硬质合金不同电极电火花加工效率的实验与分析
模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步和对电火花加工所展开的研究。硬质合金以其高硬度、高耐磨性、抗腐蚀性、价格适中等特点在工具模具行业中越来越显示出优越性，但其熔点高，导热导电系数小，脆性大，造成它的后序成型加工困难模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步。此次论文主要研究电火花加工时不同的电极在不同的脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隙、间隙电压的情况下,电极的加工速度和耗损速度的变化。通过研究数据的比较，得出电火花加工时最优的参数。
目 录
引言 1
一、 电火花加工的原理 1
（一）电火花加工的原理 2
（二）电火花加工的用途 2
二、 硬质合金的成型工艺 2
(一) 硬质合金烧结成型过程 2
(二) 硬质合金的应用 3
(三) 硬质合金的加工方法 3
三、 硬质合金电火花加工实验的设计 3
（一）硬质合金电火花加工的实验设备 3
（二）硬质合金电火花加工实验加工方案的设计 4
（三）硬质合金电火花加工实验的研究对象 4
（四）实验的评估 4
四、实验过程及实验结果的比较与分析 5
（一）实验过程 5
（二）不同电极加工硬质合金的实验结果及分析 6
五、 电极材料的优化 15
（一)各电极在相同电规下（电流）的加工速度及耗损 15
（二）各电极在相同电规下（电压）的加工速度及耗损 15
（三）各电极在相同电规下（脉宽）的加工速度及耗损 16
（四）各电极在相同电规下（占空比）的加工速度及耗损 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
引言
模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步和对电火花加工所展开的研究。近年来,难加工材料的加工是制造领域的重要课题。在难加工材料中，硬质合金(WCCo)，广泛用于制造业，因为他们的耐磨性，抗腐蚀性。因此，过去几十年，加工WCCo已成为众所关切的焦点。大量的研究被进行用常规机械加工工艺去加工WCCo。在传统加工方式上，用特殊且昂贵的圆盘砂轮磨
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削加工方法加工WCCo材料，用哪种加工方式，材料去除率是非常低。试图用车削的方式加工这些材料，用氮化硼刀具以2030米/分钟切削速度，0.20.25毫米/转的进几量。另外，高速铣削发现很难适用于加工硬质合金归咎于极高的硬度和强度。虽然对用常规加工来加工硬质合金进行一些研究，但他们中的大多数都是在进行磨削和铣槽，切削深度和材料切除率(材料移除率)是很低的。由于这些难加工材料具有优良的机械性能，有着很多重要的应用。电火花加工使难加工材料的加工成为可能。
对硬质合金加工的方法有线切割加工、金刚石磨削和电火花加工等。随着我国模具行业的兴起，对模具加工的精度提有了更高的要求。由于电火花加工的电极与工件不会接触，所以降低了工件变形的几率；单位脉冲的材料去除率很低，因而加工的精度非常高。特别适合对凹凸模的微深孔，异型腔的凹模的加工。电火花加工的效率成为机加工考虑的重点。因而要研究不同的电极对硬质合金加工效率的影响，用以指导硬质合金模具的加工，降低模具的制造成本。
一、 电火花加工的原理
（一）电火花加工的原理
电火花加工的实质是一种电、热能加工方法。当脉冲电流经过工件表面时，它的导电部位就会立刻熔解，当脉冲电流大到一定程度时，金属更会气化，熔化的金属离开电极表面，让工件表面出现电腐蚀的穴坑。电火花加工的基本组成如下图11所示。
图11 电火花加工的基本组成图
1—间隙自动调节器 2—工具电极 3—液体介质 4—油泵 5—过滤器 6—工件电极 7—脉冲电源
（二）电火花加工的用途
(1)可以加工各类的金属以及合金材料、半导体或者非半导体材料。
(2)能够加工各类外貌复杂的工件。
(3)能够完成各类材料的加工。
(4)可以加工成各种成型零件。
(5)能够让材料的表面强化。如涂覆特殊的材料及合金化等。
