無可比擬的電火花加工技術(shù)具有的優(yōu)勢是當(dāng)今全球競爭環(huán)境下確保成功的手段。今天，工廠在提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)出高品質(zhì)模具以及按時滿足客戶不斷提高的要求的同時，必須找到一個降低制造成本的辦法。時常地，需要通過更新設(shè)備來滿足當(dāng)前的技術(shù)能力。本文中將考察自適控制功能的使用，以及介紹電極材料在此功能下達(dá)到的效果，并描述用兩種不同等級的材料對同一個肋位進(jìn)行加工測試的結(jié)果。 

什么是自適控制 

開模技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，最重要的進(jìn)步之一就是自適控制功能或是模糊邏輯功能的發(fā)展和不斷改進(jìn)避免了臆測，使得機(jī)床能控制金屬腐蝕的全過程。 

歷史上，EDM操作員需要在EDM應(yīng)用中積極地監(jiān)控并具有一定的技術(shù)來修正EDM切割中的并病?，F(xiàn)在的勞動力市場中已經(jīng)很難找到這樣的人才，付出的代價也更高。由此改進(jìn)EDM CNC控制能力變得越來越重要。以今天火花機(jī)自適控制功能的水平，機(jī)床能夠不間斷地監(jiān)控火花間隙，搜尋故障隱患。一旦發(fā)現(xiàn)，機(jī)床會自動調(diào)整加工條件解除隱患。使操作人員集中精力在其他工作上?？上?，這常常會使操作人員想當(dāng)然地以為火花機(jī)的自適控制功能可以為加工應(yīng)用提供最有效的辦法。因此，常常使用低價質(zhì)廉的電極材料。終究，火花機(jī)可以自行解決加工中的所有并病，能夠直接完成任務(wù)，是這樣嗎？雖然在某些實例中是這樣的，但是事實上電極材料會影響機(jī)床全優(yōu)化EDM加工和提供整個加工中最經(jīng)濟(jì)可行辦法的能力。換句話說，EDM機(jī)床的自適控制功能只是在它必須處理的情況下才能優(yōu)化加工。 

自適控制的作用只是能讀懂EDM放電的條件，并將這些條件轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入到機(jī)床的控制器?？刂破髟俎D(zhuǎn)換這些信號，判斷EDM切割的效率并作出相應(yīng)調(diào)整。自適控制技術(shù)監(jiān)測的加工條件之一是間隙雜質(zhì)。如果間隙間存在過多的雜質(zhì)，可能會引起積碳及性能降低。那樣的話，控制器必須馬上作出調(diào)整，以避免工件過度放電或影響表面精度。這一般涉及到間隙電壓的調(diào)整，調(diào)大OFFTIME,修改跳躍功能，或?qū)⑦@些結(jié)合起來一起調(diào)整。 

雖然這樣可以解決問題，但是沒能真正地優(yōu)化EDM性能。使用低端的電極材料常常需要機(jī)床控制器不斷地做出調(diào)整，因此降低了EDM切割的速度。一句老話“沒有付出就沒有收獲”在這里很適用。舉例說：當(dāng)控制器在EDM切割中增加了OFFTIME來避免間隙中過多的雜質(zhì)，電極材料相應(yīng)的工作循環(huán)就有所降低，EDM切割速度變慢。 

花一美元來節(jié)約一毛錢 

寶馬公司的生產(chǎn)總監(jiān)Frank-Peter Amdt曾說過：“任何人在困難時期在錯誤的地方省錢會讓他的競爭力長期面臨風(fēng)險?！?nbsp;

為了計算ＥＤＭ應(yīng)用的真實成本，工廠老板不可以只考慮電極材料和加工的成本，而是應(yīng)該考慮ＥＤＭ加工時間和最后需要拋光的成本。更換到低端的電極材料只是節(jié)省了一些電極成本，但長期來看可能花費(fèi)更多，并且降低了競爭優(yōu)勢。 

記住Amdt先生的話，我們用一種更便宜和更低端的電極材料通過EDM機(jī)床的自適控制功能來評估電極的效果。我們使用了微細(xì)和超細(xì)等級的材料設(shè)置程序來加工一個肋位電極，加工深度為1.5'',表面光潔度要求達(dá)到VDI27。 

兩種電極材料的價格成本看起來相差較大，為什么帶有自適控制功能的EDM機(jī)床在加工中要使用更加昂貴的材料？從表格1中看到，使用更加經(jīng)濟(jì)的微細(xì)材料并沒有實現(xiàn)預(yù)期的成本效率。這種材料沒有達(dá)到表面光潔度要求，需要花更長的時間來完成最后的加工深度。拋光型腔的額外成本和延長的放電時間實際上沒有為加工省錢。如果材料成本是考慮的全部因素時，使用低端材料才是合理的。然而，我們可以看見當(dāng)考慮到EDM加工過程的全部因素時，僅僅省下電極材料的成本會帶來更高的總成本。在這種情況下，從材料成本上省下每一分錢，制造總成本上就會多花一元錢。

