专利名称：放电加工用石墨电极消耗率的精确测量方法
技术领域：
本发明涉及一种电极消耗率的测量方法，具体是一种放电加工用石墨电极消耗率的精确测量方法。用于放电加工领域。
背景技术：
在放电加工中，电极消耗率是评价放电加工特性的一项非常重要的指标，特别是在高精度加工中，电极消耗率的大小直接关系到被加工零件的尺寸精度，形状精度，加工效率，加工成本。
经对现有技术的文献检索发现，杨晓欣在《2001年中国机械工程学会年会曁第九届全国特种加工学术年会》(机械工业出版社，2001年11月，pp28)上发表的“电火花成型加工中电极表面黑色保护膜的形成及对加工的影响”，该文介绍了电极消耗率的计算方法主要有按重量消耗率计算法，长度消耗率计算法和体积消耗率计算法。按重量消耗率计算法是用加工后电极所消耗的重量除以工件加工后去除的重量，此法主要用于金属作为工具电极的场合，方法简单、直观，但重量消耗率有时并不能放映电极真正的消耗；按长度消耗率计算是根据加工前后，电极沿加工进给方向的长度差除以进给方向的进给距离得到的，这种方法简单，直观，易于实验和计算，缺点是结果精度差，特别是不能反映电极角部消耗，有时这种误差在30％以上；按体积消耗率计算法主要是通过称量加工前后电极重量变化，然后换算成体积的变化量，将电极体积的变化量除以工件上加工掉的体积大小，所得到的数值就是电极的相对消耗率，从性质上讲，与按重量消耗率计算方法是一致的。按体积计算出的电极消耗率和按重量计算出的消耗率要比按长度计算的电极消耗率的精度高，它包含了电极角部损耗的信息。由上述可知对于一般金属电极和表面没有微小气孔的电极来说，只要选择其中一种计算，其结果基本能反应电极消耗率的真实情况，但是对于石墨电极，由于石墨电极的角部消耗较大，如果按长度消耗率计算显然不适合，如果按体积消耗率或重量消耗率计算，由于石墨组织结构中有微小的空隙，加工中就会有煤油(或其他加工液)通过空隙渗入电极内部，从而影响电极消耗率的测量与计算结果，因此也不适合。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，提出一种放电加工用石墨电极消耗率的精确测量方法，使其达到精确测试放电加工用石墨电极消耗率的目的，并解决了现有方法的缺憾。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明步骤如下(1)准备两只材料和尺寸相同的石墨电极，一个用于加工，另一个作为参考用，然后准备一工件；(2)加工前分别将两电极和工件进行清洗、烘烤，然后分别称重并记录重量值；(3)将工件和电极安装在电火花加工机床中，加工时，参考电极与加工电极一样放入煤油中同样深度的位置，这样是为了使参考电极具有的环境尽可能地与加工电极一致，以便使参考电极的浸油量与加工电极尽可能一致；(4)加工完毕后，将工件和两电极一起取出清洗并烘烤，再次分别称重，并记录称重的重量；(5)将加工电极加工前后的重量差加上参考电极加工前后的重量差，并将此重量和换算成体积，这样就可以将加工电极中残留的煤油成份分离出；(6)用这个体积除以工件加工前后体积差，得到电极体积消耗率的准确值；(7)将(5)中的重量和直接除以工件加工前后的重量差即得到电极重量消耗率。
如何从石墨电极中清除渗入的煤油是准确计算电极消耗率的关键。本发明的工作过程共分两步1是通过加热，使石墨电极中渗入的煤油气化分解、蒸发，由于加热，煤油气化分解后总会有少量分解物残存在石墨中影响电极消耗率的测试与计算结果。2为了清除这少部分残存的煤油分解物，本发明使用了参考电极，其作用是使该电极与加工电极处于加工槽中相同深度的位置，以使两个电极尽可能具有相同的周围环境，即尽量使两个电极中渗入的煤油量一致，然后一起清洗、加热，最后分别称重。计算时用加工电极加工后的重量减去参考电极使用(加工)前后的重量差，就可以剔除加工电极中残存的煤油分解物，以达到精确测试石墨电极消耗率的目的。
本发明可准确、真实地反映电极消耗情况，结果精度准确，方法简便，可靠，对于科学研究和理论分析的正确性具有非常重要的参考作用，特别是在判断石墨电极或石墨工件材料的放电加工性能优劣方面具有决定性作用。本发明除了适用于石墨外，还适用于压粉体电极以及其他具有疏松组织或微小气隙的电极消耗率测试中。如果工件也是组织疏松或有微小气隙的材料，采用本发明，同样可以去除工件中煤油残留量，以得到电极消耗率的准确值。
