電火花磨削

電火花磨削是指在工具和工件之間產生脈衝放電來去除導電材料的電火花加工，英文簡稱EDG。電火花磨削分為電火花成形磨削、電火花小孔內圓磨削、電火花鏟磨、電火花刃磨和電火花螺紋磨削等幾種方法。前兩種加工方法套用較廣。

基本介紹

• 中文名：電火花磨削
• 外文名：electric-spark grinding
• 套用領域：機械加工

簡介

在電火花成形磨削中，導電磨輪一般採用高純石墨材料，根據加工要求修整成形。磨輪和工作檯都與工具機其他部分絕緣而分別與脈衝電源相連線。脈衝電源的電壓一般為30～400伏，頻率 200～500千赫。磨輪的線速度通常為30～180米/分。磨削時在磨輪與工件之間供給充分的工作液（一般用煤油）。工作檯在伺服控制作用下以一定的速度向磨輪進給，使工件與磨輪之間保持狹小的火花間隙(0.01～0.07毫米)，在火花間隙中產生的高頻火花放電去除金屬材料，從而達到磨削加工的目的。電火花成形磨削的精度一般可控制在 0.005毫米以內。表面粗糙度與火花頻率和工件材料等因素有關，通常在Rα1.25～0.16微米範圍內。電火花成形磨削適用於加工任何導電材料，對機械磨削困難的硬質材料更能發揮優越性。用這種方法可磨削硬質合金成形刀具、可轉位刀具的刀片、淬硬的鑲拼模具或齒條等。由於磨削過程中無機械切削力，電火花磨削還可用於磨削微細、薄壁等易變形的零件和深槽、狹縫等。

工作原理

電火花小孔內圓磨削的原理是：將電極絲水平放置或垂直放置，工件作旋轉運動，並沿電極絲作往復運動，同時工件還向電極絲(或電極絲向工件)作進給移動。電極絲通常用紫銅製成，直徑一般為0.5～2毫米。電火花小孔內圓磨削的精度一般為0.002～0.005毫米，表面粗糙度一般為Rα0.32～0.16微米，最高可達Rα0.04～0.02微米。電火花小孔內圓磨削適合於磨削直徑 5毫米以下的深小孔和錐孔，可用於加工彈簧夾頭、微型軸承、組合夾具、鑽套、模具和閥體等零件的小孔。

電火花小孔磨削

在生產中往往遇到一些較深、較小的孔，而且精度和表面粗糙度要求較高，工件材料（如磁鋼、硬質合金、耐熱合金等）的機械加工性能很差。採用磨研方法加工這些小孔時，生產率太低，採用內圓磨床磨削也很困難，因為內圓磨床磨削小孔時砂輪輪軸很細，剛度很差，砂輪轉速也很難達到要求。例如，磨直徑1.5mm的內孔，砂輪外徑為1mm，取線速度為15m/s，則砂輪轉速為30000 r/min，製造這樣高速的磨頭比較困難。採用電火花磨削或鏜磨能較好的解決這些問題。

電火花磨削可在穿孔，成形工具機上附加一套磨頭來實現，使工具電極作旋轉運動，如工件也附加一旋轉運動，則磨得的孔可更圓。也有設計成專用電火花磨床或電火花坐標磨孔工具機的，也可用磨床、銑床、鑽床改裝，工具電極作往復運動，同時還迴轉。在坐標磨孔工具機中，工具還做公轉，工件的距離和孔徑靠坐標數控系統來保證。這種操作方法比較方便，但工具機結構複雜，製造精度要求高。

電火花鏜磨與磨削不同之處是只有工件的旋轉運動，電極的往復運動和進給運動，而電極工具沒有迴轉運動。電火花鏜磨雖然生產效率低，但比較容易實現，而且加工精度高，表面粗糙度值小，小孔的圓度可達0.003~0.005mm，表面粗糙度小於Ra0.32um，故生產中較多套用。目前已用來加工小孔徑的彈簧夾頭，可以先淬火，後開縫，再磨孔，特別是鑲有硬質合金的小型彈簧夾頭和內徑1mm以下、圓度在0.01mm以內的鑽套，還用來磨削加工粉末冶金用壓膜，這類壓膜材料多為硬質合金。

