氣體中電火花加工是把干燥的氣體作為工作介質(zhì),即把流入極間起排屑作用的加工液用高速氣流來代替,它不僅解決了環(huán)境和安全問題,而且有通常在煤油中電火花加工所沒有的出色加工特性,并不斷地向?qū)嵱没较蜻~進。
氣體介質(zhì)電火花加工原理 如圖所示為氣體中電火花加工原理示意圖。它使用薄壁管作電極,高速氣體作加工介質(zhì),電極旋轉(zhuǎn),一邊使高速氣體從管電極中噴出,一邊使其僅在端面產(chǎn)生放電進行電火花加工。氣體介質(zhì)的作用是去除熔化、蒸發(fā)的工作材料,并迅速地把其從間隙中排出。另外,在脈沖和脈沖之間的停歇時間吹除等離子體,冷卻間隙,恢復(fù)絕緣。由于工具電極端面的壁厚與放電凹坑直徑大小基本一致,因此減少了加工屑再附著的可能性。工具電極應(yīng)接負極進行加工。因為在氣體介質(zhì)電火花加工中,沒有炭的附著現(xiàn)象,正極和負極是按照在間隙中投入的放電能量的分配被蝕除的。根據(jù)試驗測試結(jié)果,不管是在煤油中加工還是在氣體中加工,正極分配到的放電能量一般比負極分配到的放電能量大,所以在氣體中加工,一定要把工件作正極進行加工。
氣體介質(zhì)電火花加工裝置 圖所示為在氣體中加工的工具電極旋轉(zhuǎn)裝置。在氣體中加工產(chǎn)生的加工屑隨著高速氣流很快從有間排出。同時工具電極旋轉(zhuǎn)能防止極間短路并有助于加工的穩(wěn)定性,并與提高加工精度有關(guān)。直流伺服電動機利用給電的電刷供電,通過帶輪使工具進行旋轉(zhuǎn),高速氣流以0.3~1.0MPa的壓力經(jīng)回轉(zhuǎn)管接頭向極間供氣。由于極間非常狹窄,需要采用高速度控制極間的間隙,在支承工具電極的支架上裝有由壓電壓電元件進行驅(qū)動的高響應(yīng)性的促動器,以此控制極間的間隙。當(dāng)壓電元件的行程達到極限時,極間間隙的調(diào)整則由加工機床的主軸進行協(xié)調(diào)控制。
氣體介質(zhì)電火花加工特點
無論脈沖條件如何變化,工具電極的損耗都非常小。因為在氣體中加工不受脈沖寬度的影響,工具電極幾乎不會產(chǎn)生損耗。其主要原因是,加工中工件的熔化部分被附著在工具的放電加工表面上,該附著層妨礙了工具電極的損耗。
選擇合適氣體介質(zhì)的種類可提高加工速度。例如:在極間供給氧氣時,隨著氧氣與工件之間的氧化反應(yīng)就能提高加工速度。
加工表面的損傷少。因為在氣體中加工表面未受到炭黑的侵入,顯微裂紋的缺陷極少,幾乎看不到被稱作白層的重凝層。
能進行表面改性。例如:用金屬鈦(Ti)作工具電極并與氮氣相結(jié)合,成功地在工件表面形成了TiN層,使耐磨性顯著提高。
由于在氣體中加工時的極間距離比在液中狹窄,所以加工精度好,尤其在精加工領(lǐng)域氣中是液中加工間隙的1/2以下。
加工作用力小,有利于微細加工。由于氣中基本上無加工反力,而且加工變質(zhì)層厚度很薄,所以適于微細加工。
沒有火災(zāi)危險性。氣中加工不必擔(dān)心火災(zāi)事故,所以能實現(xiàn)完全無人化加工。
無需加工液槽,不必選擇加工方向。
環(huán)境污染
目前,氣體介質(zhì)電火花加工,仍處于試驗階段,還有很多問題需要解決,在氣體中加工的研究正在向?qū)嵱没矫嬖鷮嵉剡M行。