(6)辅助用途(如电火花的改性，取出折断的丝锥、钻头)。
二、 硬质合金的成型工艺
(一) 硬质合金烧结成型过程
硬质合金烧结过程可以分为四个阶段：脱除成形剂及预烧阶段；固相烧结阶段；相烧结阶段；冷却阶段。
(二) 硬质合金的应用
硬质合金拥有很多良好的性能，比如硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热等。硬质合金可以被用于制作刀具材料，还可以被用来制作凿岩工具、采掘工具、耐磨零件、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴等。
(三) 硬质合金的加工方法
硬质合金有三种加工方法：线切割加工；金刚石磨削；激光加工。
三、 硬质合金电火花加工实验的设计
（一）硬质合金电火花加工的实验设备
(1)数控电火花加工机床一台 ，如图31；
(2)精度为0.1mg的电子称一台，如图32；
(3)精度为0.02mm的游标卡尺一把；
(4)黄铜、灰铸铁、W70Cu30 电极各一支；
(5)尺寸为Φ15mm*7mm的YG11工件；
(6)相关的电火花加工工艺和机床资料一份。
图31 电火花加工机床
图32 精度为0.1mg的电子称
（二）硬质合金电火花加工实验加工方案的设计
(1)试验前，将各电极进行表面抛光处理，降低电极自身的表面粗糙度，使引弧容易，并将YG11柱形工件用砂纸打磨表面，线切割加工的表面炭化层去除。
(2)在控制面板上调整试验的电参数值。
(3)换上机床自身的电极，起动电火花成型机床，预加工一段时间，大概10min。
(4)加工前，对工具电极及加工工件称量并记录数据，预加工完成后，换上试验电极及工件进行加工，加工深度设为2mm进行加工，电极于工件间放电开始时记时开始，加工3min后，停机记录及测量。
(5)完成后，调整电火花机的位置，卸下工具电极及工件电极,擦拭干，再次测量，记录，准备下一组参数的实验。
（三）硬质合金电火花加工实验的研究对象
本次设计主要探究使用各种电极加工合金的效率以及电极的耗损。而影响加工速度的因素有众多，如侍服速度、脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隙、间隙电压、放电时间等电参数对加工的速度有较大影响，所以本试验研究脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间
目 录
引言 1
一、 电火花加工的原理 1
（一）电火花加工的原理 2
（二）电火花加工的用途 2
二、 硬质合金的成型工艺 2
(一) 硬质合金烧结成型过程 2
(二) 硬质合金的应用 3
(三) 硬质合金的加工方法 3
三、 硬质合金电火花加工实验的设计 3
（一）硬质合金电火花加工的实验设备 3
（二）硬质合金电火花加工实验加工方案的设计 4
（三）硬质合金电火花加工实验的研究对象 4
（四）实验的评估 4
四、实验过程及实验结果的比较与分析 5
（一）实验过程 5
（二）不同电极加工硬质合金的实验结果及分析 6
五、 电极材料的优化 15
（一)各电极在相同电规下（电流）的加工速度及耗损 15
（二）各电极在相同电规下（电压）的加工速度及耗损 15
（三）各电极在相同电规下（脉宽）的加工速度及耗损 16
（四）各电极在相同电规下（占空比）的加工速度及耗损 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
引言
模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步和对电火花加工所展开的研究。近年来,难加工材料的加工是制造领域的重要课题。在难加工材料中，硬质合金(WCCo)，广泛用于制造业，因为他们的耐磨性，抗腐蚀性。因此，过去几十年，加工WCCo已成为众所关切的焦点。大量的研究被进行用常规机械加工工艺去加工WCCo。在传统加工方式上，用特殊且昂贵的圆盘砂轮磨
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
