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1、会计学 1概述(i sh)电火花的加工第一页，共38页。7-1 概 述一、特种加工的产生及发展1 尖端科学技术的发展方向 高精度 高速度 高温 高压 大功率 小型化2 对机械制造部门提出的新要求：（1）解决各种难切削材料的加工问题（2）解决各种特殊(tsh)复杂表面的加工问题（3）解决各种超精、光整或具有特殊(tsh)要求的零件的加工问题3 切削加工的本质和特点：（1）靠刀具材料比工件更硬（2）靠机械能把工件上多余的材料切除第1页/共37页第二页，共38页。4 特种加工的产生、发展的前提条件 要解决机械制造部门面临的一系列工艺问题，仅仅依靠传统的切削 加工方法很难实现，甚至根本无法实现，人们相
2、继探索研究新的加工方法，特种加工因此而产生5特种加工的特点(tdin)（1）不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除金属材料；（2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，即能做到“以柔克刚”；（3）加工过程中工具和工件之间不存在显着的机械切削力；第2页/共37页第三页，共38页。特种加工(ji gng)与传统切削加工(ji gng)的不同点1）主要依靠机械能以外的能量(如电、化学、光、声、热等)去除材料；多数属于“熔溶加工”的范畴。2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，即能做到“以柔克刚”；3）加工过程中工具和工件之间不存在显着的机械切削力；4）主运动的速度一般都较低；理论上，某些方法可能成为“
3、纳米加工”的重要手段(shudun)；5）加工后的表面边缘无毛刺残留。微观形貌“圆滑”；第3页/共37页第四页，共38页。我国特种(tzhng)加工技术的发展历程1、20世纪50年代中期，电火花穿孔机床、电火花表面强化机研制成功2、20世纪50年代末，营口电火花机床厂开始成批生产电火花强化机、电火花机床3、1979年我国成立了全国性的电加工学会4、1981年我国高校(goxio)间成立了特种加工教学研 究会5、1997年批量生产第4页/共37页第五页，共38页。特 种 加 工方法 能量来源及形式作用原理 英文缩写电火花 加工电火花成型加工 电能、热能 熔化气化 EDM电火花线切割加工 电能、热
4、能 熔化气化 WEDM电化学 加工 电解加工 电化学 金属离子阳极溶解 ECM（ELM）电解磨削 电化学、机械能 阳极溶解、磨削 EGM（ECG）电解研磨 电化学、机械能 阳极溶解、研磨 ECH电铸 电化学能 金属离子阴极沉淀 EFM涂镀 电化学能 金属离子阴极沉淀 EPM二、特种加工(ji gng)的分类第5页/共37页第六页，共38页。特 种 加 工方法 能量来源及形式作用原理 英文缩写 激光加工激光切割、打孔 光能、热能 熔化、气化LBM激光打标记 光能、热能 熔化、气化LBM激光处理表面改性光能、热能 熔化、相变LBT 电子束加工 切割、打孔、焊接电能、热能 熔化、气化EBM 离子束加
5、工 蚀刻、注入、镀覆电能、动能 原子撞击IBM 等离子弧加工切割、喷镀 电能、热能 熔化、气化（涂覆）PAM特种(tzhng)加工的分类 续表一第6页/共37页第七页，共38页。特 种 加 工方法 能量来源及形式作用原理 英文缩写超声加工 切割、打孔、雕刻声能、机械能磨料高频撞击USM化学加工 化学铣削 化学能 腐蚀CHM化学抛光 化学能 腐蚀CHP光刻 光、化学能 光、化学腐蚀PCM快速成形液相固化法光、化学能增材法加工SL粉末烧结法SLS纸片叠层法光、机械能电、热、机械能LOM熔丝堆积法FDM第7页/共37页第八页，共38页。加工方法 可加工的材料 工具损耗率()金属去除率/mm3min-
6、1 尺寸精度/mm 表面粗糙度Ra/m主要适用范围最低平均 最低平均 最低平均 最低平均 电火花加工 任何导电的金属材，如硬质合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢等 150 303000 0.050.005 100.16 各种冲、压、锻模及三维成型曲面的加工 电火花线切割 极小(可补偿)520 0.020.005 50.63 各种冲模及二维曲面的成型截割 常用特种加工方法 的综合(zngh)比较(1)第8页/共37页第九页，共38页。加工方法 可加工的材料 工具损耗率()金属去除率/mm3min-1 尺寸精度/mm 表面粗糙度 Ra/m主要适用范围最低平均 最低平均 最低平均 最低平均 电解加工 任何
