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1、电火花加工工艺第一章 引 言 电火花加工是在1943年由获得斯大林奖金的苏联人勃勃尔尔拉扎连柯拉扎连柯夫妇发明后随着脉冲电源和控制系统的改进而迅速发展起来。电火花加工的主要用途：u加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；u加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等；u加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；u加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。第二章 电火花加工的基理 电火花加工基于电火花加工基于电火电火花腐蚀原理，花腐蚀原理，是在是在工具电工具电极和工件电极相互靠近时，极和工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬间在电火花通道中产生
2、瞬间高温高温使金属局部熔化，甚使金属局部熔化，甚至气化至气化从而将金属蚀除下从而将金属蚀除下来。来。图1 电火花加工原理图图2 电火花加工原理示意图工具工具负极极工具正极工具正极“正极性”接线法图“负极性”接线法图 两电极表面的材料是如何被蚀除下来的呢？是通过电力、磁力、热力、流体动力等综合作用，分四个阶段完成加工：l极间介质的击穿形成放电；l介质的热分解、电极材料的融化、气化热膨胀；l蚀除产物的抛出；l间隙介质消电离。图3 电火花加工表面局部放大图(1)(1)极间介质的电离、击穿，形成放电通道。极间介质的电离、击穿，形成放电通道。工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大。由于两电极的微
3、观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近处电场强度最大。两极间距离最近处电场强度最大。工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液液体介质中不可避免地含有杂质及自由电子，它们在体介质中不可避免地含有杂质及自由电子，它们在强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带正电强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带正电的粒子。电场强度越大，带电粒子就越多，最终导的粒子。电场强度越大，带电粒子就越多，最终导致致液体介质电离、击穿，形成放电通道。(2)(2)电极材料的熔化、气化热膨胀。电极材料的熔化、气化热膨胀。液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击
4、，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作液汽化，进而气化，然后工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸气瞬间化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。轻微的爆炸声。（3 3）蚀除材料的抛出。）蚀除材料的抛出。正负电极间产生的电火花现象，使放电通道正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生产生高温高压高温高压。通道中心的压力最高，工作液和金属气化
5、后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤、抛出熔融金属液体和蒸汽被排挤、抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅桔红色的火花四溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑金属熔滴和碎屑。（4 4）极间介质的消电离。）极间介质的消电离。加工液体流入放电间隙，将电蚀产物及残余电蚀产物及残余的热量带走的热量带走，并恢复绝缘状态恢复绝缘状态。若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭，使加工无法继部过热的工作液高温分解、积炭，使加工无
6、法继续进行，并烧坏电极续进行，并烧坏电极。因此，为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离，消除上次放电对下次电蚀影响。上述步骤上述步骤(1)-(4)(1)-(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往复在一秒内约数千次甚至数万次地往复式进行式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。这样以相当高的频率连这样以相当高的频率连续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件加工表面将
7、由续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组成无数个相互重叠的小凹坑组成(如图如图5 5所示所示)。所以电火花加电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工方式。方式。图4 两电极表面局部放大图第三章第三章 电火花加工特点及种类电火花加工特点及种类 电火花加工的特点：电火花加工的特点：适用的材料范围广；适于加工特殊及复杂形状的零件；可以在同一台机床连续进行粗、半精及精加工；直接利用电能进行加工，便于实现自动化。图5 电火花加工实例各种电火花加工方法：各种电火花加工方法：电火花加工方法分类：电火花加工
8、方法分类：第四章第四章 电火花加工设备电火花加工设备电火花加工机床结构 电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤和循环系统、数控系统进给调节系统、工作液过滤和循环系统、数控系统等部分组成，如图6所示。图6 电火花加工原理图图7 电火花成型加工机床(1)机床本体 机床本体主要由床身、床身、立柱、主轴头及附件、工立柱、主轴头及附件、工作台作台等部分组成，是用以实现工件和工具电极的装夹固定和运动的机械系统。（2）脉冲电源 在电火花加工过程中,脉脉冲冲电电源源的的作作用用是是把把工工频频正正弦弦交交流流电电流流转转变变成成频频率率较较高高的的单单向向
9、脉脉冲冲电电流流，向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电能量以蚀除金属。脉冲电源的性能直接关系到电火花加工的加加工工速速度度、表表面面质质量量、加加工工精度、工具电极损耗精度、工具电极损耗等工艺指标。U图8 脉冲电源波形图 脉冲电源输出要求：脉冲电源输出要求：要有一定的脉冲放电能量，否则不能使工件金属气化。能量，否则不能使工件金属气化。火花放电必须是短短时时间间的脉冲性放电，这样才能使放电产生的热量来不及扩散到其他部分，从而有效地蚀除金属，提高成型性和加工精度。脉冲波形是单单向向的，以便充分利用极性效应，提高加工速度和降低工具电极损耗。脉冲波形的主要参数(峰峰值值电电流流、脉脉冲冲宽宽度
10、度、脉脉冲冲间间歇歇等)有较宽的调节范围，以满足粗、中、精加工的要求。有适当的脉脉冲冲间间隔隔时时间间，使放电介质有足够时间消除电离并冲去金属颗粒，以免引起电弧而烧伤工件。（3 3）自动进给调节系统）自动进给调节系统 在电火花成型加工设备中，自动进给调节系统直接影响加加工工稳稳定定性性和和加加工工效效果果，主要包含伺伺服服进进给给系系统统和和参参数数控控制制系系统统。伺服进给系统主要用于控制放电间隙的大小，而参数控制系统主要用于控制电火花成型加工中的各种电参数(如放电电流、脉冲宽度、脉冲间隔等也叫加工电规准)，以便能够获得最佳的加工工艺指标等。第五章第五章 电火花加工应用实例电火花加工应用实例(b)(a)在模具工业技术快速发展的新形势下，数控电火花加工技术已取得了突破性的进展，其不仅在过去及和现在的模具制造中被广泛应用，相信在今后的模具加工中其也必将发挥重要作用。图9 石墨电极（c）Thank You此此课课件下件下载载可自行可自行编辑编辑修改，修改，仅仅供供参参考！考！感感谢谢您您的支持，我的支持，我们们努力做得更好！努力做得更好！谢谢谢谢