专利名称：临界放电加工间隙的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种临界放电间隙的测量方法，具体是一种临界放电加工间隙的测量方法。用于特种加工技术领域。
背景技术：
放电加工的重要特征之一就是必须使电极与工件之间保持一定的距离，以保证放电加工的顺利进行。临界放电间隙则是指在一定开放电压作用下，正负电极之间的介质刚刚能够被击穿的极间距离。由于临界放电间隙大小关系到加工液的气化爆炸、加工屑的排除通道，以至与放电加工特性有关，另一方面，在估算电火花加工精度方面，都有着非常重要的参考作用。因此在放电加工研究和电加工机床设计中经常会用到该临界击穿值，所以简单、方便、可靠、低成本的临界放电间隙的测试技术是具有非常重要的应用价值的。
目前，就公开发表的文献中，还未见到有关于临界放电间隙测试方法的报道。仅有少量的文献报道了关于放电间隙的测试方法，这些方法中或是借助于自行设计的专用装置进行测试或是利用利用平均加工间隙对放电间隙进行推测。经检索发现，安立宝在《航空精密制造技术》1994年第30卷第6期pp16-18发表的“电火花精加工间隙特性研究”一文中论述了放电间隙(文献中称加工间隙)的测试方法，该方法是利用自行设计的间隙调节手动专用装置，代替机床伺服进给来改变极间距离，在打开脉冲电源后，通过手动进给电极，直至正常加工状态(通过示波器观察电波和脉冲计数器显示放电频率)，此时立即停止手动进给，关闭脉冲电源，并记录此时千分表读数，然后继续手动缓进给工具电极，直至与工件表面发生接触，记录此刻千分表读数，千分表两次读数的差值，即为该加工条件下的放电间隙值。但是该方法是必须设计专用手动间隙调节装置后，才可以进行测试的，并且该测试方法在测试精度方面有值得商榷的地方，如由于测试时是关闭脉冲电源后，继续手动缓进给工具电极，直至与工件表面发生接触，从而测得放电间隙的，其最大不足就是需要专用手动间隙调节装置，测试成本高；由于使用手动进给时，单位时间的进给量不会大，很有可能在临界放电间隙处产生放电后引发连续脉冲放电，误将临界放电间隙当作放电间隙，因此出现原理上的误差，测试误差较大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足和缺陷，提供一种临界放电加工间隙的测量方法，使其低成本，直接根据临界放电间隙原理制定测试方案，减少测量误差，提高精度，方法简单易行，结果可靠，准确。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明所指的临界放电间隙是指工件和电极之间刚刚能够产生放电的距离，根据这个原理，测量方法步骤如下(1)首先使电极与工件接触，接触点为A点，工件平面与平面XOY平行，并设定此接触A点的坐标位置为零(X＝Y＝Z＝0)，然后使电极沿Z轴回退(上升)1mm到坐标B点。一般放电加工的极间距离不会超过1mm，因此设定Z轴回退1mm为不可能放电位置。
(2)为了减少工件和电极之间相互影响，使电极沿X正方向或负方向平移某一距离ΔX(或-ΔX)到C点。
(3)此时，使用机床自带的手动操纵控制盒，沿Z轴方向，手动下降一个可能的最小距离Δt后，设定电极加工方向为X方向，即向原点(X＝0)进行加工，启动加工键，电极以距离工件表面Z＝1mm-Δt的高度(间隙)，经过ΔX路经后平行地加工到达X＝0点处。
(4)观察工件和电极之间是否产生了放电，如果工件和电极之间产生放电了，距离1mm-Δt就是临界放电间隙；如果没有放电，使电极返回到C点，然后再使电极与工件表面距离减小2×Δt，即沿Z方向下降2×Δt，重复上述向X＝0点处加工过程，直到工件和电极之间出现放电，若经过n次电极与工件之间距离减小后产生第一次放电，则临界放电间隙为1mm-n×Δt.
以上是当工件表面与XOY平面平行，电极在XOZ面内移动，加工方向为X(-X)轴，测量方向为Z轴时的临界放电测试方法。同理，当电极在YOZ面内移动，加工方向为Y(-Y)轴，测量方向为Z轴时，重复步骤1)~4)测量操作过程，同样可以进行临界放电实验，测得临界放电间隙。
或者工件和电极绕Y轴顺(逆)时针转动90°后，使电极在XOZ面内移动，加工方向为Y(-Y)轴或Z(-Z)轴，测量方向为X(-X)轴时，重复步骤1)~4)测量操作过程，即工件表面与YOZ平行，沿着Y轴或Z轴两个方向进行临界放电实验，同样可测得临界放电间隙。
或者工件和电极绕X轴顺(逆)时针转动90°后，使电极在YOZ面内移动，加工方向为X(-X)轴或Z(-Z)轴，测量方向为Y(-Y)轴时，重复步骤1)~4)测量操作过程，即工件表面与YOZ平行，沿着X轴或Z轴两个方向进行临界放电实验，同样可测得临界放电间隙。
上述中的旋转方向为沿坐标轴的正方向看去，与钟表指针运动方向一致为顺时针，相反为逆时针。