7、导电的金属材，如硬质合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢等 不损耗10010000 0.10.01 1.250.16 从细小零件到1t超大型工件电解磨削1/50 1100 0.020.001 1.250.04硬质合金等难加工材料的磨削常用特种(tzhng)加工方法 的综合比较(2)第9页/共37页第十页，共38页。加工方法 可加工的材料 工具损耗率()金属去除率/mm3min-1 尺寸精度/mm 表面粗糙度 Ra/m主要适用范围最低平均 最低平均 最低平均 最低平均 超声加工 任何脆性材料0.1/10 150 0.030.005 0.630.16 从细小零件到1t超大型工件激光加工 任何材料不损耗 瞬
8、时去除率很高,平均去除率不高0.010.001 101.25精密加工小孔、窄缝及成形切割、刻蚀常用特种(tzhng)加工方法 的综合比较(3)第10页/共37页第十一页，共38页。加工方法 可加工的材料 工具损耗率()金属去除率/mm3min-1 尺寸精度/mm 表面粗糙度Ra/m主要适用范围最低平均 最低平均 最低平均 最低平均 电子束加工任何材料不损耗瞬时去除率很高,平均去除率不高0.030.005 0.630.16 在各种难加工材料上打微孔、切缝、蚀刻、暴光、焊接离子束加工很低/0.01微米/0.01 对零件表面进行超精密、超微量加工、抛光、蚀刻、搀杂、镀覆常用(chn yn)特种加工方
9、法 的综合比较(4)第11页/共37页第十二页，共38页。加工方法 可加工的材料 工具损耗率()金属去除率/mm3min-1 尺寸精度/mm 表面粗糙度 Ra/m主要适用范围最低平均 最低平均 最低平均 最低平均 水射流切割钢铁、石材不损耗 300 0.20.1 205 在各种难加工材料上打微孔、切缝、蚀刻、暴光、焊接快速成形 增材加工,无可比性0.3/0.1 10/5 对零件表面进行超精密、超微量加工、抛光、蚀刻、搀杂、镀覆常用(chn yn)特种加工方法 的综合比较(6)第12页/共37页第十三页，共38页。三、特种加工(ji gng)对机械制造工艺技术产生的影响一、提高了材料的可加工性
10、材料的可加工性不在与硬度、强度、韧 性、脆性等成直接关系(gun x)，对电火花、线切割加工而言，淬火钢比未淬火钢更易加工。特种加工方法使材料的可加工范围从普通材料发展到硬质合金、超硬材料和特殊材料。二、改变了零件的典型工艺路线 以前的典型工艺路线是先加工后淬火，特种加工的工艺路线是先淬火后加工第13页/共37页第十四页，共38页。三、改变了试制新产品的模式 特种加工可以直接加工出各种标准和非标准件，各种特殊、复杂的二次曲面体零件，省去设计制造相应刀具、夹具、量具、模具、工装，大大缩短了试制周期。快速(kui s)成型技术，成为试制新产品的必要也是重要手段。第14页/共37页第十五页，共38页
11、。四、特种加工对产品(chnpn)零件的结构设计带来很大的影响 各种复杂冲模过去采用拼镶结构,有了特种加工可以作成整体结构 花键的齿根加工,用拉削方法时,刀齿只能是清棱清角的齿根,电解加工时,非采用小圆角的齿根不可第15页/共37页第十六页，共38页。五、重新(chngxn)衡量传统的结构工艺性的好坏 过去认为工艺性很坏的小孔、窄缝等，因为有了特种加工方法，现代产品结构中可以大量采用六、特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段第16页/共37页第十七页，共38页。7-2 电火花加工(ji gng)电火花加工(ji gng)又称放电加工(ji gng)、电蚀加工(ji gng)(E1ectr
12、o Discharge Machining，简称EDM)，是一种利用脉冲放电产生的热能进行加工(ji gng)的方法。一、电火花加工(ji gng)的原理及特点第17页/共37页第十八页，共38页。第18页/共37页第十九页，共38页。2）可以加工特殊及复杂形状的零件 由于加工中工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别(tbi)适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。数控技术电火花加工可以简单形状的电极加工复杂形状零件。电火花加工(ji gng)的优点1）适合于难切削材料的加工 可以突破传
