電火花加工是模具制造的一種重要工藝方法，尤其在塑料模制造中更有著舉足輕重的作用。塑料模的型腔、滑塊、鑲件、斜銷(xiāo)等零件的眾多溝通槽拐角都需進(jìn)行電火花加工。但電火花加工又是一種加工速度較慢的工藝方法，因此模具制造中電火花加工需花費(fèi)較多的工時(shí)。如何通過(guò)有效、可行的工藝措施，使電火花加工機(jī)床在保證加工質(zhì)量的前提下提高加工速度，依靠高效率來(lái)縮短模具制造周期，降低模具制造成本，一直是模具企業(yè)所關(guān)注的問(wèn)題。

    本文從實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，總結(jié)了與電火花加工效率直接相關(guān)的三大方面：電火花加工工藝、電火花加工機(jī)床的調(diào)整、電火花加工操作。根據(jù)這三方面詳細(xì)探討了提高電火花加工效率的工藝措施，希望可幫助企業(yè)解決一些實(shí)際問(wèn)題。

1 電火花加工工藝相關(guān)的要點(diǎn)

1.1 要用機(jī)械加工去除大部分材料

    工件的加工部位在進(jìn)行電火花加工之前，要先用機(jī)械加工方法進(jìn)行粗加工，僅將刀具精銑困難或無(wú)法精銑的部位留給電火花加工，這樣能使電火花加工的材料量大為減少，可大幅度提高電火花加工效率。

    如怕工作的麻煩，不進(jìn)行機(jī)械粗加工就直接進(jìn)行電火花加工，會(huì)導(dǎo)致電火花加工的效率極其低下，這就需正確認(rèn)識(shí)電火花加工這種工藝方法的加工速度。電火花加工是靠微觀(guān)的熱融化過(guò)程一點(diǎn)點(diǎn)蝕除材料的，比起機(jī)械切削加工去除材料的過(guò)程要慢得多。對(duì)于大的型腔，即使是進(jìn)行了機(jī)械粗加工，如給電火花加工留的余量過(guò)多也會(huì)降低加工效率。

1.2 根據(jù)加工情況決定工藝方法

    電火花加工有單電極直接成形工藝、多電極更換成形工藝等。選擇工藝時(shí)不僅要考慮加工速度，還應(yīng)詳細(xì)考慮加工精度和表面粗糙度要求。單電極直接成形工藝只用一只電極加工出所需的型腔形狀，這種工藝方法用于加工形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的型腔，不需進(jìn)行重復(fù)的裝夾操作，可提高電火花加工的效率。對(duì)于加工要求較高的場(chǎng)合，通常采用多電極加工的工藝方法。首先用粗加工電極蝕除大量材料，然后用精加工電極進(jìn)行精加工，精加工時(shí)還可考慮換用多個(gè)電極來(lái)補(bǔ)償電極的損耗。

    如在精度要求較高的加工場(chǎng)合，只使用一只電極來(lái)進(jìn)行加工，這種因?qū)�工藝認(rèn)識(shí)不夠，本想通過(guò)減少電極數(shù)目來(lái)提高加工效率，而實(shí)際在加工過(guò)程卻因?yàn)椴荒苓x用較大的電參數(shù)進(jìn)行粗加工，導(dǎo)致加工的效率極其低下；另一種情況是，在加工要求不高的情況下，使用多個(gè)電極來(lái)進(jìn)行加工，也必然會(huì)降低加工效率。

1.3 合理選用電極材料

    電極材料的選取直接關(guān)系到放電的效果，在很大程度上，材料的選取是否恰當(dāng)，決定了放電速度、加工精度及表面粗糙度的最終情況。應(yīng)根據(jù)不同類(lèi)型模具加工的實(shí)際需求，有針對(duì)性地進(jìn)行電極材料的選用。電火花加工通常使用紫銅電極和石墨電極。很多模具企業(yè)在選擇電極材料時(shí)，很少進(jìn)行考慮，大小電極一律習(xí)慣選用同種電極材料，這種做法會(huì)影響電火花加工的效率。