 
加工測試案例 

常常，購買火花機(jī)的前提是實現(xiàn)最佳的性能，而不管使用的是何種電極材料。以下的測試是用兩種不同等級的材料編程完成同一個肋位加工。每次加工中，都使用兩個電極，一個做粗加工，另一個做精加工來實現(xiàn)VDI27的表面光潔度和深度1.5''。這次測試的目的是檢驗電極材料在加工中能否實現(xiàn)令人滿意的結(jié)果并且確定附加的成本。所用電極材料的差異與顆粒尺寸和微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。一種材料是超細(xì)等級材料，另一種是顆粒較大的微細(xì)等級材料。在此實驗中，肋位電極測量出的尺寸0.040''x 1.00'',１度傾斜基本達(dá)到電極的細(xì)節(jié)要求。 

兩種等級的電極材料都達(dá)到了加工的深度，表面光潔度似乎也差不多。然而，在放大鏡下，我們發(fā)現(xiàn)微細(xì)等級材料沒有達(dá)到要求的光潔度，因此，放電后還需要對型腔進(jìn)行拋光處理。 

此型腔測量出的光潔度平均為VDI 31,展現(xiàn)出了圖形1中所示的粗糙的紋理。另一方面，用超細(xì)等級材料加工出來的型腔達(dá)到的光潔度平均為VDI 27，如圖2所示。
 
 
您也許很驚訝為何在一臺火花機(jī)及同一程序下加工兩種材料電極最后出現(xiàn)的表面光潔度有差異。問題主要在于電極材料的微觀結(jié)構(gòu)。型腔的表面光潔度是加工程序中EDM參數(shù)和電極材料結(jié)構(gòu)的反映。由于電極材料的顆粒尺寸和相應(yīng)的氣孔變大，型腔的光潔度變得粗糙?；鸹C(jī)的控制器識別出了程序設(shè)置的表面光潔度要求，確定EDM參數(shù)來實現(xiàn)這個要求。但它沒有考慮到與表面光潔度有關(guān)的電極材料的結(jié)構(gòu)。 

即使EDM參數(shù)相容，隨著電極材料結(jié)構(gòu)的變化表面光潔度也會受到影響。正如圖3所展示的超細(xì)等級材料與微細(xì)等級材料之間的結(jié)構(gòu)變化較大，型腔的表面光潔度也不同。
 
在這點(diǎn)上，會產(chǎn)生對型腔進(jìn)行拋光處理的額外費(fèi)用，如圖１所示從VDI 31－要求的VDI 27.如果要求加工達(dá)到EDM紋路效果，需要對模具進(jìn)行二次加工，例如，酸蝕，將表面光潔度降到要求的數(shù)值，因為任何的拋光都會消除紋路，潛在造成模具報廢。 

正如之前提到的，型腔放電加工的成本同樣應(yīng)該考慮。通常來說，顆粒大的電極材料會產(chǎn)生更大的金屬切削率，減少EDM加工時間?？上?，結(jié)果也往往不是這樣。 

這種情況下，微細(xì)等級的顆粒較大的電極材料會比超細(xì)等級材料更多地用到ＥＤＭ機(jī)床的自適控制功能來補(bǔ)償間隙條件。 

較大顆粒的材料常常會造成沖油和排渣的困難，或是電極損耗增大造成火花間隙間雜質(zhì)過多的問題。不論發(fā)生哪種情況，機(jī)床的自適控制功能會不斷地修改程序來保持間隙清潔。 

表格1提供的成本比較體現(xiàn)出了較大顆粒的微細(xì)等級材料的放電時間比超細(xì)等級略長。使用超細(xì)等級材料所用的放電時間縮短了23分鐘。在這種情況下，造成的差異不僅是23分鐘，而是放電時間幾乎縮短了15%的事實。由于這個測試只是進(jìn)行了很短的時間，放電加工時間15%的改善在實際的加工中會更多。單是這些節(jié)省就大大超過了電極材料多出的成本。 

結(jié)論 

如圖所示，使用低端的電極材料影響了機(jī)床解決問題的能力，常常導(dǎo)致EDM成本的增加。 

火花機(jī)的自適控制功能保證了大多數(shù)加工參數(shù)的滿足。今天的技術(shù)使得機(jī)床更加適應(yīng)在極端條件下工作，加工出最精細(xì)和最小公差的模具。機(jī)床監(jiān)控間隙的能力可以對極其精細(xì)的電極使用更恰當(dāng)?shù)碾娏髅芏?，實現(xiàn)以十億分之秒來解決問題的反應(yīng)速度，不用擔(dān)心EDM應(yīng)用失敗。 

但是自適控制功能不會判定電極材料的結(jié)構(gòu)，而是對材料結(jié)構(gòu)的間隙條件作出反應(yīng)。使用低端材料會使機(jī)床的自適控制功能過度波動。 

自適控制功能是EDM加工中所產(chǎn)生問題的安全因子。通常，在放電加工過程中使用高端材料就不需要啟動自適控制功能來解決問題。這使得放電更有效模具更完整。使用低端材料會導(dǎo)致過度補(bǔ)償，機(jī)床的控制系統(tǒng)也許開始的時候起到作用，但最終會導(dǎo)致失敗。

臺一火花機(jī)，臺灣最早火花機(jī)制造廠和世界細(xì)孔機(jī)發(fā)明者。