簡(jiǎn)述電火花磨削加工的切向進(jìn)給法

電火花磨削加工法是低剛度軸和微細(xì)軸類零件電火花加工的主要方法之一，該方法過(guò)去采用的是徑向進(jìn)給方式。文章提出一種新的塊狀工具電極的進(jìn)給方式——切向進(jìn)給方式，闡述了這種進(jìn)給方式的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用前景，并進(jìn)行了初步的驗(yàn)證試驗(yàn)。

1 電火花磨削軸類零件的兩種主要方法

塊狀電極徑向進(jìn)給電火花磨削法

塊狀電極徑向進(jìn)給電火花磨削法亦稱成形塊反拷法或反拷模塊法。它是采用表面形狀與微細(xì)軸母線形狀相同的塊狀電極，使成形表面正對(duì)著轉(zhuǎn)動(dòng)的微細(xì)軸的軸線作徑向伺服進(jìn)給。

線電極電火花磨削法

線電極電火花磨削法，是日本東京大學(xué)的增澤隆久教授于1984年發(fā)明的。它特別適合于精密電火花磨削微細(xì)軸類零件。線電極電火花磨削法用沿固定在數(shù)控工作臺(tái)上的導(dǎo)向器（不是轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)輪）的導(dǎo)向表面作均勻移動(dòng)的線電極作為加工工具，數(shù)控系統(tǒng)控制固定導(dǎo)向器切點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，使線電極沿轉(zhuǎn)動(dòng)的微細(xì)軸的徑向和軸向作伺服進(jìn)給。

兩種加工方法的比較

由于放電加工區(qū)大小的巨大差異，塊狀電極法的蝕除速度明顯優(yōu)于線電極法（約為5倍以上）。

由于塊狀電極法工具電極的損耗不能及時(shí)補(bǔ)償，導(dǎo)致經(jīng)常中斷加工，需要經(jīng)常測(cè)量加工尺寸，觀察工具損耗情況，更新工具的放電工作表面。由于加工過(guò)程的中斷一般只能進(jìn)行有限幾次人工干預(yù)，故結(jié)束加工時(shí)工具電極表面的損耗情況難以控制，影響工件的形狀和尺寸精度。特別是多件加工時(shí)，工件的形狀和尺寸的一致性差。而線電極損耗能通過(guò)線電極的移動(dòng)*地進(jìn)行補(bǔ)償，可以不考慮工具的損耗，工件的形狀和尺寸精度由數(shù)控運(yùn)動(dòng)精度來(lái)保證。

在塊狀電極法加工中，人工干預(yù)多，難以實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化：而在線電極法加工中，因?yàn)闆](méi)有這些問(wèn)題，可以連續(xù)實(shí)現(xiàn)粗、精加工。

塊狀電極損耗表面修復(fù)后可以重新使用。而線電極是一次性使用，加工時(shí)間長(zhǎng)，線電極消耗大，還需要一套精密的走絲機(jī)構(gòu)，故線電極法加工成本高。

塊狀電極的制造、定位和調(diào)整水平要求較高。線電極的形狀和尺寸精度及走絲的平穩(wěn)性同樣對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。

2 塊狀電極切向進(jìn)給電火花磨削法

為克服以上兩種方法的不足，我們提出了能自動(dòng)進(jìn)行電極損耗補(bǔ)償?shù)男聣K狀電極電火花磨削法———工具電極切向進(jìn)給方式。

切向進(jìn)給方式是以水平放置的工具電極的上表面作為主要工作表面，并使其上表面與工件軸線之間的距離為e，該距離就是工件預(yù)達(dá)到的加工半徑，工具上表面沿著水平方向作切向伺服進(jìn)給。在加工的過(guò)程中，加工區(qū)的工具電極表面損耗后，通過(guò)切向的伺服進(jìn)給使損耗得到自動(dòng)補(bǔ)償，直至達(dá)到工件的預(yù)定的加工半徑而結(jié)束加工。工具電極的上表面應(yīng)足夠長(zhǎng)，使工件zui終從未損耗或損耗很小的工具表面退出加工，因此可以達(dá)到預(yù)定的形狀和尺寸精度。

