摘要：采用塊狀工具電極的精密電火花磨削加工法是低剛度軸和微細軸類零件電火花加工的主要方法之一，該方法過去采用的是徑向進給方式。文章提出一種新的塊狀工具電極的進給方式——切向進給方式，闡述了這種進給方式的優(yōu)點和應用前景，并進行了初步的驗證試驗。
1 精密電火花磨削軸類零件的兩種主要方法
塊狀電極徑向進給電火花磨削法
塊狀電極徑向進給電火花磨削法亦稱成形塊反拷法或反拷模塊法。它是采用表面形狀與微細軸母線形狀相同的塊狀電極，使成形表面正對著轉動的微細軸的軸線作徑向伺服進給。
線電極電火花磨削法
線電極電火花磨削法，是日本東京大學的增澤隆久教授于1984年發(fā)明的。它特別適合于精密電火花磨削微細軸類零件。線電極電火花磨削法用沿固定在數控工作臺上的導向器(不是轉動導輪)的導向表面作均勻移動的線電極作為加工工具，數控系統(tǒng)控制固定導向器切點的相對運動軌跡，使線電極沿轉動的微細軸的徑向和軸向作伺服進給。
兩種加工方法的比較
由于放電加工區(qū)大小的巨大差異，塊狀電極法的蝕除速度明顯優(yōu)于線電極法(約為5倍以上)。
由于塊狀電極法工具電極的損耗不能及時補償，導致經常中斷加工，需要經常測量加工尺寸，觀察工具損耗情況，更新工具的放電工作表面。由于加工過程的中斷一般只能進行有限幾次人工干預，故結束加工時工具電極表面的損耗情況難以控制，影響工件的形狀和尺寸精度。特別是多件加工時，工件的形狀和尺寸的一致性差。而線電極損耗能通過線電極的移動源源不斷地進行補償，可以不考慮工具的損耗，工件的形狀和尺寸精度由數控運動精度來保證。
在塊狀電極法加工中，人工干預多，難以實現加工自動化：而在線電極法加工中，因為沒有這些問題，可以連續(xù)實現粗、精加工。
塊狀電極損耗表面修復后可以重新使用。而線電極是一次性使用，加工時間長，線電極消耗大，還需要一套精密的走絲機構，故線電極法加工成本高。
塊狀電極的制造、定位和調整水平要求較高。線電極的形狀和尺寸精度及走絲的平穩(wěn)性同樣對加工精度產生影響。
2 塊狀電極切向進給電火花磨削法
為克服以上兩種方法的不足，我們提出了能自動進行電極損耗補償的新塊狀電極電火花磨削法———工具電極切向進給方式。
切向進給方式是以水平放置的工具電極的上表面作為主要工作表面，并使其上表面與工件軸線之間的距離為e，該距離就是工件預達到的加工半徑，工具上表面沿著水平方向作切向伺服進給。在加工的過程中，加工區(qū)的工具電極表面損耗后，通過切向的伺服進給使損耗得到自動補償，直至達到工件的預定的加工半徑而結束加工。工具電極的上表面應足夠長，使工件最終從未損耗或損耗很小的工具表面退出加工，因此可以達到預定的形狀和尺寸精度。
3 塊狀電極切向進給精密電火花磨削法的特點
實現工具電極損耗的自動補償工具電極的損耗補償與伺服進給合二為一，克服了塊狀電極徑向進給法的工具電極損耗補償困難的缺點，且不需要如線電極法那樣的專門的工具電極補償(走絲)機構。
特別適合于批量加工。可以使用一塊電極，經過一次調整，連續(xù)加工多個工件，加工工件的形狀和尺寸的一致性好。
每批加工的工件數量和工具電極的損耗率與工具電極的長度等有關。例如，用切向進給法將Ø5mm某種彈性合金棒料加工到Ø0.6mm，使用塊狀紫銅電極，采用中規(guī)準的電參數，測得的電極損耗率為1.75%。連續(xù)加工8個工件后，電極前端上表面的顯著損耗區(qū)的長度約為4mm，前端損耗深度約為2mm，損耗區(qū)的形狀為一斜邊為曲線的直角三角形。若電極長度為80mm，一塊電極至少可以連續(xù)加工160個工件。若采用徑向進給法，要達到相同的加工質量，用相同長度的電極表面最多只能加工10件。
切向進給法加工的工件就像“從一個模子里出來的”，其形狀主要取決于工具電極表面的形狀，其尺寸主要取決于工具電極相對于工件軸線的偏移位置，以及工具與工件之間的放電間隙，因此加工的可控性強，從理論上講可以達到很高形狀和尺寸的一致性。至于尺寸精度的控制，主要取決于工具電極的制造精度和調整水平，可以通過試磨一個工件來檢驗調整情況，如果達到尺寸要求即可開始成批生產。
工具電極的材料利用率高與線電極法補償方式不同，切向進給法的工具電極經充分損耗后才自動補償進給，沒有多余的移動：多件加工時，工具電極已損耗的表面自然而然地參與到下一工件的加工，使工具電極利用更充分：上表面完全損耗的工具電極，經重新加工后可以繼續(xù)使用。因此切向進給法的工具電極利用率要高于徑向進給法和線電極法。
可提高加工自動化程度工具電極一次調整后，自動加工工件到尺寸：多件加工時，除裝卸工件外，減少了其他人工干預：采用合理的編程，可以實現粗、中、精加工在一次進給過程中連續(xù)完成。
變相地細化了進給的脈沖當量切向進給法在加工過程中類似于作小角度的斜面進給，實際產生的單個脈沖進給量被大大地縮小。微小的進給脈沖當量有利于伺服進給的穩(wěn)定，特別對于精微電火花加工更為有利。微小的進給脈沖當量同樣導致回退速度的顯著降低，可能存在難以擺脫電弧的隱患。雖然電火花磨削加工不易產生電弧，但也應采取措施，防患于未然。
蝕除速度高由于切向進給法的小角度斜面進給效果，使得放電加工更加連續(xù)穩(wěn)定，蝕除速度也有較大幅度的提高，與徑向進給法相比，大致能提高20%～30%。更重要的是，切向進給法省去了大量的人工干預輔助時間，因此生產率大大高于徑向進給法。
工具電極的制造、定位和調整水平要求較高。我們對于塊狀電極切向進給電火花磨削法進行了初步實驗研究。實驗結果表明，塊狀電極切向進給電火花磨削法是可行的，加工出的工件具有很好的形狀和尺寸的一致性。
