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【摘要】电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，随着淬火钢、模具钢、硬质合金、超硬磨料工具等特种、难加工材料的普及，电加工技术获得了越来越多的应用。电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性放电时的电腐现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求，本文针对超硬磨料工具电火花加工，介绍了通过改变电火花工艺规程以提高工具表面质量，以达到磨削要求的一些方法。
【关键词】电火花加工；电腐蚀；电极；电火花工艺规程
1.引言
早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，会发生放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电腐蚀产生的原因和防止的办法。1940年前后，前苏联科学家拉扎连科教授夫妇的研究结果表明：当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。电火花加工主要优点是适合于难切削材料，可以加工特殊及复杂形状的零件。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大。
2.电火花加工的原理
火花加工称为放电加工（EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺：工具和工件之间并不接触，而是靠不断的脉冲性火花放电，产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步熔化和气化蚀除掉。电火花加工是利用两极间脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的工作液介质（常用煤油或矿物油）中，工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～0.05mm），同时保证火花放电为瞬时的脉冲性放电，并在放电延续一段时间后，停歇一段时间（放电延续时间一般为10-7-10-3s），通过大量的试验研究，电火花腐蚀电极表面金属的过程大致可分为四个连续的阶段：电极间介质的电离、击穿形成放电通道；由于通道内正极和负极表面分别成为瞬时热源，通道的截面积又小，致使能量高度集中（10～107W/mm），放电区域产生的瞬时高温除使工作液汽化、热分解气化外，也使金属材料熔化甚至蒸发，熔化和气化了的金属在抛离电极表面时向四处飞溅，以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电，如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。
3.电火花加工的表面质量
电火花加工的表面质量主要包括表面粗糙度、表面变质层和表面机械性能。表面粗糙度：电火花加工表面和机械加工的表面不同，它是由无方向性的无数小凹坑和硬凸边所组成，对表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量，一般用实验公式Rmax=KrTe0.3Le0.4表示。式中Kr是常数，Te代表单个脉冲放电时间，Le代表脉冲峰值电流，所以放电时间越长（脉冲宽度），脉冲电流越大，加工表面越差，因为加工速度与表面粗糙度之间存在很大矛盾。表面变质层：电火花加工过程中，工具表面材料会因为高温高压发生很大变化，被加工表面会形成熔化凝固层和热影响层，在表面往往还会出现显微裂纹，熔化层的厚度会随着脉冲能量的增大增厚，大约为1-2倍的Rmax，一般不超过0.1mm；热影响层介于熔化层和基体之间，热影响层是材料受热后金相组织发生了变化，它和基体材料之间没有明显的界限；脉冲能量较大时表面的显微裂纹才会扩展到热影响层，一般情况下仅在熔化层内出现。表面机械性能：电火花加工后表面的硬度一般均较高，但是熔化层和热影响层的结合不牢固，熔化层很容易在受到摩擦力的作用时剥落和磨损，电火花表面存在着由于瞬时先热涨后冷缩而形成的较大拉应力和裂纹，其耐疲劳性能比机械加工表面低很多。为达到理想的表面质量最有效的方法是调整、改变电脉冲的能量大小。
4.超硬工具电火花加工中电规准参数选择
电规准参数是指电火花加工时选用的电加工用量、电加工参数，主要有脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压、峰值电流，这些参数在加工前必须事先选定。在实际工作中不同的电规准参数的设定会取得不同的加工效率和表面粗糙度，在超硬磨具生产制造过程中，为达到理想的工具表面质量，使超硬工具充分发挥磨削优异的特性，我们做了大量的试验，通过不同的粗、中、精电火花加工电规准参数的选择实现设计要求：
5.电规准参数的选择在产品上的应用
发光二极管（LED）衬底蓝宝石和砷化镓材料，在制造过程中的切、磨、抛工序会用到超硬磨料倒角多槽轮，该倒角加工属于超硬工具里的高精、高速、高质领域，国内市场的超硬产品主要以韩国、日本和台湾的为主。该类产品除具有超硬工具行业内的一般要求外，特别对磨料层的尺寸、形状、粗糙度、以及形位公差（位置度、轮廓度、径向圆跳动）提出了更高的要求，在开发倒角轮的过程中，我们利用PLC电火花设备进行了大量电规准参数试验，最后确认的工具电火花表面熔化层0.035mm，存在微观裂纹，表面粗糙度Rmax为0.32微米电规程参数是：
采用上表所述的电规准参数加工出的蓝宝石表面质量显微照片显示与国外磨轮没有任何差异，形状、面幅尺寸也完全符合客户的要：
5.结论
