無可比擬的電火花加工技術具有的優勢是當今全球競爭環境下確保成功的手段。今天，工廠在提高生產效率，生產出高品質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，需要通過更新設備來滿足當前的技術能力。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到的效果，并描述用兩種不同等級的材料對同一個肋位進行加工測試的結果。 

什么是自適控制 

開模技術已經發生了很大的變化，最重要的進步之一就是自適控制功能或是模糊邏輯功能的發展和不斷改進避免了臆測，使得機床能控制金屬腐蝕的全過程。 

歷史上，EDM操作員需要在EDM應用中積極地監控并具有一定的技術來修正EDM切割中的并病。現在的勞動力市場中已經很難找到這樣的人才，付出的代價也更高。由此改進EDM CNC控制能力變得越來越重要。以今天火花機自適控制功能的水平，機床能夠不間斷地監控火花間隙，搜尋故障隱患。一旦發現，機床會自動調整加工條件解除隱患。使操作人員集中精力在其他工作上。可惜，這常常會使操作人員想當然地以為火花機的自適控制功能可以為加工應用提供最有效的辦法。因此，常常使用低價質廉的電極材料。終究，火花機可以自行解決加工中的所有并病，能夠直接完成任務，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床全優化EDM加工和提供整個加工中最經濟可行辦法的能力。換句話說，EDM機床的自適控制功能只是在它必須處理的情況下才能優化加工。 

自適控制的作用只是能讀懂EDM放電的條件，并將這些條件轉換成數字信號進入到機床的控制器。控制器再轉換這些信號，判斷EDM切割的效率并作出相應調整。自適控制技術監測的加工條件之一是間隙雜質。如果間隙間存在過多的雜質，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整，調大OFFTIME,修改跳躍功能，或將這些結合起來一起調整。 

雖然這樣可以解決問題，但是沒能真正地優化EDM性能。使用低端的電極材料常常需要機床控制器不斷地做出調整，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：當控制器在EDM切割中增加了OFFTIME來避免間隙中過多的雜質，電極材料相應的工作循環就有所降低，EDM切割速度變慢。 

花一美元來節約一毛錢 

寶馬公司的生產總監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險。” 

為了計算ＥＤＭ應用的真實成本，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省了一些電極成本，但長期來看可能花費更多，并且降低了競爭優勢。 

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機床的自適控制功能來評估電極的效果。我們使用了微細和超細等級的材料設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，使用更加經濟的微細材料并沒有實現預期的成本效率。這種材料沒有達到表面光潔度要求，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，購買火花機的前提是實現最佳的性能，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令人滿意的結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構密切相關。一種材料是超細等級材料，另一種是顆粒較大的微細等級材料。在此實驗中，肋位電極測量出的尺寸0.040''x 1.00'',１度傾斜基本達到電極的細節要求。 

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

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

即使EDM參數相容，隨著電極材料結構的變化表面光潔度也會受到影響。正如圖3所展示的超細等級材料與微細等級材料之間的結構變化較大，型腔的表面光潔度也不同。
 
在這點上，會產生對型腔進行拋光處理的額外費用，如圖１所示從VDI 31－要求的VDI 27.如果要求加工達到EDM紋路效果，需要對模具進行二次加工，例如，酸蝕，將表面光潔度降到要求的數值，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該考慮。通常來說，顆粒大的電極材料會產生更大的金屬切削率，減少EDM加工時間。可惜，結果也往往不是這樣。 

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

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過多的問題。不論發生哪種情況，機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出了較大顆粒的微細等級材料的放電時間比超細等級略長。使用超細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。單是這些節省就大大超過了電極材料多出的成本。 

結論 

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

火花機的自適控制功能保證了大多數加工參數的滿足。今天的技術使得機床更加適應在極端條件下工作，加工出最精細和最小公差的模具。機床監控間隙的能力可以對極其精細的電極使用更恰當的電流密度，實現以十億分之秒來解決問題的反應速度，不用擔心EDM應用失敗。 

但是自適控制功能不會判定電極材料的結構，而是對材料結構的間隙條件作出反應。使用低端材料會使機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。使用低端材料會導致過度補償，機床的控制系統也許開始的時候起到作用，但最終會導致失敗。

臺一火花機，臺灣最早火花機制造廠和世界細孔機發明者。