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探析电火花放电加工不稳定现象 摘要：了电火花加工放电过程机理放电状态的判断方法，重点分析了放电不稳定现象产生的原因，提出了改善的措施。 关键词：电火花加工；放电状态；不稳定现象 电火花加工中放电的稳定性直接影响加工的质量、效率，是衡量整个加工过程效果的重要指标之一。因此它一直是工程技术人员关注的问题，如何实现稳定的电火花加工也是当前电加工领域研究、探讨的热点。本文笔者结合多年的研究与加工经验，对加工中放电不稳定现象进行探讨分析，并提出一些相应的改善措施。 一、放电过程机理 电火花加工是由许多微观的单脉冲放电过程组成的。正常的单脉冲放电过程包括两极间介质的电离、击穿，形成放电通道，放电通道内的瞬时高温使工作液气化，金属材料熔化、气化，瞬时高压使加工屑被抛入工作液中，随着脉冲放电的结束，两极间介质进行消电离，恢复绝缘的复杂过程。电火花加工时放电间隙内每一脉冲放电的基本状态称之为放电状态。放电状态有开路、火花放电、过渡电弧放电、电弧放电、短路五种。各种放电状态在实际加工中是交替随机性地出现的。为了实现稳定的电火花加工，必须减少脉冲放电中异常的放电状态，使单脉冲放电过程良性循环。 二、加工稳定状况的判断 电火花加工中常伴随一系列派生现象，通过加工过程中的外在表现，可以了解加工的稳定性，发现加工中的异常放电状态。正常加工中，观察到的火花颜色通常为蓝白色夹火红颜色，火花细小均匀。加工液面冒无烟小气泡，听到的火花声音清脆、连续。机床的电流、电压表呈有规律的摆动，伺服百分表匀速进给。加工中每次放电时间、抬刀动作有规律的持续。机床深度检测值呈稳定的递进。反之，加工中放电集中于一处，火花颜色偏红亮，液面冒白烟大气泡，火花爆炸声音低、沉闷，电流、电压表指针急剧摆动，伺服机构急剧跳动等现象就可判断是电弧放电的可能，这种现象常使电极、工件结炭、烧伤。加工中较正常火花放电状态稍差的是过渡电弧放电。其表现为放电声音不均匀，产生的气泡较正常放电时大一些，电流、电压表有明显波动，加工中短时放电，频繁抬刀。深度检测值来回变化较大，呈回退往返。过渡电弧放电常发生于精加工中，其破坏性相对比较轻，但很容易转变成电弧放电。空载放电时，火花间隙上有大于50伏的电压，但没有电流流过，电流表无显示，短路是放电间隙直接短路相接，间隙短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，短路很容易损坏电极，频繁的短路会使工件和电极局部形成缺陷。空载放电和短路都没有对工件起到蚀除加工作用，从而影响加工速度。根据加工中的稳定状况可以判定加工的放电状态，放电不稳定的现象破坏了正常的火花放电，易转变成异常放电状态。不稳定的放电也使加工速度明显降低，使加工表面粗糙度不均匀，甚至产生严重的表面质量问题。使电极出现表面缺陷。不稳定放电状态下无规律的火花间隙使加工尺寸无法准确控制，影响加工精度。 三、产生放电不稳定现象的原因及改善措施 (一)电参数调节不正确对放电稳定产生的影响 电参数使用不正确是产生放电不稳定现象的主要原因。电参数主要包括电流、脉冲宽度和脉冲间隙。使用过大的电流，过大的脉冲宽度，过小的脉冲间隙是电参数调节不合理产生放电不稳定现象的主要原因。三者应根据加工中的稳定性和加工的工艺指标要求来具体设定选择。在放电不稳定的情况下，首先考虑增大脉冲间隙，可以使加工保证消电离，改善排屑状况，对工艺指标影响也不大。其次考虑减小脉冲宽度，过大的脉冲宽度使加工中短时内放电次数过多，加工中来不及消电离，易产生烧弧。加工中其它参数也很重要。像直接影响排屑效果的抬刀速度、放电时间、抬刀高度等参数。放电不稳定的情况下应加快抬刀速度，减少放电时间，增大抬刀高度。处理电参数时应特别注意粗加工与精加工中放电稳定性的差别。粗加工中由于放电能量大，火花间隙大，排屑效果好，往往能实现较稳定的加工，精加工则恰恰相反，容易出现放电不稳定现象。所以对精加工应特别加以监控。加工的极性应正确，如果在通常加工中误使用负极性(电极为负极)加工，也会发生放电不稳定的现象，根本无法加工下去，应将加工极性改过来。 (二)工作液质量与处理方式不当对放电稳定性产生的影响 电火花加工是在工作液介质中进行的。工作液的绝缘性能在脉冲放电的过程中起到消电离的作用，在加工中对电极和工件起到加速冷却，使电蚀产物从放电间隙中悬浮、排泄出去的作用。在电火花加工中常使用冲、抽液的方法进行排屑，避免电弧放电，使加工稳定进行。但是不适当的液处理方式也会影响放电的稳定状况。冲、抽油压力过大，会使放电通道不易形成，产生不稳定的局部放电，尤其在精加工中很明显。可将冲、抽油压力控制在接近稳定加工的临界压力范围内。冲油方向不正确会使加工屑堆积而形成放电不稳定的现象，而且容易形成积炭。一般采用朝开口部位冲油，盲底部位采用朝下淋油的方法。冲抽油加工虽然能将加工屑很好排出，改善了放电的稳定性