在電火花小孔加工中，電極損耗是影響加工精度與效率的關(guān)鍵因素。由于高頻脈沖放電產(chǎn)生的高溫會(huì)持續(xù)侵蝕電極，導(dǎo)致其形狀改變，進(jìn)而影響小孔的尺寸精度和表面質(zhì)量。針對(duì)這一問題，需從材料特性、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多維度制定系統(tǒng)性應(yīng)對(duì)措施，通過技術(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)電極損耗的有效控制。
1.電極材料的科學(xué)選用
電極材料的物理特性直接決定抗損耗能力。鎢絲電極憑借高熔點(diǎn)(3422℃)和良好的導(dǎo)熱性，在加工硬質(zhì)合金等難切削材料時(shí)，損耗率比黃銅電極降低 40% 以上，尤其適合深小孔加工。而黃銅電極雖成本較低，但在高能量放電時(shí)易產(chǎn)生熔化損耗，更適用于淺孔或精度要求不高的場(chǎng)景。
涂層技術(shù)可顯著提升電極耐磨性。在鎢絲表面沉積氮化鈦(TiN)涂層，能形成耐高溫氧化的保護(hù)層，使電極在連續(xù)放電加工中保持形狀穩(wěn)定性。對(duì)于銅管電極，采用鍍鉻處理可增強(qiáng)表面硬度，減少放電時(shí)的飛濺侵蝕，延長(zhǎng)有效使用壽命。材料選擇需結(jié)合加工材料特性，如加工不銹鋼小孔時(shí)，優(yōu)先選用鎢基合金電極以平衡損耗與成本。
2.加工參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控
脈沖參數(shù)的優(yōu)化是控制電極損耗的核心。采用高峰值電流、窄脈沖寬度的參數(shù)組合，可使放電能量集中作用于工件，減少電極的熱侵蝕。例如在加工直徑 0.5mm 以下的小孔時(shí)，將脈沖寬度設(shè)定在 5-20μs，同時(shí)提高脈沖間隔至脈沖寬度的 3 倍以上，既能保證放電效率，又能為電極提供足夠的冷卻時(shí)間，降低持續(xù)高溫導(dǎo)致的損耗。
工作液系統(tǒng)的參數(shù)匹配同樣重要。采用去離子水作為工作液時(shí)，通過提升過濾精度至 5μm 以下，可減少雜質(zhì)導(dǎo)致的異常放電，避免電極局部過熱損耗。合理控制工作液壓力(通常為 0.3-0.8MPa)，使放電間隙的蝕除物及時(shí)排出，減少二次放電對(duì)電極的侵蝕。對(duì)于深徑比大于 10 的小孔加工，采用脈動(dòng)式供液方式，可通過壓力波動(dòng)增強(qiáng)排屑效果，間接降低電極損耗。
3.電極結(jié)構(gòu)與路徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)
電極結(jié)構(gòu)的改進(jìn)能有效減少損耗。采用階梯式電極設(shè)計(jì)，將前端加工段與后端導(dǎo)向段區(qū)分開來，當(dāng)前端發(fā)生損耗后，可通過進(jìn)給補(bǔ)償繼續(xù)使用，延長(zhǎng)整體使用壽命。對(duì)于異形小孔加工，將電極頭部設(shè)計(jì)為漸縮式，減少放電面積的同時(shí)增強(qiáng)冷卻效果，降低局部損耗速率。
加工路徑的智能化規(guī)劃可平衡電極損耗。通過數(shù)控系統(tǒng)預(yù)設(shè)電極損耗補(bǔ)償量，在加工過程中實(shí)時(shí)調(diào)整電極進(jìn)給量，抵消損耗帶來的尺寸偏差。采用螺旋式進(jìn)給路徑替代直線進(jìn)給，使電極各部位均勻參與放電，避免局部過度損耗。對(duì)于深孔加工，實(shí)施分段抬刀策略，在每次抬刀過程中對(duì)電極位置進(jìn)行校準(zhǔn)，確保最終孔形精度。
4.加工過程的動(dòng)態(tài)控制
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是損耗控制的重要手段。通過紅外測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)電極溫度變化，當(dāng)溫度超過閾值時(shí)自動(dòng)降低脈沖能量；利用電流傳感器檢測(cè)放電電流波形，識(shí)別異常放電并及時(shí)調(diào)整參數(shù)。部分設(shè)備配備的電極損耗在線測(cè)量功能，可通過圖像處理技術(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算電極直徑變化，為補(bǔ)償控制提供數(shù)據(jù)支持。
定期維護(hù)可減少非正常損耗。每日加工前檢查電極夾持裝置的同心度，確保電極與主軸的同軸度誤差不超過 0.01mm；每周清潔導(dǎo)向器，去除殘留的蝕除物，避免其對(duì)電極的機(jī)械磨損。通過建立電極損耗臺(tái)賬，記錄不同材料、參數(shù)下的損耗數(shù)據(jù)，可為后續(xù)加工參數(shù)優(yōu)化提供參考依據(jù)。
應(yīng)對(duì)電火花小孔機(jī)電極損耗需采用綜合性技術(shù)方案，通過材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)與控制的協(xié)同優(yōu)化，既能將電極損耗控制在合理范圍內(nèi)，又能保證小孔加工的精度與效率，為精密小孔加工提供可靠的技術(shù)支撐。
