1980年前后,我国电加工学会(后改称特种加工学会)参照国际电加工界的电火花加工术语、定义和符号,制订了我国电火花加工的术语、定义和符号(试行稿),以有利于国内外学术交流、图书出版和学生教育培养等。现将电火花加工中常用的主要名词术语和符号摘录如下。

1.工具电极

电火花加工用的工具,因其是火花放电时的电极之一，故称工具电极,有时简称工具或电极(图1.1.4)。

2.放电间隙

放电间隙指加工时工具和工件之间产生火花放电的间隙。在加工过程中,则称为加工间隙S,它的大小一般在0.01 ~0.5 mm之间,粗加工时间隙较大,精加工时则较小。加工间隙又可分为端面间隙SF,和侧面间隙SL:(图1.1.4)。对于冲模等穿孔加工来说,又可分为入口间隙Sin。和出口间隙Sout,一般情况下SF,稍小于SL,Sin稍小于Sout

3.脉冲电源

脉冲电源是电火花加工设备的主要组成部分之一,它给放电间隙提供一定能量的电脉冲,是电火花加工时的能量来源,常简称电源。

4.伺服进给系统

伺服进给系统是电火花加工机床的重要组成部分,用于工具电极伺服进给、自动调节，工具电极和工件在加工过程中保持一定的平均端面放电间隙SF(图1.1.4)。我国早期的伺服进给系统是液压式的,靠液压油缸和活塞产生进给运动,现在采用步进电机或大力矩、宽调速直流电机以及交流伺服电机作为伺服进给系统。

5.工作液介质

电火花加工时,工具和工件间的放电间隙必须浸泡在具有一定绝缘性能的液体介质中，此液体介质即称工作液介质或简称工作液。一般将煤油作为电火花加工用的工作液。

6.电蚀产物

电蚀产物是指电火花加工过程中被电火花蚀除下来的产物。狭义而言,指工具和工件表面被蚀除下来的金属微粒小屑和煤油等工作液在高温下分解出来的碳黑,也称为加工屑。广义而言,电蚀产物还包括煤油在高温下分解出来的气体氢、甲烷等小气泡。

7.电规准电参数

电规准电参数指电火花加工时选用的电加工用量、电加工参数,主要有脉冲宽度ti东脉冲间隔to峰值电压ui峰值电流i。等脉冲参数(图1.1.5),这些脉冲参数在每次加工时必须事先选定。日本等外国的说明书中把电规准参数称为“加工条件”。下面将对这些脉冲参数进行解释。

8.脉冲宽度ti(μs)

脉冲宽度简称脉宽,日本及英美常用ton。或τon表示。它是加到工具和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间(图1.1.5)。为了防止电弧烧伤,电火花加工只能用断断续续的脉冲电压波。粗加工时可用较大的脉宽,ti> 100 μs;精加工时只能用较小的脉宽,ti<50 μs。

9.脉冲间隔to(μs)

脉冲间隔简称脉间或间隔,也称脉冲停歇时间。日本及英美常用toff或τoff表示。它是两个电压脉冲之间的间隔时间(图1.1.5)。间隔时间过短,放电间隙来不及消电离和恢复绝缘,容易产生电弧放电,烧伤工具和工件;脉间选得过长,将降低加工生产率。加工面积、加工深度较大时,脉间也应稍大。

10.放电时间(电流脉宽)tc(μs)

放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间,亦即电流脉宽,它比电压脉宽稍小,差一击穿延时td(图1.1.5)。ti和 tc。对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗等有很大影响,但实际起作用的是电流脉宽tc。

11.击穿延时td(μs)

从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延续时间 td,工作液介质才能概率性地被击穿放电,此时间称击穿延时(图1.1.5)。它与平均放电间隙大小有关,工具欠进给时，平均放电间隙偏大,平均击穿延时td就大,反之工具过进给时,放电间隙变小, td也就小。

12.脉冲周期tp(μs)

一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称脉冲周期,显然tp=ti+to。(图1.1.5)。

13.脉冲频率fp(Hz)

