电火花磨削加工

电火花磨削加工

王辉

【摘要】随着生产的发展，电火花加工领域不断扩大，除了电火花穿孔成形加工，电火花线切割加工外，还出现了许多其他方式的电火花加工方法。本文主要论述了几种电火花磨削加工：电火花小孔磨削加工；电火花磨削外表面加工；电火花双轴回转展成法磨削凹凸球面、球头；聚晶金刚石等高阻抗材料的电火花磨削加工。

【关键词】电火花磨削聚晶金刚石

一、电火花小孔磨削

在生产中往往遇到一些较深、较小的孔，而且精度和表面粗糙度要求较高，工件材料（如磁钢、硬质合金、耐热合金等）的机械加工性能很差。采用磨研方法加工这些小孔时，生产率太低，采用内圆磨床磨削也很困难，因为内圆磨床磨削小孔时砂轮轮轴很细，刚度很差，砂轮转速也很难达到要求。例如，磨直径1.5mm 的内孔，砂轮外径为1mm，取线速度为15m/s，则砂轮转速为3x105 r/min，制造这样高速的磨头比较困难。采用电火花磨削或镗磨能较好的解决这些问题。

电火花磨削可在穿孔，成形机床上附加一套磨头来实现，使工具电极作旋转运动，如工件也附加一旋转运动，则磨得的孔可更圆。也有设计成专用电火花磨床或电火花坐标磨孔机床的，也可用磨床、铣床、钻床改装，工具电极作往复运动，同时还回转。

在坐标磨孔机床中，工具还做公转，工件的距离和孔径靠坐标数

控系统来保证。这种操作方法比较方便，但机床结构复杂，制造精度要求高。

电火花镗磨与磨削不同之处是只有工件的旋转运动，电极的往复运动和进给运动，而电极工具没有回转运动。电火花镗磨虽然生产效率低，但比较容易实现，而且加工精度高，表面粗糙度值小，小孔的圆度可达0.003~0.005mm，表面粗糙度小于Ra0.32um，故生产中较多应用。目前已用来加工小孔径的弹簧夹头，可以先淬火，后开缝，再磨孔，特别是镶有硬质合金的小型弹簧夹头和内径1mm以下、圆度在0.01mm以内的钻套，还用来磨削加工粉末冶金用压膜，这类压膜材料多为硬质合金。

二、电火花磨削外表面

电火花磨削外表面是相对于磨削内孔而言，通常是指磨削外圆和平面，在相应的通用或专用电火花磨床上进行。

1、轧辊电火花外圆磨床

近十年来出现的所谓‘‘电容爆’’，短电弧电火花磨床机床，常用来加工磨削、整平各种轧辊和水泥磨辊。另一种是轧辊表面电火花毛化工艺及机床，用来使已磨光的轧辊表面电火花加工出具有无数小凹坑的毛化表面，使轧制的钢板在冲压拉伸时表面可以存润滑油；并在喷漆，刷油漆时对底漆有很强附着力，这对汽车外观很重要。

2、电火花铲磨硬质合金小模数齿轮滚刀

采用电火花铲磨硬质合金小模数齿轮滚刀的齿形，已用于齿

形的粗加工和半精加工，使生产率提高3~5倍，成本降低4倍左右。电火花铲磨时，工作液是浇注到加工间隙中去的，所以要考虑油雾可能引起的燃烧问题，因此，一般采用黏度较大、燃点较高的5号油，加工表面粗糙度略好而生产率稍低，但能避免油雾引起的着火问题，比较安全。

三、电火花双轴回转展成法磨削凹凸球面、球头

加工光学透镜、眼镜等用的凹凸面注塑模，近年来常用以压注聚碳酸酯等透明塑料成为凹凸球面透镜，广泛用于放大镜、中低档照相机、中低档眼镜加工中。这类凹凸球面和球头等很容易用双轴回转展成法电火花磨削来加工。加工原理为工件和空心管状工具电极各作正、反方向旋转，工具电极的旋转轴心线与水平的工件轴心线调成a角，工具电极沿其回转轴心线向工件伺服进给，即可逐步加工出精确的凹球面来。如果将a角调节成较小的角度，即可加工出较大曲率半径的凹球面甚至平面。球面曲率半径R，管状工具电极的中径d，球面的直径D和两轴的夹角a有如下关系：

在直角三角形OAB中，sina=a/2R；

在直角三角形ACD中，cosa=D/2d；

所以球面曲率半径R=d/2sina，球面直径D=2d/cosa。

可见，如果a角调节的很小，则可以加工出很大曲率半径的球面；

如果a=0，则两回转轴平行，可加工出光洁平整的平面。

上述原理和铣刀盘飞刀旋风铣削球面，球头以及用碗状砂轮

磨削球面，球头原理一样，但是用管电极电火花加工的工艺适应性很强，‘‘柔性’’很高，而且可以自动补偿刀具电极的耗损，对加工精度没有影响。

四、聚晶金刚石等高阻抗材料的电火花加工（电火花磨削）

聚晶金刚石被广泛用作拉丝模、刀具、磨轮等材料。它的硬度仅次于天然金刚石。聚晶金刚石整体有一定导电性能，可以用电火花加工。电火花加工聚晶金刚石的要求是：

（1）、要采用400~500v较高的峰值电压，以克服较大电阻率，使有较大放电间隙，易于排屑；

（2）、要用较大峰值电流，一般瞬时电流需在50A以上。为此，可以采用RC线路脉冲电源，电容放电时可输出较大峰值电流，增加爆炸抛出力。电火花加工聚晶金刚石原理是靠火花放电时的高温将导电的黏结剂熔化，气化蚀除掉，同时电火花高温使金刚石的粉末‘‘碳化’’成为可加工的石墨，也可能因黏结剂被蚀除掉后而整个金刚石微粒自行脱落下来。有些导电的工程陶瓷及立方氮化硼材料等也可以用类似的方法进行电火花加工。

【参考文献】白基成郭永丰刘晋春《特种加工技术》哈尔冰工业大学出版社

【英文翻译】

Electrical discharge grinding processing

WangHui

【abstract 】with the development of production and the field of

edm is expanding constantly, in addition to spark punch forming, wire cut edm processing outside, still appeared a lot of other means of electric discharge machining method. This paper mainly discusses the several electrical discharge grinding processing: small hole electrical discharge grinding processing; Electrical discharge grinding outside surface processing; Spark twin screw rotary generated grinding bump spherical, ball head; Polycrystalline diamond contour impedance material electrical discharge grinding processing.

【key words 】electrical discharge grinding polycrystalline diamond