混粉電火花技術(shù)在粗加工中的應(yīng)用

路 晴

（漢中燎原航空機(jī)電工程有限責(zé)任公司，陜西漢中 723200）

0 引言

電火花的加工過程，通常分成粗加工和精加工兩個環(huán)節(jié)：精加工時對其加工表面有著比較高的標(biāo)準(zhǔn)，要求質(zhì)量必須達(dá)到所規(guī)定的要求；粗加工時通常更注重加工的效率，就是在確保一定加工質(zhì)量的前提下，同時要求加快加工速度。通過很多的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在精加工過程中采用混粉電火花技術(shù)，可以在很大程度上完善加工表面的粗糙程度以及其表面的質(zhì)量，能夠有效地讓加工表面實現(xiàn)一種鏡面的效果。目前混粉電火花加工技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電火花的精加工過程，然而，將其運(yùn)用在粗加工環(huán)節(jié)來提升加工效率的相關(guān)實驗還沒有出現(xiàn)。因為混粉電火花加工技術(shù)使用了混粉工作液，所以其加工原理以及加工出來的最終效果都會有別于普通的電火花加工。在粗加工階段，加強(qiáng)對混粉電火花的加工原理及其加工效果的探究，讓其在確保加工質(zhì)量的前提下提升電火花粗加工的速度，使得其廣泛地運(yùn)用于電火花的粗加工環(huán)節(jié)，從而有效推動混粉電火花加工技術(shù)進(jìn)一步的創(chuàng)新和發(fā)展。

1 混粉電火花的加工原理

在混粉電火花加工過程中，因為在工作液中增加了導(dǎo)電性的微細(xì)粉末，所以混粉電火花的加工工藝具有以下4 個特性。

（1）在加工的表面放電蝕坑散布勻稱且具有一定的形狀。放電的空隙變大，或是大量粉末在放電的空隙中勻稱的散布，會減弱電蝕產(chǎn)物對火花放電的引發(fā)能力，可以有效避免出現(xiàn)集中放電的情況，從而使得放電能夠均勻地在加工表面產(chǎn)生，相應(yīng)地放電蝕坑也能均勻地散布在加工表面。另外，因為放電的通道變粗，在同樣的脈沖放電能量的前提下，放電在加工表面所產(chǎn)生的熱影響區(qū)的面積會擴(kuò)大，而它的強(qiáng)度也會有所減小，因此，在加工表面會產(chǎn)生“大而淺”形狀的放電蝕坑。

（2）放電通道變粗。火花在進(jìn)行放電的過程中，由于電場力的作用，載流子在放電的通道里會加快向正極和負(fù)極運(yùn)動的速度，在其運(yùn)動的過程中也會不斷獲取能量，同時，也會和工作液里的介質(zhì)分子和微粒等發(fā)生相撞，促使它們也能夠獲取更多的能量，然后解放出大量的載流子，讓放電通道中的載流子數(shù)量不斷增多，從而導(dǎo)致放電的通道慢慢變粗。很明顯，如果放電的空隙變大了，那么載流子所需要運(yùn)動的距離就會變長，所碰撞出來的載流子數(shù)量就會變多，放電的通道就會越來越粗。在混粉電火花加工的過程中放電的空隙變大，所以，與普通的電火花加工相比，混粉電火花的放電通道會加粗。此外，放電的空隙變大了，會減弱放電空隙里工作液介質(zhì)對電通道的壓縮效果，也會使得放電的通道拓寬，最終導(dǎo)致混粉電火花的加工放電通道加粗。

（3）放電空隙變大。普通的電火花在進(jìn)行加工的過程中，放電空隙里的工作液所包含的成分比較均勻，而且各處的介電性能都一樣，從而形成場強(qiáng)分布勻稱的電場，但是放電擊穿的引發(fā)作用力卻很小，放電的空隙小，很難實現(xiàn)放電。但是混粉電火花在加工的時候，放電空隙能夠進(jìn)入大量微小的粉末，因為粉末具備了導(dǎo)電的性質(zhì)，粉末中不存在電勢差，所以造成放電空隙中的電場發(fā)生變形。

（4）混粉工作液會讓極間的寄生電容變小。在混粉電火花加工的過程中，被加工的工件表面和工具的電極表面，需要通過絕緣介質(zhì)進(jìn)行隔離處理，這就會讓這兩個平面中間產(chǎn)生一個平板電容，一般情況下稱其為寄生電容。在進(jìn)行表面加工的過程當(dāng)中，放電的空隙會因為不斷深入的加工而慢慢變大，這也就讓寄生電容之間的空隙不斷變大，而電容值也會相應(yīng)地變小。使用混粉工作液進(jìn)行表面的加工，對其表面的粗糙度主要有3 個層面的影響：一是采用放寬放電的通道方式，使得放電過程中所產(chǎn)生的電腐蝕物質(zhì)具備更好的流動性，這樣可以大大減小電腐蝕物質(zhì)堆積，讓加工的整個過程變得更加穩(wěn)定；二是由于放電的空隙會變大，而且存在大量的粉末顆粒，這會大大減小電腐蝕物質(zhì)對放電的影響，在很大程度上可以防止出現(xiàn)集中放電的問題；三是能夠讓寄生的電容變小，進(jìn)而減弱寄生電容的儲能效果、提升脈沖電流擊穿放電的概率。

2 混粉電火花加工對加工表面功能性質(zhì)的影響

2.1 混粉電火花的加工特征

采用混粉電火花加工技術(shù)，可以使被加工的表面實現(xiàn)一種鏡面效果?；旆垭娀鸹夹g(shù)還使其具備耐磨的性質(zhì)和耐腐蝕的性質(zhì)，有利于處理模具的型腔表面的最終加工環(huán)節(jié)，這相對于其他加工方式是一種很大的優(yōu)勢。與小鏡面的加工工況比較，混合電火花的加工不但能開展大范圍的加工，而且還能在一定程度上提升其加工速度和加工質(zhì)量。

