电火花细微孔加工方法研究

摘 要：相对于其他电火花加工操作而言，细微孔的特殊性对加工方法提出了较高的要求。为了保证细微孔的加工质量，在实际加工处理过程中，应该严格控制各项参数，避免细微孔出现质量问题。本文从电火花细微孔加工的特点入手，对电火花细微孔加工方法进行分析和研究。

关键词：电火花；细微孔；加工方法

前言：随着工艺技术的不断发展，电火花细微孔加工技术的出现为机械钻削加工带来了新的生机。就我国目前情况来看，虽然电火花细微孔加工的应用范畴较为广泛，但其加工过程很容易出现质量问题。对于生产加工厂家而言，这种现象会从一定程度上增加加工过程所需的成本，进而影响最终获利情况。为了避免出现上述状况，生产厂家应该严格要求加工人员，保证电火花细微孔加工方法、加工操作的准确性。

一、电火花细微孔加工的特点

与常规的电火花加工方式相比，电火花细微孔加工的特点主要包含以下几种：

（一）工具电极细微性特点

电火花细微孔加工属于一种成型加工模式。在实际加工过程中，工具电极的细微性特点增加了深径孔加工的难度。如果加工对象孔的深径参数较大时，异常放电现象的出现可能会引发工具电极被烧毁，干扰电火花细微孔加工的顺利进行。

（二）被孔径细微性特点

通常情况下，电火花细微孔的孔径参数处于0.1mm以下。这种具有细微性特点的孔径参数要求电火花加工过程中每个脉冲的放电能量参数相对较小。结合我国电火花细微孔的加工经验可知，当每个脉冲的放电能量处于10-6-10-7J范围内时，其所产生的电蚀量能够满足电火花细微孔的深度及电蚀坑直径要求（分别为小于0.1μm和小于1μm）[1]。

（三）被加工孔径细微性特点

在电火花细微孔加工中，被加工孔径也具有明显的细微性特点。为了满足这一加工要求，电极端面的放电间隙参数应该为1μm[2]。随着加工孔深度参数的不断增加，加工放电区域工作也的循环难度也会发生相应增加。在这种情况下，能够保持稳定状态的放电间隙范围相对较小，所得细微孔加工成果很容易受到相关因素的影响。

此外，电火花细微孔加工过程还具有检验操作难度高、工作液性能特殊等特点。对于生产加工企业而言，这些特点的存在不利于细微孔加工成本的控制。为了从电火花细微孔加工中获得更多的经济利润，应该加强高效性、高质量加工方法的研发，更好地满足客户对细微孔的使用要求。

二、电火花细微孔加工方法

这里主要从以下几方面入手，对电火花细微孔加工方法进行分析和研究：

（一）微能脉冲电源方面

这种加工方法的原理在于：在对原材料进行加工的过程中，脉冲通过放电作用使得原材料产生脉冲电蚀量。脉冲电蚀量参数的大小与电火花细微孔的加工质量有关（二者呈正相关关系）。微能脉冲电源基于这一原理，为待加工的原材料提供了较小的脉冲电蚀量参数，有效保证了电火花细微孔的加工质量。

相对于传统电源而言，微能脉冲电源的应用优势主要包含以下几种：第一，开关特性优势。微能脉冲电源将大功率场效应管作为自身的高速开关器件。在实际应用过程中，微能脉冲电源通过多数载流子导电。因此，其电火花细微孔加工过程基本不会出现少数载流子的积累效应[3]。相对于存在积累效应的电源而言，微能脉冲电源的开关特性相关较高。第二，开关时间优势。从本质角度来讲，可以将微能脉冲电源内部的大功率场效应管看成一种电压控制元件。在电火花细微孔加工过程中，这种元件前级部分的驱动电路所需的输入功率参数相对较小。从这个角度来讲，由于大功率场效应管内部的能量传输时间相对较短，因此，微能脉冲电源开关的时间参数相对较短。

（二）电致伸缩器件方面

电致伸缩器件的应用优势主要在于：当加工环境的直流电压参数低于300V时，这种器件能够保持自身位移始终具有良好的线性[4]。这种加工方法的加工原理为：在电火花细微孔加工过程中，脉冲电压可以对电致伸缩器件产生一定的激励作用，使得器件内部及表面产生应力波、机械振动波。当压电换能器与细微孔加工工件之间处于刚性连接状态时，压电换能器的机械振动特性将会通过迁移作用，使得细微孔加工工件同样产生这种特性。此时，加工材料工件在激振作用下，电火花细微孔加工的工具电机端面包铬工作液、其他相关工件的表面也会出现压力波传播。这个传播过程可以对电火花细微孔加工过程中的放电条件及工作液循环起到良好的改善作用，进而实现提升加工过程放电脉冲利用率参数的目的。

（三）自适应控制系统方面

从本质角度来讲，电火花细微孔加工难度主要是由其加工过程中较小的放电间隙引发的。这种加工特点对电极的放电效率提出了较高的要求（灵敏度及放电效率方面）[5]。为了实现加工目的，利用将自适应系统与伺服控制环结合起来，构成一个完善的控制系统。在电火花细微孔加工过程中，自适应控制系统可以对加工对象进行精确跟踪。当伺服控制环开展电火花细微孔加工过程中出现短路状态时，自适应控制系统能够迅速判断将短路这种异常状态判断出来，并切断脉冲电源，通过回退电极的方式将加工过程中的异常放电现象消除。

结论：与常规电火花加工相比，电火花细微孔加工具有明显的工具电极细微性、加工孔径细微性、被加工孔径细微性等特点。为了降低加工过程中质量问题的发生概率，促进电火花细微孔加工的顺利完成，可以将自适应控制系统、电致伸缩器件、微能脉冲电源等加工方法应用在细微孔加工过程中。这些加工方法的应用可以对电蚀量产生良好的控制作用，提升放脉冲的利用率。因此，生产厂家可以应用这些方式，提高从电火花细微孔加工中获得的经济利润。

参考文献

[1]郑新毅. 深微孔电火花加工关键技术研究[D].大连理工大学，2010.

[2]何小龙. 精密微孔电火花电化学组合加工技术研究[D].哈尔滨工业大学，2012.

[3]殷国强. 电火花加工微孔的深径比理论模型研究[D].大连理工大学，2010.

[4]李伟. 电火花微孔加工中工具电极振动研究[D].大连理工大学，2015.

[5]郭学杰. 微细电火花加工微孔的深径比预测模型研究[D].大连理工大学，2013.