    紫銅做電極較容易獲得穩(wěn)定的加工狀態(tài)，可獲得輪廓清晰的型腔，加工表面粗糙度值低，通常適用于低損耗的加工條件，由于低損耗加工的平均電流較小，且不適合大電流加工，其生產(chǎn)率并不高；石墨電極在加工蝕除量較大的情況下能實(shí)現(xiàn)低損耗、高速粗加工，但在精加工中放電穩(wěn)定性較差，容易過(guò)渡到電弧放電，因而能選取損耗較大的加工參數(shù)來(lái)加工。

    大多企業(yè)使用紫銅作為電極材料。而根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，使用石墨電極加工鍛模的大型腔，其加工速度高，比使用紫銅電極可節(jié)省約1/3的時(shí)間；也有些企業(yè)認(rèn)識(shí)到石墨電極的優(yōu)越性，不分場(chǎng)合習(xí)慣選用石墨電極，導(dǎo)致模具在表面粗糙度要求低于 的加工場(chǎng)合，始終難以穩(wěn)定地達(dá)到加工要求，于是反復(fù)進(jìn)行返修加工，極大地降低了加工效率，如選用紫銅電極，問(wèn)題將會(huì)迎刃而解�？梢�(jiàn)選擇電極材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工要求作出合理的選擇。

1.4 確定適當(dāng)?shù)碾姌O縮放量

    電極縮放量的選取要考慮多方面的因素。電火花加工有平動(dòng)和不平動(dòng)兩種加工方式，數(shù)控電火花加工機(jī)床一般都可進(jìn)行平動(dòng)加工，而傳統(tǒng)電火花加工機(jī)床如沒(méi)有安裝平動(dòng)頭就不能進(jìn)行平動(dòng)加工。這兩種加工方式的電極縮放量選取是有區(qū)別的。

    在不采用平動(dòng)加工時(shí)，加工尺寸主要取決于精加工的控制。確定精加工電極縮放量時(shí)應(yīng)先考慮好為達(dá)到預(yù)定表面粗糙度要選用的電參數(shù)條件，明確該條件下火花間隙的大小，再確定電極縮放量，一般取單側(cè)0.02～0.06mm；確定粗加工電極縮放量時(shí)以考慮加工速度和為精加工預(yù)留適當(dāng)余量為標(biāo)準(zhǔn)，一般取單側(cè)0.15～0.25mm。

    在采用電極平動(dòng)加工時(shí)，加工的尺寸精度取決于對(duì)放電間隙、電極縮放量和平動(dòng)量的控制。由于平動(dòng)量的大小是可控的，所以可根據(jù)放電間隙的大小調(diào)節(jié)平動(dòng)量，這樣較容易控制加工的尺寸，電極縮放量的大小也就可相對(duì)大一些，尤其是在精加工時(shí)；總之可根據(jù)具體情況來(lái)靈活選取。粗加工中一般不用平動(dòng)加工，電極縮放量取單側(cè)0.15～0.30mm。精加工采用多段加工條件用平動(dòng)的方法來(lái)改善排屑狀況，達(dá)到穩(wěn)定的加工，可獲得側(cè)面與底面更均勻的表面粗糙度。電極的縮放量常取0.05～0.15mm。

