絕緣（yuán）工程陶瓷（cí）具有（yǒu）硬度高（gāo）、耐磨損、耐腐蝕、質量輕等優異性能，被認為是推進21 世紀產業進步的主導材料之一。然而（ér）其非導電性（xìng）、高硬脆性給加工帶來了極大的困難（nán），限製了它的進一步應用。研究高精度、高效率（lǜ）、低成本的絕緣工程陶瓷材料的加工方法就成為陶瓷產業一（yī）個需要迫切解決（jué）的問題（tí）。

      電火花線切割加工作為一種（zhǒng）加工高硬度材料和加（jiā）工複雜形狀零件的方法，近20 年在陶瓷材料的成形加工應用研（yán）究（jiū）上發展很快，尤其是近幾年來（lái），人們衝（chōng）破了長期以來認為（wéi）電火花加工隻能加工導電性材料的（de）傳統束縛，采（cǎi）用輔助電極法，使絕緣性材料的電火花加工成為（wéi）可能。本文對電火花線（xiàn）切割加工過程中，放（fàng）電參數對絕（jué）緣陶（táo）瓷材料加工速度及（jí）加工表麵質量的影響進行研究（jiū），為絕緣陶瓷材料電火花線切割加工提供（gòng）理論和工藝（yì）指導。

1 加工原理

      在加工（gōng）絕緣陶瓷材料之前，需在材料表麵製備一層導電的輔助電極，並浸沒在（zài）含有碳元素的油類工作液中進（jìn）行，加工工件（jiàn）接正極，絕緣陶瓷材料電（diàn）火花（huā）線切割加工原理（lǐ）如圖1 所示。加工開始階段，首先實現輔助電極（jí）( 工件) 和鉬絲( 負極) 的放電加工，放電（diàn）加（jiā）工時產生的（de）大量熱能會使工作液受熱分解，生成遊離的碳。在電場的（de）作用下，遊離的碳迅速吸附在正極( 工件)加工表麵，形（xíng）成維持放電加工的一層導電碳黑膜，為下（xià）一次放電加工提供（gòng）條（tiáo）件，如此循環，使電火花線切割放電加工可以持續不斷地進行。 

2.實驗設備

      以泰安生建（jiàn）電加工機床廠生產的DK7740 型數控線切割機床作為實驗用加工機，機床的高壓選（xuǎn）用110V，低壓為95 V，被加工材（cái）料為絕緣陶瓷材料（liào）Si3Al3O3N5，其表麵通（tōng）過塗覆導電膏作為輔助電極，鉬絲直徑（jìng）0. 18 mm，加工工作液為煤油（yóu），采（cǎi）用浸泡式加工。

3 實驗結果及分析

      實驗采取單因素法，重（chóng）點考察脈衝寬度、峰（fēng）值電流、脈寬係數在加工絕緣陶瓷時對（duì）加工速度和工件表麵質量的影響。

3． 1 脈衝寬度的影響

      采（cǎi）用峰值電流（liú）為8 A，脈（mò）間脈寬比為Ti = 3，脈衝寬度分別為16 μs、32 μs、48 μs、64 μs 進行加工實驗。圖2、圖3 分別為（wéi）脈衝寬度對加工速（sù）度（dù）、加工表麵粗糙度的影響（xiǎng）情況。由圖2 可（kě）知，加工速度（dù）隨脈衝寬度的增加而增加，成正相關關係。當脈衝寬度為實驗最大（dà）的Ton = 64 μs 時，加工速度達到最（zuì）大。這是因為脈寬越小，單位時間裏釋（shì）放（fàng）的能量也就越小，蝕除速度越慢（màn）。隨著脈（mò）衝寬度（dù）的增大，單位時（shí）間內釋放的（de）能量也越大，放電過程中使煤油液工作（zuò）中碳元素的（de）析出速度加快，容易形成導電膜，從而更容（róng）易（yì）形成有效放電，提高加工（gōng）速度。當脈衝寬度超過48 μs 時，加工（gōng）時電弧放電現象也隨之增多（duō），加工變得不穩定。由圖3 可知，陶（táo）瓷材料加工麵的表麵（miàn）粗糙度值隨（suí）著脈衝寬度的增加而增大。這是（shì）因（yīn）為，脈衝寬度的增大意味著單個脈衝（chōng）的放電能量W 增大。由於材（cái）料的熱學性能是一定的，則單個脈衝的蝕除量也增加，微觀上使放電蝕坑變大，從而使加（jiā）工麵的表（biǎo）麵粗糙度值增大。

