探究电火花加工不同工件材料的表面粗糙度值及加工时间

3.0 闻远设计 2023-08-13 79 4 20.95KB 5 页 2光币

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探究电火花加工不同工件材料的表面粗糙度值

及加工时间

电火花加工论文范文第四篇：探究电火花加工不同工件材料的表面粗糙度值及加工时间

　　摘要：电火花成形加工过程中采用紫铜为电极，在相同的电参数与非电参数下对

1Cr18Ni9Ti（不锈钢）、30CrMnSi、2A12（铝合金）、TC6（钛合金）等航空航天材料进行试

验，以加工时间、工件加工成形表面粗糙度为研究目标进行规律探究，结果发现：电火花成形

小孔直径为 3 mm 深度为 2.5 mm 时，加工时间相对较短的为铝合金，加工钛合金小孔时间最长

约为铝合金的 12 倍。加工钛合金工件表面会出现灼伤的颜色变化层，航空清洗剂无法清洗处

理，不符合航空零部件原材料色泽的要求。加工 30CrMnSi 工件小孔内径表面质量相对较高，4

种不同材料的工件加工成形表面粗糙度值均在 2.6 um 以下，满足零部件高精度要求。

　　关键词：电火花成形加工；电火花线切割；加工时间；表面质量；

Abstract:In the process of EDM,red copper is used as electrode,and aerospace materials such

as 1 Cr18 Ni9 Ti（stainless steel），30 CrMnSi,2 A12（aluminum alloy ）and TC6（titanium

alloy ）are tested under the same electrical and nonelectrical parameters to explore the rules with

machining time and surface roughness of workpieces as the research objectives.The results show that

when the EDM hole diameter is 3 mm and the depth is 2.5 cm,the machining time of aluminum alloy

is relatively short,and the machining time of titanium alloy is the longest,which is about 12 times that

of aluminum alloy.There will be a burnt color change layer on the surface of processed titanium alloy

workpiece,which cannot be cleaned by aviation cleaning agent and does not meet the color

requirements of raw materials for aviation parts.The surface quality of small hole inner of processed

30 CrMnSi workpiece is relatively high,and the surface roughness values of processed workpieces of

four different materials are all below 2.6 μm,which can meet the high-precision requirements of parts.

Keyword:EDM; WEDM; Machining time; Surface quality;

电火花成形加工（Sinker EDM）是指在一定的介质（工作液）中，通过电极和工件之间脉

冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。其加工原理是，当电极和工件之间施加很强的脉

冲电压时，会击穿介质绝缘强度最低处。由于放电区域很小，放电时间极短，所以，能量高度

集中，使放电区的温度瞬时高达 10 000~12 000℃，工件表面和电极表面的金属局部熔化、甚至

汽化蒸发。局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛入工作液中，并被冷却为金属小颗粒，

然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电后，介质的绝

缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件表面不断被蚀除，并在工件上复制出电极的形

状，从而达到成形加工的目的，它是一种非传统的材料去除方式之一[1,2].

近年来，随着现代科学技术的发展，电火花成形加工技术在制造业领域占有重要地位，是

实现难加工材料、复杂零部件精密加工的有效手段。电火花成形加工相对于其他传统加工技术

而言，其发展历史并不长久，对其加工机理与适用范围的研究也不充分。应用电火花成形加工

不同材料的工件，可达到的表面粗糙度值及加工成形所需时间虽然有一些参考，但工件材料的

物理性能存在差异，实际可达到的表面粗糙度值及加工成形所需时间需要试验获取。

本文以航空零部件电火花成形加工中不同材料的工件，通过试验探究加工不同工件材料可

达到的加工表面粗糙度值及加工成形所需时间，旨在为制造业应用电火花成形加工提供一定的

参考。

　　 1　试验目的

针对不同材料（不锈钢、30Cr Mn Si、铝合金、钛合金）的工件采用电火花成形加工，在

相同的加工参数和等同的试验条件下，测取工件加工成形表面粗糙度值及加工成形所需的加工

时间。

　　 2　试验方案

2.1 试验工件材料及数量

在航空零部件制造过程中，大多数的材料为强度高或者密度小等合金材料[3].因此，本文

以不锈钢、30Cr Mn Si、铝合金、钛合金为研究对象，选取试验工件 4种材料为：1Cr18N

i9Ti（不锈钢）、30Cr Mn Si、2A12（铝合金）、TC6（钛合金）。试验工件数量：4种材料的

工件各加工 3个，试验工件数量为 12 个，每种材料加工的试验结果取 3个试验工件的平均值。

2.2 试验工件加工图样

试验工件加工图样，如图1所示。电火花成形加工的孔是直径 3 mm,孔深 2.5 mm 的小孔。

2.3 试验设备

1）试验加工设备为台湾 CHMER EDM 电火花成形加工机床；2）电火花成形加工后，便

于工件小孔内径表面粗糙度测量的切割设备为DK77402G 型电火花线切割机；3）表面粗糙度

测量设备为Marsurf SD 26 表面粗糙度测量仪。

图1 试验工件加工图样

2.4 电极材料选择

在电火花成形加工中，电极材料通常有石墨、紫铜、钨铜等导电性能较好的材料[4,5].考虑

电极制作成本与加工中的电极损耗等影响，本文试验选择圆柱形紫铜电极材料，紫铜成形直径

为3 mm,夹头处直径为 7 mm,如图2所示。

图2 紫铜电极

2.5 工件加工前处理

为减小工件加工成形误差，分别对4种材料的 12 个试验工件的加工表面，在电火花成形

加工前进行表面抛光处理[6].试验工件加工前表面抛光处理后，如图3所示。

图3 试验工件加工前表面抛光处理后照片

2.6 工件加工电参数和非电参数

工件加工选择的电参数如表 1所示，极性为正极性（工件接正极，电极接负极）。工作液

为Vacmul EDM3 美孚维美电火花机油。

下载原表

2.7 工件加工后处理

在测量工件加工后的小孔内径表面粗糙度时，为保证粗糙度测量设备的探针更好地接触小

孔内径轮廓，对加工成形的试验工件进行电火花线切割[7]处理，其切割后工件形状如图4所

示。

2.8 工件加工及测量

电火花成形加工机床操作界面如图5所示，操作界面显示加工时间及设定的电参数。

电火花成形加工现场如图6所示，电火花成形加工主要由 CHMER EDM 电火花成形加工

机床、电极夹块、工件夹块、工作液等组成。

图4 试验工件加工后电火花线切割后照片

图5 机床操作界面

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摘要：

探究电火花加工不同工件材料的表面粗糙度值及加工时间电火花加工论文范文第四篇：探究电火花加工不同工件材料的表面粗糙度值及加工时间　　摘要：电火花成形加工过程中采用紫铜为电极，在相同的电参数与非电参数下对1Cr18Ni9Ti（不锈钢）、30CrMnSi、2A12（铝合金）、TC6（钛合金）等航空航天材料进行试验，以加工时间、工件加工成形表面粗糙度为研究目标进行规律探究，结果发现：电火花成形小孔直径为3mm深度为2.5mm时，加工时间相对较短的为铝合金，加工钛合金小孔时间最长约为铝合金的12倍。加工钛合金工件表面会出现灼伤的颜色变化层，航空清洗剂无法清洗处理，不符合航空零部件原材料色泽的要求。加工3...

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