脉冲频率是指单位时间(1 s)内电源发出的脉冲个数。显然,它与脉冲周期t,互为倒数，即

14.脉宽系数τ

脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp,之比,其计算公式为

15.占空比φ

占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比,φ=ti/to。粗加工时，占空比可较大，φ= (10 : 1)~ (2∶ 1),精加工时应较小,φ= (1 : 1) ~ (1 ∶ 10),否则放电间隙来不及消电离恢复绝缘,容易引起电弧放电。

16.开路电压(空载电压)或峰值电压ui(V)

开路电压是放电间隙开路时电极间的最高电压,等于电源的直流电压。一般晶体管方波脉冲电源的峰值电压ui= 80 ~ 100 V,高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为175 ~ 300 Vo峰值电压高时,放电间隙大,生产率高,但成形复制精度稍差。

17.火花维持电压

火花维持电压是每次火花击穿后,在放电间隙上火花放电时的维持电压,一般在25 V左右,但它实际是一个高频振荡的电压(图1.1.5)。电弧的维持电压比火花的维持电压低5 V左右,高频振荡频率较低,一般示波器上观察不到高频成分,观察到的是一水平亮线。过渡电弧的维持电压则介于火花和电弧的维持电压之间(图1.1.5)。

18.加工电压或间隙平均电压U(v)

加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放电间隙两端的平均电压,它是多个开路电压、火花放电维持电压和短路、脉冲间隔等零电压的平均值。在正常加工时,加工电压为30 ~ 50 v,它与占空比、预置进给量等有关。占空比大、欠进给、欠跟踪、间隙偏开路，则加工电压偏大;占空比小,过跟踪或预置进给量小(间隙偏短路),加工电压即偏小。

19.加工电流IA)

加工电流是加工时电流表上指示的流过放电间隙的平均电流。精加工时小，粗加工时大;间隙偏开路时小,间隙合理或偏短路时则大。

20.短路电流Is(A)

短路电流是放电间隙短路时(或人为短路时)电流表上指示的平均电流(考虑短路时停歇时间内无电流)。它比正常加工时的平均电流要大20% ~ 40%。

21.峰值电流ic(A)

峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值(瞬时值,见图1.1.5),日本、英国、美国常用Ip表示。虽然峰值电流不易直接测量,但它是实际影响生产率表面粗糙度等指标的重要参数.在设计制造脉冲电源时,每一功率放大管串联限流电阻后的峰值电流是预先选择计算好的。为了安全,每个50 W的大功率晶体管选定的峰值电流约为2 ~ 3 A,电源说明书中也有说明,可以按此选定粗、中、精加工时的峰值电流(实际上是选定用几个功率管进行加工)。

22.短路峰值电流is(A)

短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流的最大值(瞬时值,即不考虑停歇时间,图1.1.5),它比峰值电流ic.要大20% ~ 40% ,与短路电流Is,相差- -脉宽系数的倍数,is.τ = Is。例如测得某规准时的短路电流Is = 5 A,查得加工时选用的占空比,脉宽系数,由此可以算出:

23.正、负极性加工

加工时以工件为准,工件接脉冲电源正极(高电位端) ,称正极性加工,反之,工件接电源负极(低电位端) ,则称负极性加工。高生产率、低损耗粗加工时,常用负极性大脉宽加工。

24.放电状态

放电状态指电火花加工时放电间隙内每--脉冲放电时的基本状态。一般分为五种放电状态和脉冲类型(图1.1.5)。

(1)开路(空载脉冲)。放电间隙没有击穿,间隙上有大于50 V的电压,但间隙内没有电流流过,为空载状态(td= ti)。

(2)火花放电(工作脉冲,或称有效脉冲)。间隙内绝缘性能良好,工作液介质击穿后能有效地抛出蚀除金属。波形特点是:电压上有td, 且在tc。时间内电流和电压波形上有高频振荡的小锯齿波形。

(3)短路(短路脉冲)。放电间隙直接短路相接,这是由于何服进给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙短路时电流较大,但间隙两端的电压很小,没有蚀除加工作用。

