数控火花机的平动加工，你用对了吗？

一往冇前

数控电火花加工在模具制造中得到了广泛的应用。平动功能是数控电火花加工最重要的功能，它对提高加工效率、获得良好的表面效果非常有效。然而并不是每个工厂都把平动功能用的很好，主要原因是设计者不想使用足够的电极减寸量（火花位），他们担心太大会降低精度。如果我们对电极减寸量和摇动有足够的了解，就应该根据情况使用合适的电极减寸量。

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电极减寸量（火花位）

1）电极减寸量的概念

放电加工过程中存在火花间隙，因为这个原因，电极必须做得比要加工的形状小。减小的数值叫做电极减寸量。

电极减寸量R=（型腔尺寸－电极尺寸）÷2

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电极减寸量示意图

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2）电极减寸量决定了加工速度

放电加工的能量大，加工速度就会快，放电间隙也会大。如果电极减寸量加大，加工速度(去除率)可提高数倍，另外重要的一点是粗加工条件不仅速度快而且损耗小。那也就说明如果电极减寸量足够的话，可以使用高效而且低损耗的条件。

电极减寸量决定了速度

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如何得到良好的表面质量

粗加工得到的表面比较粗糙，但是我们又希望在短时间内得到良好的表面质量。要实现这一目标的最好办法就是用粗加工条件加工掉大部分，然后再用精加工条件去加工表面。

另外，要减少加工时间，加工条件就要在适当的时间变化。例如，如果你开始粗加工的最大粗糙度是Ra5.0μm，而你最终要得到粗糙度是Ra0.8μm，那就必须在粗加工和精加工间有多个加工条件来过渡。

1）底部表面

底部表面可以通过改变条件和设置高度来实现。但是侧面因为粗加工的的放电间隙比精加工的要大而不能实现。

底部加工

2）平动实现侧面加工

要加工侧面，电极就必须要接近侧面。

底面和侧面加工

在垂直于加工方向的平面内的运动就叫做平动（摇动），平动的目的是完成侧面的加工。

平动和加工方向

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二维平动对精度的影响

1）平动后的形状

首先我们要了解平动加工后的形状。如果电极以一定的形状平动，电极的每一部分都要以相同的形状平动，然后画出电极的外形状，该图形的外部形状就是精加工后的形状。该方法可用在任意一种摇动形状上，这是一种有效的确定加工形状的方法。

有些平动会导致不精确的形状，但是从一般的考虑，错误并不是很大。我们要对这些有足够的了解才行，我们先从两维形状的平动分析开始。

平动时电极的每一部分都走同样的形状

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2）圆形摇动

电极在每个尺寸上都会比实际要的形状要小一点，所以要得到想要的形状尺寸就要在各个方向上扩大一个R的尺寸。在各个方向上扩大一个R就相当于每个点都做R的圆形运动。下图显示了直线部分是正确的，但是尖角部分却是不够的。

对于一般的形状，如下图，电极减寸量使外角半径小，而内角半径大，这种变形就像图形偏置一样，在使用圆形摇动后，加工形状就正确了。如果用CNC或线切割做电极且用偏移来确定电极减寸量，圆形平动做出正确的形状，没有尖角。

另外重要的一点是：圆形平动这是标准的平动方式，没有过切。如果你不是很了解平动，那么建议选择该平动方式。

3）方形平动

对于EDM，角落加工是最重要的加工之一。如果型腔本身是方形或者矩形，如下图，方形摇动就比圆形摇动好。此时，方形平动比圆形平动的加工效率要高一些。

但是如果你对于一般的形状也使用方形摇动就会出现问题。例如下图，你使用方形平动，那么斜线区域就会过切，最明显的错误就是45度角的时候。

使用方形平动斜线部分被过切

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三维摇平动对精度的影响（球形平动）

三维平动对于尺寸的影响可以参考二维对于X－Y 平面Y－Z 或 Z－X 平面。

3D电极加工

1）底部简单形状

对于一般的CNC EDM机器来说，平动值是从上到下不变的（该方法叫做“底部简单形状”）。如果X-Y平面是圆形平动的话，X-Z或Y-Z平面和方形摇动一样。这意味着底部半径和底部斜度的是一样的。通常，因为R的加工偏移原因，底部半径和斜度会变小。如果你使用底部简单形状的电极，底部的尖角就会过切。过切的数值要根据电极R的比例来确定。因为此原因，粗加工容易出现过切。

对于3D的电极，如果你想要使用底部简单形状的模式，那么你电极的底部角半径和斜度的就必须和最终的形状相一致。

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2）底部复杂形状

如上图，有些电极你很难确定它的底部半径，或者有时电极底部并不平整。这些电极就不可能像以上所提到的那样做。“底部复杂形状”（球形平动）的三维模式可解决这一问题。

典型的方式是：底部复杂形状。这在侧面（Z ― X 或 Y―Z 平面）看来是和圆形的平动一样的。没有过切的区域。如果使用大电极，该方式对于粗加工也是适用的。

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关于平动功能的结论

1）适当的平动量，尽可能取大一些，可以大幅度减少加工时间。

2）基本上，平动应该选用圆形，因为它在各个方向上都是一样的R值， 圆形平动是最安全的方式。

3）对于复杂的型腔，选择方形平动会在尖角和斜边部分引起过切；方形平动只适合在矩形类形状。

4）简单形状的二维平动，使用圆形平动，它的X-Y平面是圆形，但X-Z、Y-Z却是方形平动，因此对于底部复杂形状也会产生过切。

5）基于圆形平动是最安全的原理，使用三维球形摇动，在各个方向都是圆形平动，故在3个尺寸都是安全的。

6）对于高精度要求的复杂型腔一定要选择三维球形摇动；而对于大多数放电加工，一般选择二维的圆形平动能够满足要求，较三维球形平动容易获得好的光洁度与高效率。

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邢云鹤

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