35P型电火花机床电参数对工件表面粗糙度的影响分析

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在模具、汽车、航空、仪器仪表、电子、计算机等行业.电火花加工(Electrical Discharge Machin。

ing，EDM)发挥着不可替代的作用l'2。电火花加工原理是工具电极和工件浸没在-定的工作介质(工作液)中，通过控制工具电极和工件的间隙，使两者产生脉冲放电击穿工作介质，在工件表面形成电蚀坑以去除多余的金属达到工件的设计尺寸和表面质量要求。在加工过程中，选择合理的电参数对工件的表面粗糙度和工件 的加工精度有很大的影响。因此，分析电参数对工件质量的影响因素，研究提高电加工工效的措施、途径对电火花加工工程应用是很有必要的1电参数设置对工件表面质量的影响电火花加工过程中的电参数主要包括峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔等。对电火花加工表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量、加工面积、工件材料、电极材料、排屑状况等 ，其中单个脉冲能量对工件表面质量影响最大。电火花放电加工过程中，工件表面粗糙度的大型脉冲能量有-定的关系，脉冲能量决定了放电蚀除量的多少即工件表面粗糙 的大小 。工件表面粗糙度和脉冲能量之间的关系可用如下公式来表示 ：R K I (式中 R，广 被加工零件的表面粗糙度.txm：K广 常数，铜加工时， 2-3；- - 电火花加工时的脉冲放电时间， s；- - 电火花加工时的峰值电流，A。

由式(1)可见 ，电火 花加工过程 中单个 脉冲能量即脉冲宽度 t 和峰值电流 的乘积对工件表面粗糙的影响很大。当峰值电流为定值时，随着脉冲宽度的增加，表面粗糙度急速下降；当脉冲宽度为定值时，随着峰值电流的增加，表面粗糙度变差。

在电火花加工过程中，无论是工具 电极还是被加工零件，单个脉冲的蚀除量 q和单个脉冲能量的 肘在-定的范围内成正比关系。工件和电极间的放电电压、放电电流和放电持续时间决定了单个脉 冲放电的能量 ，所 以间隙 电压和电流在时间的积分就是单个脉冲放电能量： eu(t)i(t)dt (2)式中 f -单个脉冲实际放电时间，S；( )-放电间隙电压，在放电过程中随时间变化而变化 ，V；i-放电间隙电流，放电过程中随时间变化而变化 ，A；单个脉冲放电能量，J。

由式(2)可知，电火花加工过程中电火花的放电持续电压与脉冲电压的幅值和放电电流的幅值关系不大[31。在加工过程中平均放电电流和电流脉宽与正负极的电蚀量成比例关系。而在实际生产中要注意多种因素对电火花加工工艺的影响，例如脉冲间隔时间的变化、单个脉冲能量的变化，这些因素的变化使工件表面粗糙度值也随之变化。

工件的表面粗糙度值除了和电火花机床的电参数和电极材料有关系外，工件材料、加工面积、收稿 日期 ：2012-11-12作者简介：王化团(1975-)，男，河南南阳人 ，助理工程师，主要从事汽车连接器模具的设计及加工工作。

任小中(1957-)，男，河南武陟人，教授，主要从事机械设计制造及其 自动化专业的教学和科研工作。

8 安阳工学院学报 2013年工作液供应、排屑情况等，都会对表面粗糙度值产生影响 。

2试验方案为了研究 35P型电火花机床电参数的设置与零件加工表面质量、材料去除率的关系，进行了电火花加工试验。35P型电火花加工机床参数见表 1。

表 1 35P型 电火花加工机床参数表试验方案是通过改变单-参数.研究工件表面质量的影响规律。工件材料为 KD61，电极材料是紫铜。研究开路电压、脉冲间隔、脉冲宽度、峰值电流与工件材料去除率、表面粗糙度的关系。

3实验结果及其分析3.1峰值 电流的影响峰值 电流的大小直接决定了脉冲能量的高低。如图 1所示，随着 35P机床的峰值电流增大，加工的脉冲能量变大。去除材料的加工速度越快，但工件表面的光洁度越来越差。在加工过程中，随着峰值电流升高，电极损耗加大。容易造成加工的不稳定峰值电撬(A)图 1峰值 电流 与工件表面粗糙度的关系3.2脉冲间隔对工件表面粗糙度的影响脉冲间隔是两个电压脉冲之间的间隔时间。

如 图 2所示 。随着加工过程 中工件与 电极间的脉冲间隔变大。材料去除率逐步下降。工件表面的粗糙度降低。加工过程中，脉冲间隔越大，工件与材料间的放电间隙变大，可以有效改善工件与电极间的工作环境提高工件表面质量，但工件材料去除率显著降低。如果放电间隙过小则会造成加工的不稳定。

图 2脉冲间隔与工件表面粗糙度的关系3.3脉冲宽度对工件表面粗糙度的影响脉冲宽度是工件和电极上放电间隙两端的电压脉冲持续时间。随着脉冲宽度的增加，材料去除率随之增加 ，如图3所示。但是 ，当脉冲宽度的增加到-定的临界值时材料的去除率也在下降。工件的表面粗糙度也在逐渐的变大。对比两条曲线 ，脉冲宽度参数需适当调整，脉冲宽度过小影响材料去除率，脉冲宽度过大加工不稳定。

撒藏麓富手图 3脉冲宽度对工件表面粗糙度的影响4结论通过实验验证了 35P电火花加工机床 电参数的选择与工件表面质量之间的关系。为提高模具工件表面电加工质量提供了参考。通过对峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔等三个电规准参数对工件表面粗糙的实验研究 .验证了理论分析的正确性。

找出了 35P电火花加工机床电规准参数设置与工件表面粗糙的影响规律。只有了解并掌握电火花机床的加工规律，改进生产工艺才能保证产品质量。