數控電火花機床加工常見技術綜合分析

　　摘要：對數控電火花加工的幾個常見技術指標進行了綜合分析，從電火花加工的實際需求出發，指出了這些技術指標的片面性，希望對引導用戶的理性需求有所幫助。
　　
　　由于數控電火花加工機床市場競爭日益激烈，故越來越多的廠家都在宣傳“鏡面電火花加工”、“率加工”、“專家系統”等高性能指標。從表面上來看，似乎大多數控電火花加工機床的加工性能已經同質化，具有很高水平。而事實上，一些數控電火花加工機床用戶的使用效果并不理想，甚至有些用戶感覺上當了。造成這種情況的原因是：電火花加工行業通常是用一些技術指標來衡量機床的加工性能，如*表面粗糙度、zui大加工效率、zui小電極損耗、是否具有專家系統等。正是由于這些技術指標的局限性，一些廠商利用其進行宣傳而誤導了用戶的真實需求。本文從*表面粗糙度、zui大加工效率、專家系統3個方面，談談這幾個常用技術指標與數控電火花加工機床真實加工性能的關系，希望對引導用戶的理性需求有所幫助。
　　
　　1*表面粗糙度
　　
　　當前電加工機床行業出現了眾多的“數控鏡面電火花加工機床”,這些機床標注的*表面粗糙度通常是Ra0.2μm或者Ra0.1μm。
　　
　　*，表面粗糙度是電火花加工機床的一項主要工藝指標。影響加工表面粗糙度的因素除機床加工性能外,加工面積、加工形狀、工件材料是3項zui主要的因素。加工面積越大，加工形狀越復雜，深度越深，就越難達到精細的表面。對于工件材料而言，要進行鏡面加工必須選用鏡面鋼，如：S136、SKD61等鋼材，有些材料是不能達到鏡面加工效果的，如：SKD11鋼材。
　　
　　所謂的“*表面粗糙度Ra0.2μm”,通常是指用直徑10mm的圓棒電極，在S136鏡面鋼料上加工一個淺表面，zui終加工表面粗糙度Ra<0.2μm。也就是說，*表面粗糙度是在加工面積合適、形狀簡單、使用鏡面鋼的特殊情況下完成的。一些廠家在這項測試中甚至是不計加工精度與加工效率的。而實際生產中的電火花加工需求與這種測試條件相比往往要復雜得多。一旦加工面積變大，形狀變得復雜，加工不出鏡面效果便是必然的事。這里提供一個數控鏡面電火花加工機床的測試基準：使用粗、精二個電極，加工一個50mm×50mm×5mm的方形型腔，底面與側面都要求達到均勻的鏡面效果，精度控制在0.01mm內，總加工時間不能超過15h，這個加工測試綜合反映了機床的鏡面加工能力。如果機床的加工水準接近這個測試基準,才可以說能勝任實際的鏡面電火花加工需求。
　　
　　另外，也不能單憑鏡面加工測試來判定數控電火花加工機床的精加工性能。這里列舉一個應用實例：使用邊長20mm的方形電極進行淺表面的鏡面加工測試，只要參數配置合理，大多數的數控電火花加工機床都能達到較好的鏡面加工效果，通常Ra<0.2μm。可以發現加工過程中放電非常穩定，氣泡連續均勻，加工出的鏡面表面均勻，具有光澤效果。事實上，達到這個加工指標，并不能說明數控電火花加工機床的精加工性能就已經很好了。在這項加工測試中，如果要求加工Ra0.22μm（VDI07）或Ra0.4μm（VDI12）的亞光表面，就加工指標而言，沒有加工經驗的技術人員會認為表面粗糙度值大了，更容易加工了。實際上，這種亞光表面的電火花加工難度比鏡面加工更大。亞光表面的電火花加工通常使用負極性、小電流、小脈寬、大脈間、加電容的參數匹配，如果機床的精加工性能不穩定，加工后的表面會有積碳、黑斑，表面效果很難達到均勻一致。因此，考查數控電火花加工機床能否實現均勻一致的亞光面加工，比進行鏡面加工測試更能反映出脈沖電源的精加工性能。
　　
　　事實上，很多用戶對電火花加工表面的要求不需要那么精細，通常為Ra0.8～2.5μm。對于這些加工要求，似乎所有的電火花加工機床都能達到。這也是一種片面的認識。我們可以從兩種不同的加工要求來進行認識：一種是加工要求的確不高，考慮到電火花精加工效率較低，在電火花加工完成后再使用拋光工序來改善加工表面，對于這類加工，一般使用普通的數控電火花加工機床是能達到要求的；另一種是加工的火花紋面，加工要求較高。像有些外觀要求火花紋面的塑膠模具，表面要求是Ra1.6μm（VDI24）的紋面，在微觀狀態下觀察加工表面顆粒形態均勻。高品質的電火花加工表面在將局部放大100倍以上時，微觀狀態下的表面凹坑均勻一致，顆粒分明，沒有放電缺陷；而一些機床加工的表面雖然用粗糙度測量儀進行測量是合格的，但檢查其微觀表面時卻能發現放電凹坑形態各異，顆粒有粗有細，并伴隨一些局部缺陷，這就不能滿足高要求的紋面加工。