通过我们的试验研究，电火花加工过程中电极材质、电极表面积大小、形状、介质工作液状态、加工速度等因素都会对工具表面质量造成影响，其中主要影响因素还是电规准参数的选择，越是表面质量要求高的就需要选择较小的电流和较窄的脉冲宽度，一般情况是通过试验取得数据，产品在客户处验证取得报告后，加工的电规准参数才能得到确认。
参考文献
[1]熊惟皓、郑立允、杨青青；《模具表面处理与表面加工》
[2]郭永丰、白基成、刘晋春 ；《电火花加工技术》
[3]李耕；《金刚石磨轮的电火花成形磨削加工》
【关键词】电火花加工；电腐蚀；电极；电火花工艺规程
1.引言
早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，会发生放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电腐蚀产生的原因和防止的办法。1940年前后，前苏联科学家拉扎连科教授夫妇的研究结果表明：当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。电火花加工主要优点是适合于难切削材料，可以加工特殊及复杂形状的零件。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大。
2.电火花加工的原理
火花加工称为放电加工（EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺：工具和工件之间并不接触，而是靠不断的脉冲性火花放电，产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步熔化和气化蚀除掉。电火花加工是利用两极间脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的工作液介质（常用煤油或矿物油）中，工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～0.05mm），同时保证火花放电为瞬时的脉冲性放电，并在放电延续一段时间后，停歇一段时间（放电延续时间一般为10-7-10-3s），通过大量的试验研究，电火花腐蚀电极表面金属的过程大致可分为四个连续的阶段：电极间介质的电离、击穿形成放电通道；由于通道内正极和负极表面分别成为瞬时热源，通道的截面积又小，致使能量高度集中（10～107W/mm），放电区域产生的瞬时高温除使工作液汽化、热分解气化外，也使金属材料熔化甚至蒸发，熔化和气化了的金属在抛离电极表面时向四处飞溅，以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电，如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。
3.电火花加工的表面质量
电火花加工的表面质量主要包括表面粗糙度、表面变质层和表面机械性能。表面粗糙度：电火花加工表面和机械加工的表面不同，它是由无方向性的无数小凹坑和硬凸边所组成，对表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量，一般用实验公式Rmax=KrTe0.3Le0.4表示。式中Kr是常数，Te代表单个脉冲放电时间，Le代表脉冲峰值电流，所以放电时间越长（脉冲宽度），脉冲电流越大，加工表面越差，因为加工速度与表面粗糙度之间存在很大矛盾。表面变质层：电火花加工过程中，工具表面材料会因为高温高压发生很大变化，被加工表面会形成熔化凝固层和热影响层，在表面往往还会出现显微裂纹，熔化层的厚度会随着脉冲能量的增大增厚，大约为1-2倍的Rmax，一般不超过0.1mm；热影响层介于熔化层和基体之间，热影响层是材料受热后金相组织发生了变化，它和基体材料之间没有明显的界限；脉冲能量较大时表面的显微裂纹才会扩展到热影响层，一般情况下仅在熔化层内出现。表面机械性能：电火花加工后表面的硬度一般均较高，但是熔化层和热影响层的结合不牢固，熔化层很容易在受到摩擦力的作用时剥落和磨损，电火花表面存在着由于瞬时先热涨后冷缩而形成的较大拉应力和裂纹，其耐疲劳性能比机械加工表面低很多。为达到理想的表面质量最有效的方法是调整、改变电脉冲的能量大小。
4.超硬工具电火花加工中电规准参数选择
电规准参数是指电火花加工时选用的电加工用量、电加工参数，主要有脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压、峰值电流，这些参数在加工前必须事先选定。在实际工作中不同的电规准参数的设定会取得不同的加工效率和表面粗糙度，在超硬磨具生产制造过程中，为达到理想的工具表面质量，使超硬工具充分发挥磨削优异的特性，我们做了大量的试验，通过不同的粗、中、精电火花加工电规准参数的选择实现设计要求：
5.电规准参数的选择在产品上的应用
发光二极管（LED）衬底蓝宝石和砷化镓材料，在制造过程中的切、磨、抛工序会用到超硬磨料倒角多槽轮，该倒角加工属于超硬工具里的高精、高速、高质领域，国内市场的超硬产品主要以韩国、日本和台湾的为主。该类产品除具有超硬工具行业内的一般要求外，特别对磨料层的尺寸、形状、粗糙度、以及形位公差（位置度、轮廓度、径向圆跳动）提出了更高的要求，在开发倒角轮的过程中，我们利用PLC电火花设备进行了大量电规准参数试验，最后确认的工具电火花表面熔化层0.035mm，存在微观裂纹，表面粗糙度Rmax为0.32微米电规程参数是：
采用上表所述的电规准参数加工出的蓝宝石表面质量显微照片显示与国外磨轮没有任何差异，形状、面幅尺寸也完全符合客户的要：
5.结论
通过我们的试验研究，电火花加工过程中电极材质、电极表面积大小、形状、介质工作液状态、加工速度等因素都会对工具表面质量造成影响，其中主要影响因素还是电规准参数的选择，越是表面质量要求高的就需要选择较小的电流和较窄的脉冲宽度，一般情况是通过试验取得数据，产品在客户处验证取得报告后，加工的电规准参数才能得到确认。
参考文献
[1]熊惟皓、郑立允、杨青青；《模具表面处理与表面加工》
[2]郭永丰、白基成、刘晋春 ；《电火花加工技术》
[3]李耕；《金刚石磨轮的电火花成形磨削加工》