      圖4 為脈間脈寬比Ti= 3，峰值電流Imax= 8 A，脈衝寬度16μs、32μs 加工後陶瓷工件表麵的電子掃描結果。由圖可知兩者的表麵質量有著（zhe）明顯（xiǎn）差異，脈衝寬度Ton= 16μs 的表麵明顯要平滑（huá），粗糙（cāo）度值（zhí）遠小於後者。

3.2 峰（fēng）值電流的影響

      采用脈衝寬度Ton = 48 μs，脈間脈寬比為3，峰值電流分別為4 A、6 A、8 A、12 A 進行加工實驗。圖5、圖6 為峰值電流對加工速度及表麵粗糙度的影響影響情況。

      由圖5 可知，當峰值電流為12 A 時達到（dào）了最快的加工速度。分析加工（gōng）過程可知，當峰值電流小於8 A時（shí），單個脈衝所含（hán）有的能量值較小，由於陶瓷材料熔點（diǎn）高，熔（róng）化及汽化的過程中（zhōng）所需能量較大，導致蝕除速度緩慢，蝕（shí）除的（de）方式也以熔化、汽化分離為主。當（dāng）峰值電流增大到12 A 時，加工速（sù）度明顯提高。當峰值電流進一步增大時，加工蝕（shí）除的方式由以熔化、汽化分離為主向以熱剝離或熱應力（lì）去除（chú）的（de）方式轉變，加工材料表麵出現較大的放電蝕坑，陶瓷材料及導電膜開始整體去除，這也是加工速度明顯提高的原因（yīn）。由圖6 可知，峰值電流對（duì）表麵粗糙度的影響（xiǎng）經曆了一（yī）個先抑後揚的（de）過程。當峰值電流較小時，隨著峰值電流（liú）的增（zēng）加（jiā），表麵粗糙度值逐漸減小; 當峰值電流達到8 A 時，隨著峰值（zhí）電流的增加，表麵粗糙度值緩慢增大。圖7 為加工表麵顯微掃描圖，峰值電流Imax = 4 A 的表麵凹凸明顯多於峰值電流（liú）Imax = 8 A 的表麵，而且凹凸的（de）棱角更（gèng）加明顯，表麵粗糙度值明顯（xiǎn）大於後者。

3． 3 脈（mò）寬係數的影響

      采用峰值電流（liú）為3 A，脈衝寬度（dù）為（wéi）32 μs，脈間脈寬比分別為2、4、6、8 進行加工實驗。圖8、圖（tú）9 為脈間脈寬比對（duì）加工速度與加工表麵粗糙度的（de）影（yǐng）響情況。

      由圖8 可知，在脈間脈寬比（bǐ）為6 時達到了一個峰值（zhí），這是因為在（zài）脈間脈寬比增大的過程中，寬（kuān）脈衝放電的頻率（lǜ）增高，從（cóng）而更有利於碳元素導電膜的形成，因此加工更（gèng）穩定，加工（gōng）速度變快。當脈間脈（mò）寬比超過6 時，加工時電弧放電現象也隨之增多（duō），加工變得不（bú）穩定，導致加工速度減慢。由圖9、圖10 可以看出，表（biǎo）麵粗（cū）糙度值與脈間脈寬比之間成先減小後增大的關係（xì），這是因為，當脈間脈（mò）寬比較小時，放（fàng）電能量隻能使材料產生熔融，蝕除量小且蝕（shí）除速度很慢，材料熔凝後（hòu）使加工表麵粗糙（cāo）度值增大，隨著脈間脈寬比的增加，材料熔化汽化後被有效拋出，加工（gōng）表麵粗糙度（dù）值減（jiǎn）小。當脈間脈寬比在3 ～ 6 之（zhī）間時，加（jiā）工（gōng）表麵粗糙度值最小; 脈間脈寬比超過6 以後，加工時電弧放電現象也隨之增多，加工（gōng）變得不（bú）穩定，導致加（jiā）工表麵粗糙（cāo）度值增大。

4 結語

(1) 實驗（yàn）證明，絕緣陶瓷材料能通過電火花線切割進行加工，隻要控製好實驗參數，即能達到一定的（de）加工（gōng）質量。

(2) 加工蝕除速度與脈衝寬度（dù）、峰值電流成正相關關係，在脈間脈寬比為6 時，加工速度達最大值。

(3) 加工表麵粗糙度與（yǔ）脈衝寬度、脈間脈寬比成正相關關係，而峰值電流對表麵（miàn）粗糙度的影響經曆了一（yī）個先減小後增加的過程，當峰值電流超過（guò）8 A 時，表麵粗糙度隨（suí）峰值電流的增加而緩慢增大。