(4)电弧放电(稳定电弧放电)。由于排屑不良,放电点集中在某一局部而不分散,局部热量积累.温度升高,恶性循环,此时火花放电就成为电弧放电,由于放电点固定在某-点或某局部,因此称为稳定电弧,常使电极表面结碳烧伤。波形特点是td和高频振荡的小锯齿波基本消失。

(5)过渡电弧放电(不稳定电弧放电,或称不稳定火花放电)。过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状态,是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时很小或接近于零,仅成为一尖刺,电压电流波上的高频分量变低成为稀疏的锯齿形。

以上各种放电状态在实际加工中是交替、概率性地出现的(与加工规准和进给量等有关),甚至在一次单脉冲放电过程中,也可能交替出现两种以上的放电状态。

25.加工速度vw或Vw( mm3/min); vm或Vm(g/ min)

加工速度vw或Vw是单位时间(min)内从工件上蚀除加工下来的金属体积(mm3),也称加工生产率。以质量(g)计算时用vm或Vm。表示。大功率电源粗加工时,vm> 500mm3/min,但电火花精加工时,通常vw <20 mm3/min。

26.加工效率Vsp( mm3/(A·min))

加工效率是每安培加工电流每分钟蚀除加工掉的工件金属体积或质量(我国常用体积)。这样可以抛开电源功率大小的影响,来衡量评定不同功率的脉冲电源的加工速度和工艺水平。一般较好的脉冲电源的加工效率和工艺水平应为Vsp≥ 10 mm3/(A ·min),国外先进水平可达Vsp= 10 ~ 15 mm3/(A · min)。

27.损耗速度vE (mm3/min或g/min)

损耗速度是单位时间(min)内工具电极的损耗量(体积或质量)。

28.相对损耗或损耗比(损耗率)θ(%)

相对损耗或损耗比是工具电极损耗速度vE和工件加工速度vw之比值,并以此来综合衡量工具电极的耐损耗程度和加工性能。在实际生产中,常用体积相对损耗比表示,即

在等截面电火花穿孔时,也可用长度相对损耗比表示,即

式中Lw——电极进给距离;

ΔLE—-电极损耗长度。

29.低损耗加工

低损耗加工指相对损耗比θ≤1%时的电火花加工。一般采用紫铜或石墨电极负极性和长脉宽粗加工钢时可实现低损耗加工。

30.无损耗加工

无损耗加工指相对损耗比θ≤0.1%的电火花加工。一般在负极性大脉宽加工时充分利用工具电极正极表面吸附、镀覆一层游离碳黑膜的效应才能实现。但过厚吸附碳黑膜,会造成"负损耗”,反而影响精度。

31.面积效应

面积效应指电火花加工时,随加工面积大小变化而加工速度、电极损耗比和加工稳定性等指标随之变化的现象。一般加工面积过大或过小时,工艺指标通常降低,这是由“电流密度”过小或过大引起的。

32.深度效应

随着加工深度增加而加工速度和稳定性降低的现象称深度效应。这主要是电蚀产物积聚、排屑不良所引起的。

33.伺服参考电压Sv

伺服参考电压是指电火花加工伺服进给时,事先设置的一-个参考电压Sv(0 ~ 50 v),用它与加工时的平均间隙电压U作比较,如Sv > U,则主轴向上回退,反之则向下进给,因此，Sv越大,则平均放电间隙越大,反之则小。

34.有效脉冲频率fc。

有效脉冲频率又称工作(火花)脉冲频率,即每秒钟发生的有效火花放电的次数。

35.脉冲利用率η

脉冲利用率又称脉冲个数利用率,是有效脉冲频率fc与脉冲频率fp之比

亦即单位时间内有效火花脉冲个数与该单位时间内的总脉冲个数之比。

36.相对放电时间率φ

相对放电时间率又称相对脉冲时间利用率或放电时间比,即火花放电时间tc与脉冲宽度ti之比

37.平均相对放电时间率Φ

平均相对放电时间率为一段时间内火花放电时间tc总和与该段时间内脉冲宽度ti总和之比

因为电火花加工时放电状态检测装置很难测量单个脉冲宽度内的火花放电时间比φ,即使测得φ,也得取其平均值才能作为控制之用。