    模具的電火花加工中，通常會(huì)因電極縮放量取得太小不能選用較大的放電條件而導(dǎo)致加工效率低下。如在加工允許的情況下，粗加工電極的縮放量取單側(cè)0.30mm選用的電參數(shù)比取單側(cè)0.15mm的電參數(shù)要提高速度在2～3倍以上。平動(dòng)加工時(shí)精加工電極可根據(jù)加工情況，適當(dāng)增大電極縮放量有利于提高加工速度。必須注意，增大電極縮放量后必須相應(yīng)提高放電參數(shù)的能量，且不可盲目增大電極縮放量，否則反而會(huì)降低加工效率。如粗加工將電極縮放量取單側(cè)0.80mm，而實(shí)際加工雖選擇了較大的放電參數(shù)，但實(shí)際的放電間隙可能只有單側(cè)0.30mm左右，那么將會(huì)為后續(xù)加工留下了較多的材料余量，必將降低加工效率。數(shù)控電火花加工機(jī)床如按傳統(tǒng)機(jī)床的電極縮放方法，不利用平動(dòng)加工的功能，必將降低加工效率，尤其是在精加工中。如電極縮放量取單側(cè)0.03mm，那么只能選用一個(gè)較小的放電參數(shù)進(jìn)行加工，如粗加工中的材料余量稍多的話(huà)，甚至可能產(chǎn)生無(wú)法加工的情況；如將電極縮放量增加到單側(cè)0.08mm，那么加工的放電參數(shù)可增大，可很快地將材料余量去除，然后再利用平動(dòng)功能來(lái)逐步修光側(cè)面。對(duì)于加工電極是圓形、方形的更應(yīng)如此。普通加工中適當(dāng)增大電極縮放量并不會(huì)對(duì)形狀造成多大影響，精密加工時(shí)才應(yīng)特殊對(duì)待。

1.5 電極設(shè)計(jì)考慮“面積效應(yīng)”

    “面積效應(yīng)”是指電火花加工中因加工面積變化引起加工速度等工藝指標(biāo)變化的效應(yīng)。當(dāng)電火花加工的面積小到某一臨界值時(shí)，加工速度會(huì)顯著降低。因?yàn)榧庸っ娣e小，在單位面積上脈沖放電過(guò)分集中，致使放電間隙的電蝕產(chǎn)物排除不暢，同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣體排除液體的現(xiàn)象，造成放電加工在氣體介質(zhì)中進(jìn)行，而大大降低加工速度。因此設(shè)計(jì)電極時(shí)要考慮不要拆分加工面積太小的電極，多使用整體式電極。但也要注意，當(dāng)整體式電極面積較大，且加工深度較深、排屑困難的情況下，應(yīng)考慮將整體電極分拆成幾個(gè)電極進(jìn)行分次加工，可根據(jù)型腔的幾何形狀把電極分解成主型腔電極和副型腔電極。否則在加工中會(huì)出現(xiàn)放電不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致加工效率低下、精度難以保證等不良情況。

2 電火花加工機(jī)床調(diào)整的要點(diǎn) 

2.1 電參數(shù)的調(diào)節(jié)

    電參數(shù)選擇的好壞，直接影響加工的各項(xiàng)工藝指標(biāo)。電參數(shù)調(diào)節(jié)的最終目的是為了達(dá)到預(yù)定的加工尺寸、表面粗糙度要求，達(dá)到較高的加工效率。電參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)考慮：電極數(shù)目、電極損耗、加工表面粗糙度要求、電極縮放量、加工面積、加工深度等基本因素。

    目前數(shù)控電火花加工機(jī)床的智能性已有了很大的提高，機(jī)床儲(chǔ)存有針對(duì)各種材料組合加工的大量成套參數(shù)，只需在編程過(guò)程中按編程要求輸入工藝條件，即可自動(dòng)選擇、配置電參數(shù)。加工中機(jī)床依靠智能化控制技術(shù)（如“模糊控制”技術(shù)），由計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、判斷加工間隙的狀態(tài)，自動(dòng)微調(diào)電參數(shù)，保持穩(wěn)定的放電加工，達(dá)到較高的加工效率。先進(jìn)的智能化電火花加工機(jī)床的電參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)能滿(mǎn)足一般加工要求，且極大地降低了機(jī)床對(duì)操作人員的技能要求。而傳統(tǒng)電火花加工機(jī)床要求操作者具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，能根據(jù)加工要求靈活配置電參數(shù)。

