电火花成形加工中减少微抖动频率和幅度的方法与流程

本发明涉及电加工领域，尤其涉及一种电火花成形加工中减少微抖动频率和幅度的方法。

背景技术：

电火花成形加工的工作原理是：成形电极与加工工件之间施加周期性的电压脉冲，通过加工轴的伺服进给来调整电极与工件之间的距离产生脉冲放电，进而蚀除工件材料，达到型腔加工的目的。

成形电极与加工工件之间施加的周期性的电压脉冲如图1所示，脉冲周期T一般为10μs～2ms，根据不同的加工要求设置不同的脉冲周期，该电压脉冲中的脉冲宽度Ton期间用于放电加工，脉冲停歇Toff期间用于消电离，以保证下一个脉冲宽度Ton期间的正常加工。

在加工中，成形电极与加工工件之间的实际工作电压的波形如图2所示，因加工材料不同、蚀除物状态导致放电周期的不同等因素，实际工作电压是不稳定的，为控制电压的稳定性，另设有电压伺服控制系统将实际工作电压的平均值维持在一个目标范围内，具体是当工作电压平均值低于目标范围时，电压伺服控制系统控制加工轴移动使电极远离工件而停止脉冲放电（将该停止脉冲放电的时间段标为C，见图2），当工作电压平均值高于目标范围时，电压伺服控制系统再控制加工轴移动使电极靠近工件重新产生脉冲放电，这一过程即称之为加工轴伺服微抖动，加工轴伺服微抖动的停止脉冲放电的时间段C一般为10 ms～100 ms，抖动的幅度一般为0.002mm～0.2mm，具体，加工轴伺服微抖动的出现时刻、C维持时间以及抖动幅度均因电压伺服控制系统的控制而随机。本领域技术人员均知，加工轴伺服微抖动出现频率高和抖动幅度大，就代表加工的不稳定，不仅对加工质量存在不利影响，还影响加工效率，甚至加工轴伺服微抖动还可以造成过冲和短路。但是，为了控制实际工作电压的稳定性，又必然会随机出现加工轴伺服微抖动。

故而，如何减少加工轴伺服微抖动的出现频率和抖动幅度，是本领域技术人员力求攻克的难题。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种电火花成形加工中减少微抖动频率和幅度的方法，以减少加工轴伺服微抖动的出现频率和抖动幅度，从而实现更高效、高质量的加工。

为达到上述目的，本发明采用的方法技术方案是：一种电火花成形加工中减少微抖动频率和幅度的方法，包括以下步骤：

第一步，设定一基础电压脉冲波形，该基础电压脉冲波形为矩形波，该矩形波具有脉冲周期T、脉冲宽度Ton及脉冲停歇Toff；

第二步，在所述基础电压脉冲波形的基础上插入电气调控周期B形成新的电压脉冲波形，具体是将基础电压脉冲波形的数量为J的一组脉冲周期T设为电气调控加工时间Bon，而将后续的数量为K的一组脉冲周期T设为电气调控停歇时间Boff，依次重复设电气调控加工时间Bon和电气调控停歇时间Boff，以实现多个电气调控周期B；所述电气调控加工时间Bon期间保持基础电压脉冲波形的原状态，而将所述电气调控停歇时间Boff期间全部置成低电平；其中，所述J为10～100，K为2～20，所述电气调控周期B为1ms～10ms；

第三步，将新的电压脉冲波形施加于成形电极与加工工件之间，以进行电火花加工。

上述技术方案中的进一步方案以及有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述电气调控加工时间Bon和电气调控停歇时间Boff的比例为2:1～10:1。