3 塊狀電極切向進(jìn)給精密電火花磨削法的特點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)工具電極損耗的自動(dòng)補(bǔ)償工具電極的損耗補(bǔ)償與伺服進(jìn)給合二為一，克服了塊狀電極徑向進(jìn)給法的工具電極損耗補(bǔ)償困難的缺點(diǎn)，且不需要如線電極法那樣的專門的工具電極補(bǔ)償（走絲）機(jī)構(gòu)。

特別適合于批量加工。可以使用一塊電極，經(jīng)過(guò)一次調(diào)整，連續(xù)加工多個(gè)工件，加工工件的形狀和尺寸的一致性好。

每批加工的工件數(shù)量和工具電極的損耗率與工具電極的長(zhǎng)度等有關(guān)。例如，用切向進(jìn)給法將Ø5mm某種彈性合金棒料加工到Ø0.6mm，使用塊狀紫銅電極，采用中規(guī)準(zhǔn)的電參數(shù)，測(cè)得的電極損耗率為1.75%。連續(xù)加工8個(gè)工件后，電極前端上表面的顯著損耗區(qū)的長(zhǎng)度約為4mm，前端損耗深度約為2mm，損耗區(qū)的形狀為一斜邊為曲線的直角三角形。若電極長(zhǎng)度為80mm，一塊電極至少可以連續(xù)加工160個(gè)工件。若采用徑向進(jìn)給法，要達(dá)到相同的加工質(zhì)量，用相同長(zhǎng)度的電極表面zui多只能加工10件。

切向進(jìn)給法加工的工件就像“從一個(gè)模子里出來(lái)的”，其形狀主要取決于工具電極表面的形狀，其尺寸主要取決于工具電極相對(duì)于工件軸線的偏移位置，以及工具與工件之間的放電間隙，因此加工的可控性強(qiáng)，從理論上講可以達(dá)到很高形狀和尺寸的一致性。至于尺寸精度的控制，主要取決于工具電極的制造精度和調(diào)整水平，可以通過(guò)試磨一個(gè)工件來(lái)檢驗(yàn)調(diào)整情況，如果達(dá)到尺寸要求即可開(kāi)始成批生產(chǎn)。

工具電極的材料利用率高與線電極法補(bǔ)償方式不同，切向進(jìn)給法的工具電極經(jīng)充分損耗后才自動(dòng)補(bǔ)償進(jìn)給，沒(méi)有多余的移動(dòng)：多件加工時(shí)，工具電極已損耗的表面自然而然地參與到下一工件的加工，使工具電極利用更充分：上表面*損耗的工具電極，經(jīng)重新加工后可以繼續(xù)使用。因此切向進(jìn)給法的工具電極利用率要高于徑向進(jìn)給法和線電極法。

可提高加工自動(dòng)化程度工具電極一次調(diào)整后，自動(dòng)加工工件到尺寸：多件加工時(shí)，除裝卸工件外，減少了其他人工干預(yù)：采用合理的編程，可以實(shí)現(xiàn)粗、中、精加工在一次進(jìn)給過(guò)程中連續(xù)完成。

變相地細(xì)化了進(jìn)給的脈沖當(dāng)量切向進(jìn)給法在加工過(guò)程中類似于作小角度的斜面進(jìn)給，實(shí)際產(chǎn)生的單個(gè)脈沖進(jìn)給量被大大地縮小。微小的進(jìn)給脈沖當(dāng)量有利于伺服進(jìn)給的穩(wěn)定，特別對(duì)于精微電火花加工更為有利。微小的進(jìn)給脈沖當(dāng)量同樣導(dǎo)致回退速度的顯著降低，可能存在難以擺脫電弧的隱患。雖然電火花磨削加工不易產(chǎn)生電弧，但也應(yīng)采取措施，防患于未然。

蝕除速度高由于切向進(jìn)給法的小角度斜面進(jìn)給效果，使得放電加工更加連續(xù)穩(wěn)定，蝕除速度也有較大幅度的提高，與徑向進(jìn)給法相比，大致能提高20%～30%。更重要的是，切向進(jìn)給法省去了大量的人工干預(yù)輔助時(shí)間，因此生產(chǎn)率大大高于徑向進(jìn)給法。

工具電極的制造、定位和調(diào)整水平要求較高。我們對(duì)于塊狀電極切向進(jìn)給電火花磨削法進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，塊狀電極切向進(jìn)給電火花磨削法是可行的，加工出的工件具有很好的形狀和尺寸的一致性。

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