13、统切削加工对刀具的限制，实现用软的工具(gngj)加工硬韧的工件，甚至可以加工象聚晶金刚石、立方氮化硼一类超硬材料。目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此工具(gngj)电极较容易加工。第19页/共37页第二十页，共38页。3）主要用于加工金属(jnsh)等导电材料，一定条件下也可以加工半导体和非导体材料。4）加工表面微观形貌(xn mo)圆滑，工件的棱边、尖角处无毛刺、塌边；5）工艺灵活性大，本身有“正极性加工”（工件接电源正极）和“负极(fj)性加工”（工件接电源负极(fj)）加工之分；还可与其他工艺结合，形成复合加工，如与电解加工复合；第20页/共37页第二十一页，共38页。电火花加工(ji
14、 gng)的局限性1）一般加工速度较慢 安排工艺时可采用机械加工去除大部分余量，然后再进行电火花加工以求提高生产率。最近新的研究成果表明，采用特殊(tsh)水基不燃性工作液进行电火花加工，其生产率甚至高于切削加工。2）存在电极损耗和二次放电 电极损耗多集中在尖角或底面，最近的机床产品已能将电极相对损耗比降至0.1，甚至更小；电蚀产物在排除过程中与工具电极距离太小时会引起二次放电，形成加工斜度，影响成型精度。二次放电甚至会使得加工无法(wf)继续。3)主要用于加工金属等金属材料,一定条件下才可以加工半导体和非导体材料第21页/共37页第二十二页，共38页。电火花加工(ji gng)的基本规律(一
15、)加工精度的规律影响因素1、火花放电(hu hu fn din)间隙的大小及其一致性2、工具电极加工损耗大小及其稳定性3、机床的精度和刚度，工具电极的制造精度安装精度第22页/共37页第二十三页，共38页。（二）表面质量的规律(gul)1、表面(biomin)粗糙度2、表面(biomin)变质层（1）融化层（2）热影响层（3）显微裂纹3、表面(biomin)力学性能显微硬度及耐磨性，残余应力，耐疲劳性第23页/共37页第二十四页，共38页。三、工具(gngj)电极损耗的规律1、极性效应概念由于正负极性不同而电蚀量不一样的现象叫极性效应原因(yunyn)解释电子的质量和惯性均小，容易获得很高的加
16、速度和速度，在击穿放电的初始阶段就有大量的电子奔向正极，把能量传递给阳极，使电极材料迅速熔化和汽化；而正离子质量和惯性较大，启动和加速较慢，在击穿放电的初始阶段，大量的正离子来不及到达阴极表面，因而材料融化较少第24页/共37页第二十五页，共38页。2、电参数对电蚀量的影响(yngxing)单个脉冲的蚀除量与单个脉冲能量在一定范围内成正比关系3、金属材料热学性能对电蚀量的影响(yngxing)当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热愈高，电蚀量将减少，愈难加工，生产率也愈低4、工作液对电蚀量的影响(yngxing)第25页/共37页第二十六页，共38页。四、电火花线切割加
17、工(ji gng)1工作原理 电火花线切割加工是通过电极和工件之间脉冲放电时的电腐蚀作用(zuyng)，对工件进行加工的一种方法。如图 所示，工件接脉冲电源的正极，电极丝接负极，工件相对电极丝按预定的要求运动，从而使电极丝沿着所要求的切割线路进行电腐蚀，实现切割加工。第26页/共37页第二十七页，共38页。第27页/共37页第二十八页，共38页。五个优点(yudin)1、省掉了成型的工具电极2、可以(ky)加工微细异形孔、窄缝、复杂形状的工件3、加工量小，材料利用率高，生产率高4、电极丝单位长度损耗较小，对加工精度影响较小5、成本低，加工自动化程度高第28页/共37页第二十九页，共38页。第29页/共37页第三十页，共38页。滑枕式电火花成型(chngxng)机床第30页/共37页第三十一页，共38页。第31页/共37页第三十二页，共38页。电火花机床(jchung)图片(多轴)第32页/共37页第三十三页，共38页。龙门(ln mn)式电火花成型机床第33页/共37页第三十四页，共38页。电火花加工(ji gng)中心第34页/共37页第三十五页，共38页。脉冲(michng)电源第35页/共37页第三十六页，共38页。工作台第36页/共37页第三十七页，共38页。感谢您的观看(gunkn)。第37页/共37页第三十八页，共38页。