電火花加工論文

1、黃河科技學(xué)院論文電火花加工技術(shù)論文學(xué)院：黃河科技學(xué)院 學(xué)號(hào)：1303050004班級(jí)：13機(jī)電專升本 姓名： 李佳穎 電火花加工技術(shù)在模具行業(yè)應(yīng)用摘要：當(dāng)今世界，日新月異，各行各業(yè)都發(fā)展很快。其中材料科學(xué)的發(fā)展和機(jī)械行業(yè)的發(fā)展尤為迅速，這兩個(gè)行業(yè)的聯(lián)系也越來越緊密。其中，一個(gè)很具體的表現(xiàn)就是隨著材料科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，為了滿足一些特殊情況的需要，一大批具有高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性、能耐高溫等特殊性能的模具材料相繼產(chǎn)生，從而給傳統(tǒng)的帶來了許多新的困難與問題，用傳統(tǒng)的加工方法難以再滿足要求。如對具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件，如復(fù)雜的型腔，凹模型孔的模具采用傳統(tǒng)的切削方法就往往很難實(shí)現(xiàn)，因而人們在生產(chǎn)中研

2、究出了一些新的方法，并有一些已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。其中，電火花加工加工方法就是其中之一，其在模具制造工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于型孔及型腔的加工。關(guān)鍵字：電火花 應(yīng)用 加工引言 在模具工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，電火花加工是當(dāng)前模具加工的重要方法之一，并有著其它加工方法無可替代的優(yōu)點(diǎn)。電火花加工技術(shù)已取得了突破性的進(jìn)展。它是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的新工藝。對于為尋求向客戶在較短的交貨時(shí)間以較低的價(jià)格提供較高質(zhì)量的產(chǎn)品的模具生產(chǎn)商來說，電火花加工自動(dòng)化是一個(gè)很有吸引力的。選擇電火花加工技術(shù)作為特種加工領(lǐng)域的一門重要技術(shù)，本文從電火花加工技術(shù)發(fā)展的基本現(xiàn)狀、電火花的基本原理、特點(diǎn)、電火花加工的操作過程、電

3、火花加工新技術(shù)的發(fā)展等五個(gè)方面入手如實(shí)論述。一 加工原理及原理圖加工原理：電火花加工時(shí)，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水）中。工具電極由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙（0.010.05mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時(shí)條件下極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時(shí)間極短，致使能量高度集中（10107Wmm），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個(gè)小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時(shí)間，第二個(gè)脈沖又在另一極間最近點(diǎn)擊穿

4、放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時(shí)，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。二 電火花加工發(fā)展歷程 電火花加工是利用兩極見脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象，對材料進(jìn)行加工的方法。早在十九世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了電器開光的觸點(diǎn)開閉時(shí)，以為放電，使接觸部位燒蝕，造成接觸面的損壞。這種放電引起的電極燒蝕現(xiàn)象叫做電腐蝕。起初，電腐蝕被認(rèn)為是有害的，為減少和避免這種有害的電腐蝕，人們一直在研究電副食產(chǎn)生的原因和防止的辦法。當(dāng)人們掌握了它的規(guī)律之后，便創(chuàng)造條件，轉(zhuǎn)害為益，把電腐蝕用于生產(chǎn)中。研究結(jié)果表明，當(dāng)兩極產(chǎn)生放電

5、的過程中，放電通道瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熱，足以使電極材料表面局部熔化或汽化，并在一定條件下，熔化或汽化的部分能拋離電極表面，形成放電腐蝕的坑穴。二十世紀(jì)四十年代初，人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，在液體介質(zhì)中進(jìn)行重復(fù)性脈沖放電時(shí)，能夠?qū)?dǎo)電材料進(jìn)行尺寸加工，因此，創(chuàng)立了“電火花加工法”。電火花加工技術(shù)作為特種加工領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，最早應(yīng)用于二戰(zhàn)時(shí)期折斷絲錐取出時(shí)的加工。隨著人類進(jìn)入信息化時(shí)代，電加工技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，可控性更高，數(shù)字化程度更好。在中國電火花加工技術(shù)起步稍晚。根據(jù)中國的國情，實(shí)現(xiàn)電火花加工技術(shù)的原始創(chuàng)新是很困難的，只能采取引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的策略，因?yàn)檫@套系統(tǒng)集成了很多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，如計(jì)