    機(jī)床的智能控制技術(shù)并不是萬(wàn)能的，故不能忽視人工調(diào)整電參數(shù)的作用。尤其像在深孔加工、大錐度加工、大面積加工等一些較特殊的加工場(chǎng)合，人工調(diào)整電參數(shù)就顯得很有必要。調(diào)整電參數(shù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮調(diào)整電參數(shù)主規(guī)準(zhǔn)以外的參數(shù)，如抬刀高度、放電時(shí)間、抬刀速度等；其次可按次序考慮調(diào)整脈沖間隔、脈沖寬度、加工電流等，特殊材料加工可試用負(fù)極性加工（電極為負(fù)極）。在加工狀態(tài)穩(wěn)定的前提下，減少抬刀動(dòng)作及幅度、降低脈沖間隔、增大加工電流有利于提高加工效率。但在加工不穩(wěn)定的情況下，一定要保持勤抬刀，適當(dāng)選用較大的脈沖間隔，否則反而會(huì)降低加工效率，甚至引起電弧放電，使加工過(guò)程不能正常進(jìn)行。根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)保守地進(jìn)行電參數(shù)的調(diào)節(jié)，可維持加工的正常進(jìn)行，且可獲得較高的加工效率。

    脈沖寬度對(duì)加工速度有較大的影響，但一些技術(shù)人員在認(rèn)識(shí)脈沖寬度對(duì)加工速度的影響上存在誤區(qū)。有的認(rèn)為將脈沖寬度增大可提高加工速度，有的則認(rèn)為將脈沖寬度降低可提高加工速度。理論上：脈沖峰值電流一定時(shí)，脈沖寬度增加，加工速度隨之增加，脈沖寬度增加到一定數(shù)值時(shí)，加工速度最高，此后再繼續(xù)增加脈沖寬度，加工速度反而下降。但在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)脈沖寬度必須要有一個(gè)量的認(rèn)識(shí)。根據(jù)大量的加工實(shí)例，這里必須指出：最高加工速度對(duì)應(yīng)的脈沖寬度往往很小，因此電極損耗較大，在很多情況下不宜采用，而實(shí)際加工中機(jī)床選配的電規(guī)準(zhǔn)一般都考慮到降低電極損耗。那么，在低損耗加工規(guī)準(zhǔn)中，如加大脈沖寬度，加工速度必然降低，降低脈沖寬度，加工速度會(huì)得到一定程度的提升。

2.2 加工留量的控制

    數(shù)控電火花加工是用多個(gè)條件段來(lái)進(jìn)行加工的，條件段之間要有一定的加工留量。如加工要求的深度為5mm，電極縮放量為單側(cè)0.15mm。設(shè)使用的電規(guī)準(zhǔn)從大到小分3段來(lái)進(jìn)行加工，則根據(jù)各檔電規(guī)準(zhǔn)放電間隙的大小來(lái)設(shè)置進(jìn)給深度和平動(dòng)半徑：第一個(gè)規(guī)準(zhǔn)進(jìn)給深度為4.85mm，平動(dòng)半徑為0.02mm，第二個(gè)規(guī)準(zhǔn)進(jìn)給深度為4.92mm，平動(dòng)半徑為0.13mm，第三個(gè)規(guī)準(zhǔn)進(jìn)給深度為4.97mm，平動(dòng)半徑為0.17mm。各條件段之間加工留量大小的控制與加工效率有很大的關(guān)系。適當(dāng)減少加工留量能提高電火花加工效率，尤其是在大面積的精加工場(chǎng)合作用顯著。如將上例中第一個(gè)規(guī)準(zhǔn)進(jìn)給深度改為4.90mm，平動(dòng)半徑為0.10mm，第二個(gè)規(guī)準(zhǔn)進(jìn)給深度為4.95mm，平動(dòng)半徑為0.15mm，第三個(gè)規(guī)準(zhǔn)不變，則可在一定程度上提高加工效率。

    數(shù)控電火花加工機(jī)床自動(dòng)編程時(shí)給出的加工留量，是以保證表面粗糙度為前提的，相對(duì)來(lái)說(shuō)較保守，為了進(jìn)一步提高加工效率，可根據(jù)加工要求修改自動(dòng)編程生成程序的加工留量。但必須注意，減少加工留量必須要保證下一個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)能修光上一個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)。另外，減少加工留量對(duì)小面積加工的效率提高意義并不大。