2.2 混粉電火花加工的表面特征

為了更好地增強(qiáng)工作液的導(dǎo)電性，可以在工作液里適當(dāng)?shù)卦黾右恍┕?、鎳、鋁等粉末，而混粉電火花加工技術(shù)與其他加工技術(shù)的主要差別，也正是因為有這些粉末的存在。事實上，這些粉末不但能有效增強(qiáng)工作液的導(dǎo)電性能、縮小寄生電容，使放電通道變粗，在一定程度上還能防止堆積問題的發(fā)生。另外，因為存在大量的粉末顆粒以及放電通道變粗，會導(dǎo)致之前所聚集的能量分解成眾多作用較小的脈沖能量，它們會使放電通道變得更小，最終讓加工的表面變得更為平滑。

3 混粉電火花加工對粗加工影響的相關(guān)實驗及結(jié)論

3.1 相關(guān)實驗

為了更好地檢驗混粉電火花加工和普通電火花加工對粗加工的影響程度，工作人員通過實驗的方式進(jìn)行了對比分析。先采用機(jī)床所推薦的放電數(shù)據(jù)展開普通電火花的加工工作，檢驗出相對應(yīng)的加工效率以及加工表面的粗糙程度，然后再根據(jù)同樣或不同的放電數(shù)據(jù)進(jìn)行混粉電火花加工，采用相同的方法對加工效率以及加工表面的粗糙程度開展實驗檢測。最后根據(jù)實驗所得到的結(jié)果進(jìn)行對比和分析，從而得到混粉電火花加工對粗加工的影響及其規(guī)律。

3.2 實驗結(jié)論

通過對混粉電火花加工原理以及在粗加工環(huán)境下加工效率和加工表面粗糙度的實驗，總結(jié)得出下面3 個結(jié)論。

（1）混粉電火花加工可以輕而易舉地?fù)舸┓烹?，使得放電的空隙變大、放電的通道拓寬，最終使放電蝕坑能夠均勻地散布在加工表面。

（2）因為放電的能量在放電的空隙中存在大量散失和放電的通道對熔化的材料拋出力的減弱，導(dǎo)致在相同的放電數(shù)據(jù)的前提下，混粉電火花加工和普通電火花加工相比，效率更低而且加工表面會變得平滑些。

（3）科學(xué)合理地設(shè)置放電參數(shù)，混粉電火花加工在表面粗糙程度接近的情況下，與普通電火花的加工相比，其效率有了很大提升。雖然混粉電火花加工可以提升粗加工的加工效率，但是讓混粉電火花加工運(yùn)用于粗加工環(huán)節(jié)中，還需要妥善處理電極消耗等問題。今后對此也將會做進(jìn)一步的研究。

4 混粉電火花加工技術(shù)運(yùn)用的要領(lǐng)

4.1 混粉電火花加工技術(shù)在機(jī)床加工中的運(yùn)用要領(lǐng)

從現(xiàn)在的發(fā)展情況來分析，混粉電火花加工技術(shù)主要用于表面面積比較大的加工，能夠?qū)崿F(xiàn)對較大表面的精加工，因此，混粉電火花加工所采用的機(jī)床務(wù)必要達(dá)到精加工的標(biāo)準(zhǔn)。首先，機(jī)床的加工電路務(wù)必要滿足相對較小的脈沖電流和納秒級的脈沖放電的時間，這樣可以讓每個獨(dú)立的脈沖能量變小，滿足在所需的范圍以內(nèi)從而達(dá)到精密加工的要求。因為工作液的密度比粉末顆粒小很多，所以使用的機(jī)床還要保證粉末不會出現(xiàn)沉積問題。此外，還要通過攪拌或循環(huán)噴射的技術(shù)，讓這些粉末顆粒在工作液中勻稱地散布開來。

4.2 混粉電火花加工技術(shù)在模具加工中的運(yùn)用

采用混粉電火花加工技術(shù)所加工出來的表面，不但其具備了優(yōu)質(zhì)耐磨的性質(zhì)和耐腐蝕的性質(zhì)，其表面也是較為光亮勻稱的。因此，混粉電火花加工技術(shù)已經(jīng)廣泛地運(yùn)用在模具加工當(dāng)中。要想制作出標(biāo)準(zhǔn)的模具零件，其在加工過程中應(yīng)該結(jié)合模具在制造之前的特性以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、要求。通常情況下，為了減少生產(chǎn)成本、提高加工生產(chǎn)效率，讓磨具加工實現(xiàn)更快、更好的目的，在加工模具零件時可以采用銑削和線切割等方式。但是對于一些比較特殊的部位，如需要采用深切削的部位或一些不容被切削的位置，或一些硬度比較高的材料，都可以采用混粉電火花加工技術(shù)。在運(yùn)用混粉電火花加工技術(shù)的時候，不但要科學(xué)選擇和完善工藝的相關(guān)參數(shù)，還要妥善處理其他加工環(huán)節(jié)的問題，事先留出加工余量。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展的環(huán)境下，混粉電火花加工技術(shù)被運(yùn)用的范圍領(lǐng)域越來廣?；旆垭娀鸹庸ぜ夹g(shù)擁有其他加工技術(shù)所沒有的獨(dú)特優(yōu)勢，所以很多企業(yè)會加強(qiáng)對其的研究，這樣也能使該技術(shù)得到不斷的創(chuàng)新和發(fā)展。