　　
　　綜上所述，數控電火花加工機床的*表面粗糙度指標只是一個片面的參考指標，要考查機床的表面加工性能，需要從機床能否實現實用的鏡面加工、能否實現均勻的亞光表面加工、能否實現高品質的紋面加工3個方面進行綜合評價。
　　
　　2zui大加工效率
　　
　　不同的數控電火花加工機床標注的zui大加工效率不同，有些機床標注的300mm3/min，有些機床標注的是500mm3/min。用戶往往會認為標注500mm3/min的機床加工速度更快。
　　
　　事實上，zui大加工效率主要與機床的zui大加工電流有關，機床的加工電流越大，zui大加工效率就越高。在zui大加工效率的加工情況下，反映的是粗加工效率，加工后的表面很粗糙。而實際加工中，很少需要用到這種大電流加工。因此可以說這種所謂的zui大加工效率對于評價數控電火花加工機床的加工效率意義不大。
　　
　　通常來講，數控電火花加工機床的粗加工效率相差都不大，加工效率的差異主要體現在精加工。精加工需要使用多段加工條件，其加工效率與加工條件、加工余量、工藝等眾多復雜因素相關。各種不同的加工類型，其效率會有較大差異，所以很難用具體的指標對精加工效率做出準確評價。
　　
　　我們通常用多個具體的應用實例去作對比，也就是在同等的加工條件下，加工要求相同，zui終對比加工的總時間。值得一提的是，這種比較只有在客觀的情況下，使用數控電火花加工機床本身的工藝方法與電參數進行加工，不能有人為的干預，這樣才能反映機床加工效率的差異。因為加工效率與人為調整有很大的關系，如加工一個型腔，使用機床默認的程序進行加工需用時20h，而通過調整程序能將加工時間控制到8h，這是很常見的。但越是的機床，這種可調整的空間就越小，其加工的適應性就更強。對復雜多變的加工類型，其整體的加工效率就會體現出明顯的優勢。“zui大加工效率”這個指標只能用于評價機床的zui大粗加工效率。實際生產中，加工效率的高低往往取決于機床的精加工效率，精加工效率可通過客觀的應用對比來評測。
　　
　　3專家系統
　　
　　目前數控電火花加工機床的智能化程度有了很大的提高。很多廠商都宣傳機床配有“專家系統”，只需輸入加工面積，選擇電極材料、工件材料及加工要求，機床即可自動產生程序與放電參數，在無需經驗的情況下實現優化加工。
　　
　　這樣一來，很多用戶都認為操作數控電火花加工機床是很簡單的事情。正是基于這樣的認識，一些企業的操作人員*依賴這些所謂的“專家系統”，導致電火花加工效率極其低下，加工不能滿足要求。
　　
　　其實，電火花加工的類型很復雜：加工面積不一樣，小到尖點，大到大面積；深度不一樣，有淺表面，有深型腔；形狀不一樣，有尖點、窄縫、通孔、盲孔，有簡單的方、圓形狀，也有形狀復雜的型腔；加工表面要求不一樣，從粗到細有不同的VDI級別；電極材料不一樣，有紫銅、石墨、硬質合金等；工件材料不一樣，有鋼、硬質合金、鋁、銅、鈦合金等；加工要求不一樣，有追求加工效率的，有追求低損耗的，有追求表面效果的……。這些眾多的不一樣，在加工過程中需使用不同類型的放電參數，并要進行相應的優化。
　　
　　*的數控電火花加工機床，針對上述不同的加工類型制定了上萬條加工參數，經過長期的沉淀形成了一個*、實用的加工參數庫，且在加工過程中，機床系統能自動進行優化加工，這樣的機床才稱得上具有“專家系統”，才能滿足使用全自動化數控電火花加工的運行要求，才能極大地降低機床對操作人員的技能要求。
　　
　　一些普通的數控電火花加工機床只有幾十條簡單的加工參數，只是在系統界面中設計了能搜索這些加工條件的一款工具，其中有些選項只是形式，這樣的工具是不能被稱為“專家系統”的。這些數控電火花加工機床要求操作者必須具有豐富的工作經驗，能根據加工要求靈活配置電參數，其操作方式與傳統機床沒有多大差異。
　　
　　評價數控電火花加工機床的“專家系統”，要從工藝參數是否*、工藝參數能否滿足生產加工要求、適應性是否強等方面來進行評價。
　　
　　4結束語
　　
　　以上針對數控電火花加工機床的幾個常見指標進行了分析，指出了其片面性。建議電火花加工機床用戶應根據具體要求，理性地選擇合適的數控電火花加工機床，不要被一些表面的宣傳指標與應用案例所蒙蔽。