6、算機(jī)的軟硬件、微電子、數(shù)控、電力半導(dǎo)體、機(jī)械技術(shù)、電氣技術(shù)等，是多方面、多學(xué)科集成的產(chǎn)品，是比較復(fù)雜的高科技產(chǎn)品。國內(nèi)現(xiàn)在顯然還沒有一個(gè)能夠獨(dú)立進(jìn)行原始創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)，因此注定要經(jīng)歷一個(gè)長時(shí)間痛苦的積淀過程，所以我認(rèn)為中國的電火花技術(shù)創(chuàng)新之路別無選擇。政府也越來越認(rèn)識(shí)到高校已經(jīng)不再是創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，必須依托企業(yè)才能實(shí)現(xiàn)。制造業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)。一個(gè)國家的發(fā)展終歸要落腳于制造業(yè)，因此作為基礎(chǔ)工業(yè)，制造業(yè)必定擁有永久的生命力，而電加工行業(yè)也不例外。隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，電加工技術(shù)也在進(jìn)步，至于一項(xiàng)技術(shù)能夠發(fā)展多久，也要看這個(gè)行業(yè)中的人怎樣去盡心敬業(yè)、鉆研并推進(jìn)它。眾所周知，模具也是一個(gè)國家發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)

7、，許多批量生產(chǎn)的產(chǎn)品都離不開模具，而電火花加工是制造模具的最主要技術(shù)之一。電火花加工仿形逼真以柔克剛，只要是導(dǎo)電的材料均可加工，而不受硬度、脆性、粘性等材料特性的限制，這是其他加工方法無法比擬的。電火花加工的另一個(gè)特點(diǎn)是可進(jìn)行精密微細(xì)加工，微小孔、異型腔等的微細(xì)加工是其他設(shè)備無法替代的。這些特點(diǎn)決從技術(shù)發(fā)展過程來看，電火花加工技術(shù)經(jīng)歷了手動(dòng)電火花加工、液壓伺服、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)等一系列過程?？刂葡到y(tǒng)也越來越復(fù)雜，從單軸數(shù)控到3軸數(shù)控、再到多軸聯(lián)動(dòng)。20世紀(jì)90年代初期，3軸電火花機(jī)在國內(nèi)還是空白，主要是從日本和瑞士引進(jìn)。后來國內(nèi)發(fā)展大概經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：首先制造主機(jī)，也就是機(jī)

8、械部分，相對較為簡單；此后是數(shù)控系統(tǒng)部分，可以理解為引進(jìn)；之后是整個(gè)電源，是消化階段。經(jīng)歷這三個(gè)階段之后是吸收，最后是再創(chuàng)新。對電火花加工而言，最核心的部分就是數(shù)控系統(tǒng)部分，當(dāng)然花費(fèi)的精力也最多。我認(rèn)為電火花成形機(jī)下一步的發(fā)展空間在精密微細(xì)和特殊材料兩個(gè)方面。特殊材料（如航空航天領(lǐng)域用的材料）專機(jī)，窄槽窄縫、異型腔的加工，精密模具等領(lǐng)域都是發(fā)展重點(diǎn)。在精加工方面，曾經(jīng)有過高速銑要代替電火花的傳言，現(xiàn)在證明這是不現(xiàn)實(shí)的?，F(xiàn)在粗加工、大電流的火花機(jī)又有回頭的趨勢，在家電、汽車很多行業(yè)中應(yīng)用。人類新開發(fā)出來的導(dǎo)電的特殊材料都可進(jìn)行放電加工，而高速銑通常很難實(shí)現(xiàn)。精密微細(xì)加工比如噴絲板等微小型零件都離

