[发明专利]一种基于反成形原理的电火花加工中电极损耗补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于特种加工领域，尤其涉及一种电火花加工中离线预测和补偿电极损耗的方法。

背景技术

电火花加工（EDM）作为一种特种加工方法，在工业领域有着广泛的应用。其最主要的特征是利用瞬时放电产生大量的热以蚀除材料，而无需关注材料的硬度；同时，由于这种加工方式为非接触式加工，不存在机械应力、变形等问题，因而在超硬难加工材料、深孔、窄槽等的加工上表现出独特的优势，被广泛用于模具制造、航空航天、汽车等领域。

然而，由于不可避免的存在电极损耗问题，特别是在电极边缘和尖角处，损耗更为严重，造成了电极形状变形，严重影响了加工精度。目前，在电火花成型加工领域，为了解决该问题，一般采用更换电极和人工修配电极的方法。但这种方法一方面对经验的依赖性强，可靠性不高，补偿精度难以控制；另一方面电极的制作费时费力，周期长，且复杂电极的制作成本高昂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于反成形原理的电火花加工中电极损耗补偿方法，用于解决电火花加工中电极损耗预测和补偿问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于反成形原理的电火花加工中电极损耗补偿方法，该方法包括以下步骤：

（1）建立几何模型：根据想要获得的工件或型腔的形状，建立对应的工件和电极的几何模型，设定相应的初始加工条件，包括电极和工件的仿真起始形状、放电间隙、单次放电的等蚀除量等。

（2）建立仿真模型，模拟反成形结果：根据电火花放电的基本过程，搜索放电位置；由损耗规律蚀除相应位置的材料；更新电极和工件的几何模型，以移除蚀除单元，形成蚀除坑；依次循环，模拟其反向成型过程，经与正向成型同样的放电加工过程后，可使电极恢复为所需的初始形状，即最终真正用来加工的电极的形状。

（3）制作预补偿电极，完成加工：按模拟所得的结果制作电极，利用该预补偿后的电极进行实际加工，可抵消电极损耗的影响，获得具有理想形状的工件或型腔。

本发明的有益效果是：本发明的方法在加工前，根据欲获得的目标工件的理想形状，利用电极损耗机理，反推所需的电极初始形状。使得具有该形状的电极，在放电加工损耗后，恰能加工出具有所需理想形状的工件。即通过电极形状的预变形，抵消电极损耗的影响，可实现电极损耗补偿，提高电火花的加工精度。

附图说明

图1是反成型原理图，其中，（a）是正向成型原理图，（b）是反向成型原理图；

图2是电极反成形补偿流程图；

图3是电机和工件的几何模型示意图；

图4是电火花成型加工的仿真模型结构图；

图5是一般的未经电极补偿的电火花加工示意图，其中，（a）放电前示意图是，（b）是放电后示意图；

图6是经反成形补偿的电火花加工示意图，其中，（a）是放电前示意图，（b）是模拟结果示意图，（c）是放电加工前示意图，（d）是放电加工结果示意图。

具体实施方式

如图1所示（为了简化说明，忽略了放电间隙），只需将具有目标形状的工件作为电极，相应的电极作为工件，反向加工，经过与正向成型同样的放电加工工序，即可获得电极和工件的初始形状。

在正向成型，即正常的加工过程中，电极进给F，由于存在电极损耗（阴影部分），电极形状发生了变形，其底面由原来的平面变为了弧面，如图1(a)所示。

在反向成型中，如图1(b)所示，交换电极和工件的放电极性，让工件反向进给F，作为电极来加工转为工件的电极，并以其正向成型加工中的最终形状作为初始形状，经过相同工序的放电加工后，同样由于损耗（阴影部分）而产生了变形。由于和正向成型加工的唯一不同之处在于，电极和工件材料移除率发生了对换，因此两处阴影部分完全相同，使得电极恢复了原始形状，其底面由原来的弧面恢复为平面。

如图2所示，为电极反成形补偿流程图。大致分为3步，

（1）建立几何模型

根据想要获得的工件或型腔的形状，建立对应的工件和电极的几何模型，设定相应的初始加工条件，包括电极和工件的仿真起始形状、放电间隙、单次放电的等蚀除量等，并制定加工工序。