电火花磨削

工具和工件之间产生脉冲放电来去除导电材料的电火花加工

电火花磨削是指在工具和工件之间产生脉冲放电来去除导电材料的电火花加工，英文简称EDG。电火花磨削分为电火花成形磨削、电火花小孔内圆磨削、电火花铲磨、电火花刃磨和电火花螺纹磨削等几种方法。前两种加工方法应用较广。

简介

在电火花成形磨削中，导电磨轮一般采用高纯石墨材料，根据加工要求修整成形。磨轮和工作台都与机床其他部分绝缘而分别与脉冲电源相连接。脉冲电源的电压一般为30～400伏，频率 200～500千赫。磨轮的线速度通常为30～180米/分。磨削时在磨轮与工件之间供给充分的工作液（一般用煤油）。工作台在伺服控制作用下以一定的速度向磨轮进给，使工件与磨轮之间保持狭小的火花间隙(0.01～0.07毫米)，在火花间隙中产生的高频火花放电去除金属材料，从而达到磨削加工的目的。电火花成形磨削的精度一般可控制在 0.005毫米以内。表面粗糙度与火花频率和工件材料等因素有关，通常在Rα1.25～0.16微米范围内。电火花成形磨削适用于加工任何导电材料，对机械磨削困难的硬质材料更能发挥优越性。用这种方法可磨削硬质合金成形刀具、可转位刀具的刀片、淬硬的镶拼模具或齿条等。由于磨削过程中无机械切削力，电火花磨削还可用于磨削微细、薄壁等易变形的零件和深槽、狭缝等。

工作原理

电火花小孔内圆磨削的原理是：将电极丝水平放置或垂直放置，工件作旋转运动，并沿电极丝作往复运动，同时工件还向电极丝(或电极丝向工件)作进给移动。电极丝通常用紫铜制成，直径一般为0.5～2毫米。电火花小孔内圆磨削的精度一般为0.002～0.005毫米，表面粗糙度一般为Rα0.32～0.16微米，最高可达Rα0.04～0.02微米。电火花小孔内圆磨削适合于磨削直径 5毫米以下的深小孔和锥孔，可用于加工弹簧夹头、微型轴承、组合夹具、钻套、模具和阀体等零件的小孔。

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30000 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。

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。

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。

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。

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。

高阻抗材料的电火花磨削

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。

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