本发明的有益效果1)成本低，测试时除了放电加工机，电极，工件，加紧装置之外，不需要任何其他辅助设备和仪器仪表或专用装置；2)方法操作简单易行，可靠，并且不受其它条件的限制；3)如果不考虑实验的随机离散性，方法测试精度高，重复性好，无原理性误差，测试精度就是该机床在进给方向上的手动进给精度。如当手动进给精度为1μm时，该测试方法精度也是1μ；4)解决了放电加工中测试临界放电间隙的问题，为研究放电加工机理，特别是研究加工液的气化爆炸、加工屑的排除通道大小，放电的安定性，估算电火花加工精度，以至研究放电加工特性都有着非常重要的作用和参考价值。
图1本发明方法原理2临界放电时的放电痕图具体实施方式
结合附图和本发明方法的内容提供以下实施例1.准备工作在车床上加工电极(紫铜Φ10)侧面和端面，在磨床上将工件(材料Cr13，尺寸50×30)上下两面磨平，上下两个面的平行度为3μm。并用砂纸(600#，1000#，1500#，3000#)分别将电极端面和工件表面研磨至光亮。研磨电极时侧面与端面垂直度3μm，2.安装将工件安装在夏米尔35系列电火花机床的工作台上并加紧，然后将电极装入主轴夹头中。
3.设定使电极与工件在A点(见附图1)接触并设定此点A的坐标X＝Y＝Z＝0。然后将电极升至Z＝1mm，再将电极沿X轴正方向移动到X＝100mm(此时电极端面已远离工件表面)。设定加工方向为X轴，从X＝100mm处加工到X＝0点处。
4.测试过程首先使用放电加工机床自带的控制盒使电极在Z轴方向下降1μm，启动加工键，结果没有放电。重复过程3和4，使电极回到X＝100，Y＝0，Z＝1的位置后，再次使电极下降2μm，启动加工按钮，直到下降900μm，即间隙为0.1mm时才有第一次放电并且是单发放电.为了验证测试结果的正确性分别使用了加工条件1和加工条件2，测试结果如下
*加工条件1开放电压＝120V；放电电流＝24A；脉冲宽度＝200μs；平均击穿延时参考值30。
*加工条件2开放电压＝120V；放电电流＝32A；脉冲宽度＝200μs；平均击穿延时参考值30。
临界放电结果见附图2(a)(b)(a)图为加工条件1时的临界放电间隙的放电痕照片，由图可以看出，放电痕还没有完全形成完整的放电坑，并且只有一个，而刚刚能够产生击穿放电的放电痕也应是不完全放电放电痕。
(b)图为加工条件2时放电后工件上临界放电痕照片，与条件1相比，仅仅是放电电流大了，放电痕仍然是一个不完全放电的结果。
权利要求
1.一种临界放电加工间隙的测量方法，其特征在于，步骤如下(1)首先使电极与工件接触，接触点为A点，工件平面与XOY平行，并设定此接触点A的坐标位置为零X＝Y＝Z＝0，然后使电极沿Z轴回退1mm到坐标B点；(2)为了减少工件和电极之间相互影响，使电极沿X正方向或负方向平移某一距离ΔX或-ΔX到C点；(3)此时，使用机床自带的手动操纵控制盒，沿Z轴方向，手动下降一个最小距离Δt后，设定电极加工方向为X方向，即向原点X＝0进行加工，启动加工键，电极以距离工件表面Z＝1mm-Δt的间隙，经过ΔX路径后平行地加工到达X＝0点处；(4)观察工件和电极之间是否产生了放电，如果产生放电了，距离1mm-Δt就是临界放电间隙，否则将电极返回到C点，然后再使电极与工件表面距离减小2×Δt，即沿Z方向下降2×Δt，重复上述向X＝0点处加工过程，直到工件和电极之间出现放电，若经过n次电极与工件之间距离减小后产生第一次放电，则临界放电间隙为1mm-n×Δt。
2.根据权利要求1所述的实用临界放电加工间隙的测量方法，其特征是，或者当电极在YOZ面内移动，加工方向为Y或者-Y轴，测量方向为Z轴时，重复步骤1)-4)测量操作过程，进行临界放电实验，测得临界放电间隙。
3.根据权利要求1所述的临界放电加工间隙的测量方法，其特征是，或者工件和电极绕Y轴顺或逆时针转动90°后，使电极在XOZ面内移动，加工方向为Y或-Y轴或Z或-Z轴，测量方向为X或-X轴时，重复步骤1)-4)测量操作过程，即工件表面与YOZ平行，沿着Y轴或Z轴两个方向进行临界放电实验，测得临界放电间隙。
4.根据权利要求1所述的临界放电加工间隙的测量方法，其特征是，或者工件和电极绕X轴顺或逆时针转动90°后，使电极在YOZ面内移动，加工方向为X或-X轴或Z或-Z轴，测量方向为Y或-Y轴时，重复步骤1)-4)测量操作过程，即工件表面与YOZ平行，沿着X轴或Z轴两个方向进行临界放电实验，测得临界放电间隙。
全文摘要
一种用于特种加工技术领域的临界放电加工间隙的测量方法，首先使电极与工件接触，接触点为A点，其坐标位置为零X＝Y＝Z＝0，工件平面与XOY平行，使电极沿Z轴回退1mm到坐标B点；使电极沿X正成负方向平移距离ΔX或－ΔX到C点；此时，使用手动操纵控制盒，沿Z轴方向手动下降一个最小距离Δt后，电极加工向原点X＝0进行加工，电极以距离工件表面Z＝1mm－Δt的间隙，经过ΔX后平行地加工到达X＝0点处；如果此时产生放电，距离1mm－Δt就是临界放电间隙，否则将电极返回到C点，然后再使电极与工件表面距离减小2×Δt，重复上述向X＝0点处加工过程，直到出现放电，若经过n次电极与工件之间距离减小后产生第一次放电，则临界放电间隙为1mm－n×Δt。
文档编号B23H1/00GK1593845SQ20041002520
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者郭常宁, 马春翔, 雍耀伟 申请人:上海交通大学