2、上述方案中，所述电气调控周期B为1ms～5ms。

本发明原理以及效果如下：

本发明突破性地在基础的矩形波式电压脉冲波形上加入了电气调控周期B，即插入了电气调控停歇时间Boff，表面上看，是减少电压脉冲的数量，好像会影响加工效率，但是实际上，在电气调控加工时间Bon期间，固定的脉冲使工件与电极之间形成稳定的放电工状态，直到电气调控停歇时间Boff期间，工件与电极之间不放电，就进入充分消电离状态，即Bon期间产生的蚀除物在Boff期间排出，这个合理的电气调控停歇时间Boff的设置防止积炭、烧弧等不良脉冲的产生，为下一个电气调控加工时间Bon提供有利的放电环境，就因为在电气调控停歇时间Boff期间已经将蚀除物排出，竟然大幅地减少了加工轴伺服微抖动C的出现频率和抖动幅度，使加工过程更稳定，反而提高了加工效率和表面质量，即获得了意想不到的效果。

附图说明

图1现有技术中成形电极与加工工件之间施加的周期性的电压脉冲的示意图，也同时是本发明实施例的基础电压脉冲波形示意图；

图2为现有技术中成形电极与加工工件之间实际工作电压的示意图；

图3为本发明实施例的新的电压脉冲波形示意图；

图4为本发明实施例的成形电极与加工工件之间实际工作电压的示意图；

图5为本发明实施例的成形电极与加工工件之间实际工作电压的示意图，该图是再带有机械抬刀方式的状态。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见图1、3-5所示：

一种电火花成形加工中减少微抖动频率和幅度的方法，包括以下步骤：

第一步，设定一基础电压脉冲波形，如图1所示，该基础电压脉冲波形为矩形波，该矩形波具有脉冲周期T、脉冲宽度Ton及脉冲停歇Toff，脉冲周期T一般为10μs～2ms。

第二步，在所述基础电压脉冲波形的基础上插入电气调控周期B形成新的电压脉冲波形，具体是将基础电压脉冲波形的数量为J的一组脉冲周期T设为电气调控加工时间Bon，而将后续的数量为K一组的脉冲周期T设为电气调控停歇时间Boff，依次重复设电气调控加工时间Bon和电气调控停歇时间Boff，以实现多个电气调控周期B；所述电气调控加工时间Bon期间保持基础电压脉冲波形的原状态，而将所述电气调控停歇时间Boff期间全部置成低电平；其中，所述J为10～100，K为2～20，所述电气调控周期B为1ms～10ms，较佳为1ms～5ms；所述电气调控加工时间Bon和电气调控停歇时间Boff的比例为2:1～10:1。

新的电压脉冲波形，如图3所示，举例J为10，K为2。

第三步，将新的电压脉冲波形施加于成形电极与加工工件之间，以进行电火花加工。

电气调控停歇时间Boff设置在500μs～3ms范围内，已知加工轴的伺服微抖动时间周期至少在10ms～100 ms，所以电气调控停歇时间Boff期间不会改变加工轴的伺服方向。

本实施例工作时，在电气调控加工时间Bon期间，固定的脉冲使工件与电极之间形成稳定的放电加工状态，直到电气调控停歇时间Boff期间，工件与电极之间不放电，就进入充分消电离状态，即Bon期间产生的蚀除物在Boff期间排出，这个合理的电气调控停歇时间Boff的设置防止积炭、烧弧等不良脉冲的产生，为下一个电气调控加工时间Bon提供有利的放电环境，就因为在电气调控停歇时间Boff期间已经将蚀除物排出，竟然大幅地减少了加工轴伺服微抖动C的出现频率和抖动幅度，使加工过程更稳定，反而提高了加工效率和表面质量，即获得了意想不到的效果。

在加工过程中，成形电极与加工工件之间实际工作电压就如图4所示，加工轴伺服微抖动C的出现频率减少，而维持的时间也变短。

在加工条件特别变差时，可以采用定时机械抬刀的方式来强迫排屑，加入机械抬刀的方式后的，成形电极与加工工件之间实际工作电压如图5所示，出现了机械抬刀时间Doff，在机械抬刀时间Doff期间电极被抬起不放电，机械抬刀时间Doff为秒级。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。