作而言，細微孔的特殊性對加工方法提出了較高的要求。為了保證細微孔的加工質(zhì)量，在實際加工處理過程中，應該嚴格控制各項參數(shù)，避免細微孔出現(xiàn)質(zhì)量問題。本文從電火花細微孔加工的特點入手，對電火花細微孔加工方法進行分析和研究。

關鍵詞：電火花；細微孔；加工方法

前言：隨著工藝技術的不斷發(fā)展，電火花細微孔加工技術的出現(xiàn)為機械鉆削加工帶來了新的生機。就我國目前情況來看，雖然電火花細微孔加工的應用范疇較為廣泛，但其加工過程很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。對于生產(chǎn)加工廠家而言，這種現(xiàn)象會從一定程度上增加加工過程所需的成本，進而影響最終獲利情況。為了避免出現(xiàn)上述狀況，生產(chǎn)廠家應該嚴格要求加工人員，保證電火花細微孔加工方法、加工操作的準確性。

一、電火花細微孔加工的特點

與常規(guī)的電火花加工方式相比，電火花細微孔加工的特點主要包含以下幾種：

（一）工具電極細微性特點

電火花細微孔加工屬于一種成型加工模式。在實際加工過程中，工具電極的細微性特點增加了深徑孔加工的難度。如果加工對象孔的深徑參數(shù)較大時，異常放電現(xiàn)象的出現(xiàn)可能會引發(fā)工具電極被燒毀，干擾電火花細微孔加工的順利進行。

（二）被孔徑細微性特點

通常情況下，電火花細微孔的孔徑參數(shù)處于0.1mm以下。這種具有細微性特點的孔徑參數(shù)要求電火花加工過程中每個脈沖的放電能量參數(shù)相對較小。結(jié)合我國電火花細微孔的加工經(jīng)驗可知，當每個脈沖的放電能量處于10-6-10-7J范圍內(nèi)時，其所產(chǎn)生的電蝕量能夠滿足電火花細微孔的深度及電蝕坑直徑要求（分別為小于0.1μm和小于1μm）[1]。

（三）被加工孔徑細微性特點

在電火花細微孔加工中，被加工孔徑也具有明顯的細微性特點。為了滿足這一加工要求，電極端面的放電間隙參數(shù)應該為1μm[2]。隨著加工孔深度參數(shù)的不斷增加，加工放電區(qū)域工作也的循環(huán)難度也會發(fā)生相應增加。在這種情況下，能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)的放電間隙范圍相對較小，所得細微孔加工成果很容易受到相關因素的影響。

此外，電火花細微孔加工過程還具有檢驗操作難度高、工作液性能特殊等特點。對于生產(chǎn)加工企業(yè)而言，這些特點的存在不利于細微孔加工成本的控制。為了從電火花細微孔加工中獲得更多的經(jīng)濟利潤，應該加強高效性、高質(zhì)量加工方法的研發(fā)，更好地滿足客戶對細微孔的使用要求。

二、電火花細微孔加工方法

這里主要從以下幾方面入手，對電火花細微孔加工方法進行分析和研究：

（一）微能脈沖電源方面

這種加工方法的原理在于：在對原材料進行加工的過程中，脈沖通過放電作用使得原材料產(chǎn)生脈沖電蝕量。脈沖電蝕量參數(shù)的大小與電火花細微孔的加工質(zhì)量有關（二者呈正相關關系）。微能脈沖電源基于這一原理，為待加工的原材料提供了較小的脈沖電蝕量參數(shù)，有效保證了電火花細微孔的加工質(zhì)量。

相對于傳統(tǒng)電源而言，微能脈沖電源的應用優(yōu)勢主要包含以下幾種：第一，開關特性優(yōu)勢。微能脈沖電源將大功率場效應管作為自身的高速開關器件。在實際應用過程中，微能脈沖電源通過多數(shù)載流子導電。因此，其電火花細微孔加工過程基本不會出現(xiàn)少數(shù)載流子的積累效應[3]。相對于存在積累效應的電源而言，微能脈沖電源的開關特性相關較高。第二，開關時間優(yōu)勢。從本質(zhì)角度來講，可以將微能脈沖電源內(nèi)部的大功率場效應管看成一種電壓控制元件。在電火花細微孔加工過程中，這種元件前級部分的驅(qū)動電路所需的輸入功率參數(shù)相對較小。從這個角度來講，由于大功率場效應管內(nèi)部的能量傳輸時間相對較短，因此，微能脈沖電源開關的時間參數(shù)相對較短。

（二）電致伸縮器件方面

電致伸縮器件的應用優(yōu)勢主要在于：當加工環(huán)境的直流電壓參數(shù)低于300V時，這種器件能夠保持自身位移始終具有良好的線性[4]。這種加工方法的加工原理為：在電火花細微孔加工過程中，脈沖電壓可以對電致伸縮器件產(chǎn)生一定的激勵作用，使得器件內(nèi)部及表面產(chǎn)生應力波、機械振動波。當壓電換能器與細微孔加工工件之間處于剛性連接狀態(tài)時，壓電換能器的機械振動特性將會通過遷移作用，使得細微孔加工工件同樣產(chǎn)生這種特性。此時，加工材料工件在激振作用下，電火花細微孔加工的工具電機端面包鉻工作液、其他相關工件的表面也會出現(xiàn)壓力波傳播。這個傳播過程可以對電火花細微孔加工過程中的放電條件及工作液循環(huán)起到良好的改善作用，進而實現(xiàn)提升加工過程放電脈沖利用率參數(shù)的目的。

（三）自適應控制系統(tǒng)方面

從本質(zhì)角度來講，電火花細微孔加工難度主要是由其加工過程中較小的放電間隙引發(fā)的。這種加工特點對電極的放電效率提出了較高的要求（靈敏度及放電效率方面）[5]。為了實現(xiàn)加工目的，利用將自適應系統(tǒng)與伺服控制環(huán)結(jié)合起來，構(gòu)成一個完善的控制系統(tǒng)。在電火花細微孔加工過程中，自適應控制系統(tǒng)可以對加工對象進行精確跟蹤。當伺服控制環(huán)開展電火花細微孔加工過程中出現(xiàn)短路狀態(tài)時，自適應控制系統(tǒng)能夠迅速判斷將短路這種異常狀態(tài)判斷出來，并切斷脈沖電源，通過回退電極的方式將加工過程中的異常放電現(xiàn)象消除。

結(jié)論：與常規(guī)電火花加工相比，電火花細微孔加工具有明顯的工具電極細微性、加工孔徑細微性、被加工孔徑細微性等特點。為了降低加工過程中質(zhì)量問題的發(fā)生概率，促進電火花細微孔加工的順利完成，可以將自適應控制系統(tǒng)、電致伸縮器件、微能脈沖電源等加工方法應用在細微孔加工過程中。這些加工方法的應用可以對電蝕量產(chǎn)生良好的控制作用，提升放電脈沖的利用率。因此，生產(chǎn)廠家可以應用這些方式，提高從電火花細微孔加工中獲得的經(jīng)濟利潤。

參考文獻

[1]鄭新毅. 深微孔電火花加工關鍵技術研究[D].大連理工大學，2010.

[2]何小龍. 精密微孔電火花電化學組合加工技術研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2012.

[3]殷國強. 電火花加工微孔的深徑比理論模型研究[D].大連理工大學，2010.

[4]李偉. 電火花微孔加工中工具電極振動研究[D].大連理工大學，2015.

[5]郭學杰. 微細電火花加工微孔的深徑比預測模型研究[D].大連理工大學，2013.