具体实施例方式
结合本发明方法的内容提供以下实施例1)、准备工作工件材料SK3，工件尺寸50×45×22，电极材料ED-4石墨(日本伊壁丹株式会社)，电极尺寸100×10×10。
2)、清洗和烘烤将两只材料和尺寸相同的电极以及一个工件分别放入超声波清洗机中清洗60秒钟，清洗液采用丙酮，取出后，放入烘箱中烘烤8分钟，等到电极和工件冷却时拿出。
3)、加工前称重电子天平的称重范围300g，测量精度1mg。称重方法每一个电极或工件称量3次，取平均值，结果如下加工电极重量6.836g参考电极重量6.847g工件重量126.165g4)、加工实验一个电极用于加工，另一个则浸泡在加工液中工件的旁边，与加工电极处于同等深度的位置；放电加工机EPOC-2(日本沙迪克株式会社)。
加工条件放电电流＝6A，脉冲宽度＝6μs，脉冲间隔＝6μs，伺服基准电压SV＝5，抬刀上升时间UP＝3，放电时间DN＝6，加工液煤油VITOL2(日本产)冲油压力4.9×104Pa加工深度1mm。
5)、加工完毕后，两个电极和工件同时取出，放置一天后，重复上述清洗和烘烤过程，清洗时间为1分钟，烘烤时间为15分钟，并分别记录电极和工件重量；加工电极重量6.867g参考电极重量6.982g工件重量123,011g6)、电极相对消耗率的计算 =(-0.031+0.135)÷(1.9×10-5)3.154÷(7.8×10-5)%]]>=13.54%]]>上面计算结果表示电极有体积消耗，电极尺寸沿加工方向变短了。
由计算结果知，如果不使用参考电极的话，即没有将加工电极中残留煤油重量0.135g去除，那么电极相对消耗率计算结果应为-0.23％，其含意是电极不仅没有消耗反而有所增长。然而实际结果应为13.54％。很显然前者不是真实电极消耗率，尽管电极消耗量显示变大了，但是这种变大反映电极消的真实情况。
=(-0.031+0.135)/3.154]]>=3.30%]]>同理，上面计算结果表示电极有重量消耗，电极尺寸沿加工方向变短了。如果不使用参考电极的话，即没有将加工电极中残留煤油分解物重量0.135g去除，那么电极重量消耗率计算结果应为-0.99％，其含意是电极不仅没有消耗反而有所增长.然而实际结果应为3.30％。很显然前者不是真实电极消耗率，尽管电极消耗量显示变大了，但是这种变大反映电极消的真实情况。
权利要求
1.一种放电加工用石墨电极消耗率的精确测量方法，其特征在于方法具体如下(1)准备两只材料和尺寸相同的石墨电极，一个用于加工，另一个作为参考用，然后准备一工件；(2)加工前分别将两电极和工件进行清洗、烘烤，然后分别称重并记录重量值；(3)将工件和电极安装在电火花加工机床中，加工时，参考电极与加工电极一样放入煤油中同样深度的位置；(4)加工完毕后，将工件和两电极一起取出清洗并烘烤，再次分别称重，并记录称重的重量；(5)将加工电极加工前后的重量差加上参考电极加工前后的重量差，并将此重量和换算成体积，这样将加工电极中残留的煤油成份分离出；(6)用这个体积除以工件加工前后体积差，得到电极体积消耗率的准确值；(7)将(5)中的重量和直接除以工件加工前后的重量差即得到电极重量消耗率。
2.根据权利要求1所述的放电加工用石墨电极消耗率的精确测量方法，其特征是，所述的电极体积消耗率，计算公式为
3.根据权利要求1所述的放电加工用石墨电极消耗率的精确测量方法，其特征是，所述的电极重量消耗率，计算公式如下
全文摘要
一种放电加工用石墨电极消耗率的精确测量方法，步骤如下准备两只相同的石墨电极和工件；加工前将两电极和工件进行清洗、烘烤，然后分别称重并记录重量值；将工件和电极安装在电火花加工机床中，加工时，参考电极与加工电极放入煤油中同样深度的位置；加工完毕后，将工件和两电极取出清洗并烘烤，再次分别称重，记录称重的重量；将加工电极加工前后的重量差加上参考电极加工前后的重量差，并将此重量和换算成体积；用这个体积除以工件加工前后体积差，就得到电极体积消耗率的准确值。将上述重量和直接除以工件加工前后的重量差即得到电极重量消耗率。本发明结果准确、能真实地反映电极消耗情况，方法简便、可靠。
文档编号B23H1/00GK1651873SQ20041009309
公开日2005年8月10日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者郭常宁, 裴景玉, 潘安安, 雍耀伟 申请人:上海交通大学