削加工方法加工WCCo材料，用哪种加工方式，材料去除率是非常低。试图用车削的方式加工这些材料，用氮化硼刀具以2030米/分钟切削速度，0.20.25毫米/转的进几量。另外，高速铣削发现很难适用于加工硬质合金归咎于极高的硬度和强度。虽然对用常规加工来加工硬质合金进行一些研究，但他们中的大多数都是在进行磨削和铣槽，切削深度和材料切除率(材料移除率)是很低的。由于这些难加工材料具有优良的机械性能，有着很多重要的应用。电火花加工使难加工材料的加工成为可能。
对硬质合金加工的方法有线切割加工、金刚石磨削和电火花加工等。随着我国模具行业的兴起，对模具加工的精度提有了更高的要求。由于电火花加工的电极与工件不会接触，所以降低了工件变形的几率；单位脉冲的材料去除率很低，因而加工的精度非常高。特别适合对凹凸模的微深孔，异型腔的凹模的加工。电火花加工的效率成为机加工考虑的重点。因而要研究不同的电极对硬质合金加工效率的影响，用以指导硬质合金模具的加工，降低模具的制造成本。
一、 电火花加工的原理
（一）电火花加工的原理
电火花加工的实质是一种电、热能加工方法。当脉冲电流经过工件表面时，它的导电部位就会立刻熔解，当脉冲电流大到一定程度时，金属更会气化，熔化的金属离开电极表面，让工件表面出现电腐蚀的穴坑。电火花加工的基本组成如下图11所示。
图11 电火花加工的基本组成图
1—间隙自动调节器 2—工具电极 3—液体介质 4—油泵 5—过滤器 6—工件电极 7—脉冲电源
（二）电火花加工的用途
(1)可以加工各类的金属以及合金材料、半导体或者非半导体材料。
(2)能够加工各类外貌复杂的工件。
(3)能够完成各类材料的加工。
(4)可以加工成各种成型零件。
(5)能够让材料的表面强化。如涂覆特殊的材料及合金化等。
(6)辅助用途(如电火花的改性，取出折断的丝锥、钻头)。
二、 硬质合金的成型工艺
(一) 硬质合金烧结成型过程
硬质合金烧结过程可以分为四个阶段：脱除成形剂及预烧阶段；固相烧结阶段；相烧结阶段；冷却阶段。
(二) 硬质合金的应用
硬质合金拥有很多良好的性能，比如硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热等。硬质合金可以被用于制作刀具材料，还可以被用来制作凿岩工具、采掘工具、耐磨零件、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴等。
(三) 硬质合金的加工方法
硬质合金有三种加工方法：线切割加工；金刚石磨削；激光加工。
三、 硬质合金电火花加工实验的设计
（一）硬质合金电火花加工的实验设备
(1)数控电火花加工机床一台 ，如图31；
(2)精度为0.1mg的电子称一台，如图32；
(3)精度为0.02mm的游标卡尺一把；
(4)黄铜、灰铸铁、W70Cu30 电极各一支；
(5)尺寸为Φ15mm*7mm的YG11工件；
(6)相关的电火花加工工艺和机床资料一份。
图31 电火花加工机床
图32 精度为0.1mg的电子称
（二）硬质合金电火花加工实验加工方案的设计
(1)试验前，将各电极进行表面抛光处理，降低电极自身的表面粗糙度，使引弧容易，并将YG11柱形工件用砂纸打磨表面，线切割加工的表面炭化层去除。
(2)在控制面板上调整试验的电参数值。
(3)换上机床自身的电极，起动电火花成型机床，预加工一段时间，大概10min。
(4)加工前，对工具电极及加工工件称量并记录数据，预加工完成后，换上试验电极及工件进行加工，加工深度设为2mm进行加工，电极于工件间放电开始时记时开始，加工3min后，停机记录及测量。
(5)完成后，调整电火花机的位置，卸下工具电极及工件电极,擦拭干，再次测量，记录，准备下一组参数的实验。
（三）硬质合金电火花加工实验的研究对象
本次设计主要探究使用各种电极加工合金的效率以及电极的耗损。而影响加工速度的因素有众多，如侍服速度、脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隙、间隙电压、放电时间等电参数对加工的速度有较大影响，所以本试验研究脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间
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