2.3 平動(dòng)加工的選擇

    平動(dòng)加工是數(shù)控電火花加工的一種重要工藝方法。不同的數(shù)控電火花加工機(jī)床其平動(dòng)加工的方式有所區(qū)別，應(yīng)根據(jù)所用機(jī)床靈活、合理應(yīng)用平動(dòng)加工。某數(shù)控電火花加工機(jī)床的平動(dòng)加工方式有兩種：自由平動(dòng)和伺服平動(dòng)。自由平動(dòng)是指主軸伺服加工時(shí)，另外兩軸同時(shí)按一定軌跡作擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)，一直加工到指定深度。伺服平動(dòng)是指主軸加工到指定深度后另外兩軸按一定的軌跡作擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)。自由平動(dòng)一般用于淺表加工，加工時(shí)邊打邊平動(dòng)可改善排屑性能，提高加工速度，減少積碳；但對(duì)于深度較深的場(chǎng)合，卻會(huì)降低加工速度，增大電極的邊角損耗。伺服平動(dòng)一般用于加工深度較深的加工場(chǎng)合，先加工完底面再修側(cè)面，深度較淺時(shí)其加工效果不如自由平動(dòng)，它也常用在加工型腔側(cè)壁的溝槽、環(huán)，還可用在其他兩軸平動(dòng)的場(chǎng)合等。

2.4 定時(shí)加工

    數(shù)控電火花加工機(jī)床一般都具有定時(shí)加工功能，可用于控制面積較大電極精加工的最后幾段電參數(shù)的加工時(shí)間。精加工時(shí)電火花的電蝕能力非常弱，由于間隙內(nèi)加工屑及其他因素的影響，需很長(zhǎng)的加工時(shí)間。由于最后幾個(gè)條件的尺寸變化已很小，實(shí)際上我們只要加工到要求的表面粗糙度后就可結(jié)束加工，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用定時(shí)加工方法，這樣可大幅度地提高精加工效率。 2.5 改變垂直伺服加工的方法

    目前大多數(shù)控電火化加工機(jī)床可實(shí)現(xiàn)橫向加工、多軸聯(lián)動(dòng)加工。但這些功能在模具企業(yè)中并沒(méi)有得到很好的應(yīng)用。如能充分發(fā)揮機(jī)床的功能，可使機(jī)床的加工效率得到提高。如注塑模的成形鑲件四周有較薄、較深的膠位，這些部位如采用Z軸伺服加工，會(huì)因局部放電面積小，加工深度大，加工過(guò)程中就會(huì)發(fā)生放電不穩(wěn)定的現(xiàn)象，加工速度緩慢。若通過(guò)改善工藝方法，利用數(shù)控電火花加工機(jī)床的橫向伺服功能，使電極作橫向伺服加工，加工速度可比采用Z軸伺服加工提高數(shù)倍。模具“清角加工”因加工部位面積小而發(fā)生放電不穩(wěn)定的現(xiàn)象，采用X、Y、Z 3軸聯(lián)動(dòng)的方法，即斜向加工，可使放電加工穩(wěn)定，提高加工效率。

3 電火花加工操作的要點(diǎn)

3.1 提高重復(fù)定位精度

    模具電火花加工往往需使用很多個(gè)電極進(jìn)行，這時(shí)需進(jìn)行重復(fù)定位。實(shí)際加工中，重復(fù)定位精度也是影響加工效率的一個(gè)重要因素，這些情況主要發(fā)生在精加工中。如第一個(gè)電極在對(duì)深度時(shí)沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)致第一次加工的深度淺了，那么第二次加工在必須保證加工深度的情況下，要加工的材料量必然增加，精加工中又不能選用大的電規(guī)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致了加工效率低下。根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，如像接近30cm2的大面積加工，在精加工規(guī)準(zhǔn)下，多加工0.02mm的深度，將花費(fèi)1h以上的加工時(shí)間；還有如第一個(gè)電極加工完成后，第二個(gè)電極加工的位置與第一個(gè)電極的加工位置存在較大差別，一個(gè)側(cè)面修不到，另一個(gè)側(cè)面的加工量增多，這種情況也會(huì)降低加工效率。