電火花磨削外表面

電火花磨削外表面是相對於磨削內孔而言，通常是指磨削外圓和平面，在相應的通用或專用電火花磨床上進行。

軋輥電火花外圓磨床

近十年來出現的所謂‘‘電容爆’’，短電弧電火花磨床工具機，常用來加工磨削、整平各種軋輥和水泥磨輥。另一種是軋輥表面電火花毛化工藝及工具機，用來使已磨光的軋輥表面電火花加工出具有無數小凹坑的毛化表面，使軋制的鋼板在衝壓拉伸時表面可以存潤滑油；並在噴漆，刷油漆時對底漆有很強附著力，這對汽車外觀很重要。

電火花鏟磨硬質合金小模數齒輪滾刀

採用電火花鏟磨硬質合金小模數齒輪滾刀的齒形，已用於齒形的粗加工和半精加工，使生產率提高3~5倍，成本降低4倍左右。電火花鏟磨時，工作液是澆注到加工間隙中去的，所以要考慮油霧可能引起的燃燒問題，因此，一般採用黏度較大、燃點較高的5號油，加工表面粗糙度略好而生產率稍低，但能避免油霧引起的著火問題，比較安全。

電火花雙軸迴轉展成法磨削凹凸球面、球頭

加工光學透鏡、眼鏡等用的凹凸面注塑模，近年來常用以壓注聚碳酸酯等透明塑膠成為凹凸球面透鏡，廣泛用於放大鏡、中低檔照相機、中低檔眼鏡加工中。這類凹凸球面和球頭等很容易用雙軸迴轉展成法電火花磨削來加工。加工原理為工件和空心管狀工具電極各作正、反方向旋轉，工具電極的旋轉軸心線與水平的工件軸心線調成a角，工具電極沿其迴轉軸心線向工件伺服進給，即可逐步加工出精確的凹球面來。如果將a角調節成較小的角度，即可加工出較大曲率半徑的凹球面甚至平面。球面曲率半徑R，管狀工具電極的中徑d，球面的直徑D和兩軸的夾角a有如下關係：

在直角三角形OAB中，sina=a/2R；

在直角三角形ACD中，cosa=D/2d；

所以球面曲率半徑R=d/2sina，球面直徑D=2d/cosa。

可見，如果a角調節的很小，則可以加工出很大曲率半徑的球面；如果a=0，則兩迴轉軸平行，可加工出光潔平整的平面。

上述原理和銑刀盤飛刀旋風銑削球面，球頭以及用碗狀砂輪磨削球面，球頭原理一樣，但是用管電極電火花加工的工藝適應性很強，‘‘柔性’’很高，而且可以自動補償刀具電極的耗損，對加工精度沒有影響。

高阻抗材料的電火花磨削

聚晶金剛石被廣泛用作拉絲模、刀具、磨輪等材料。它的硬度僅次於天然金剛石。聚晶金剛石整體有一定導電性能，可以用電火花加工。電火花加工聚晶金剛石的要求是：

1、要採用400~500v較高的峰值電壓，以克服較大電阻率，使有較大放電間隙，易於排屑；

2、要用較大峰值電流，一般瞬時電流需在50A以上。為此，可以採用RC線路脈衝電源，電容放電時可輸出較大峰值電流，增加爆炸拋出力。電火花加工聚晶金剛石原理是靠火花放電時的高溫將導電的黏結劑熔化，氣化蝕除掉，同時電火花高溫使金剛石的粉末‘‘碳化’’成為可加工的石墨，也可能因黏結劑被蝕除掉後而整個金剛石微粒自行脫落下來。有些導電的工程陶瓷及立方氮化硼材料等也可以用類似的方法進行電火花加工。