    利用電極與工件進(jìn)行接觸感知的定位方法在模具企業(yè)被廣泛采用。這種定位方法相對(duì)簡(jiǎn)單，是操作人員非常熟悉的。但這種定位方法的誤差較大，難以保證穩(wěn)定的定位精度，因定位超差導(dǎo)致的加工異常問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，降低了加工效率。為了提高重復(fù)定位精度，可采用間接定位方法。如利用基準(zhǔn)球進(jìn)行間接定位，這種定位方法由于采用的是點(diǎn)接觸，可在最大范圍內(nèi)消除誤差。目前還有不少人不知道使用基準(zhǔn)球定位的方法。使用基準(zhǔn)球進(jìn)行定位不但容易保證精度，且在工件形狀復(fù)雜的情況下，能方便地實(shí)現(xiàn)分中；電極對(duì)基準(zhǔn)球找中心的過(guò)程避免了電極作較大行程的移動(dòng)，節(jié)省了操作時(shí)間；對(duì)于多個(gè)工件加工的情況，不需利用電極多次分中，只要對(duì)基準(zhǔn)球分一次中即可，節(jié)省了大量的操作時(shí)間，多電極加工中優(yōu)勢(shì)尤為明顯。另一個(gè)提高重復(fù)定位精度最好辦法是采用快速裝夾的定位系統(tǒng)，如3R和EROWA等裝置，電極和工件都可快速換裝，且可達(dá)到理想的定位效果，能極大地提高加工效率。

3.2 沖液的方式與大小

    電火花加工過(guò)程中，為了將加工過(guò)程中產(chǎn)生的氣體、電蝕物等及時(shí)排除，必然高效率地排出加工屑，為此，應(yīng)使用合理的沖液方式，控制好沖液壓力，使加工穩(wěn)定進(jìn)行，提高加工效率。一般都要沖油或抽油。適當(dāng)增加沖油壓力會(huì)使加工速度提高，但沖油壓力超過(guò)某一數(shù)值后，再繼續(xù)增加，加工速度則略有降低。

4 其他

4.1 機(jī)床的加工性能

    機(jī)床的性能好是實(shí)現(xiàn)高效率放電加工的前提條件。脈沖電源對(duì)提升加工速度起著極其重要的作用，脈沖電源性能的好壞決定著放電加工微觀(guān)過(guò)程的優(yōu)劣，決定著精加工中小放電間隙條件下能否穩(wěn)定、高效地完成加工。自適應(yīng)電源在加工中的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，對(duì)達(dá)到較高的加工效率有極其重要的作用。專(zhuān)家系統(tǒng)等智能技術(shù)使機(jī)床操作更容易，縮短了編程、操作的時(shí)間，配備ATC裝置的全自動(dòng)機(jī)床操作過(guò)程不需人工干預(yù)，可連續(xù)地自動(dòng)運(yùn)行加工，大大提高了加工效率。機(jī)床的抬刀技術(shù)上對(duì)加工速度也有一定的影響，如主軸采用很高加速度進(jìn)給加工對(duì)提高深窄小縫的加工效率具有明顯的作用。

4.2 工作液的影響

    選用不同的工作液，加工速度也不相同。目前電火花加工使用合成型電火花工作液。不同電火花加工工作液各自的特點(diǎn)有所差異，應(yīng)綜合考慮進(jìn)行選擇。鏡面加工的時(shí)間一般都較長(zhǎng)，使用混粉工作液（在工作液中加入一定比例的導(dǎo)電的粉末，如硅粉、鉻粉、鎂粉等）可大幅度提高加工效率。

4.3 工件材料的影響

    在同樣的加工條件下，選用不同的工件材料，加工速度也不同。這主要取決于工件材料的物理性能（熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熱導(dǎo)率、比熱容、熔化熱、汽化熱等）。如電火花加工鋁的效率非常高，但加工硬質(zhì)合金的效率相當(dāng)?shù)汀?

5 結(jié)束語(yǔ)

    在實(shí)際加工中，影響電火花加工效率的因素眾多。應(yīng)根據(jù)加工對(duì)象的具體要求，進(jìn)行綜合考慮，把握好工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，才能使電火花加工機(jī)床達(dá)到高的加工效率。