9、不開電火花加工；航空航天領(lǐng)域中很多零部件需要多軸聯(lián)動(dòng)電火花加工。我們國家在專用機(jī)型上有創(chuàng)新的能力，有很大的空間。三 電火花加工特點(diǎn)： 1.脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機(jī)械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。 2.脈沖放電持續(xù)時(shí)間極短，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴(kuò)散范圍小，材料受熱影響范圍校 3.加工時(shí)，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極校工具電極材料不需比工件材料硬，因此，工具電極制造容易。 4.可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。四 電火花加工的主要用途:1制造沖模、塑料模、鍛模和壓鑄模。

10、 2.加工小孔、畸形孔以及在硬質(zhì)合金上加工螺紋螺孔。3.在金屬板材上切割出零件。 4.加工窄縫。5.磨削平面和圓面。 6.其它（如強(qiáng)化金屬表面，取出折斷的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面復(fù)雜的零件等）。五 電火花加工分類按照工具電極的形式及其與工件之間相對運(yùn)動(dòng)的特征，可將電火花加工方式分為五類：利用成型工具電極，相對工件作簡單進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的電火花成形加工；利用軸向移動(dòng)的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺寸作軌跡運(yùn)動(dòng)，以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工；利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極，進(jìn)行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削；用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工；小孔加工、刻印、表

11、面合金化、表面強(qiáng)化等其他種類的加工。 電火花線切割加工：電火花線切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，簡稱WEDM），有時(shí)又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。加工原理工件安裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)通常由X軸和Y 軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（見圖）。工具電極（電極絲）為直徑0.02   加工原理0.3毫米的金屬絲,由走絲系統(tǒng)帶動(dòng)電極絲沿其軸向移動(dòng)。走絲方式有兩種：高速走絲，速度為910米秒，采用鉬絲作電極絲,可循環(huán)反復(fù)使用；低速走絲，速度小于10米分，電極絲采用銅絲

12、，只使用一次。脈沖電源加在工件與電極絲之間，一般工件接正極，電極絲接負(fù)極。工件與電極絲之間用噴嘴噴入工作液(乳化液、去離子水等)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)預(yù)先輸入的工作程序輸出相應(yīng)的信息，使工作臺(tái)作相應(yīng)的移動(dòng)，工件與電極絲靠近。當(dāng)兩者接近到適當(dāng)距離時(shí)(一般為0.010.04毫米)便產(chǎn)生火花放電，蝕除金屬。金屬被蝕除后工件與電極絲之間的距離加大，控制系統(tǒng)根據(jù)這一距離的大小和預(yù)先輸入的程序，不斷地發(fā)出進(jìn)給信號(hào)，使加工過程持續(xù)進(jìn)行。 電火花加工的特點(diǎn)電火花線切割加工除具有電火花加工的基本特點(diǎn)外，還有一些其他特點(diǎn)：不需要制造形狀復(fù)雜的工具電極，就能加工出以直線為母線的任何二維曲面。能切割0.05毫米左右的窄縫。加

13、工中并不把全部多余材料加工成為廢屑，提高了能量和材料的利用率。在電極絲不循環(huán)使用的低速走絲電火花線切割加工中，由于電極絲不斷更新，有利于提高加工精度和減少表面粗糙度。電火花線切割能達(dá)到的切割效率一般為2060毫米2分，最高可達(dá)300毫米2分；加工精度一般為±0.01±0.02毫米,最高可達(dá)±0.004毫米；表面粗糙度一般為R2.51.25微米,最高可達(dá)R0.63微米；切割厚度一般為4060毫米，最厚可達(dá)600毫米。 電火花線切割加工主要用于（1）模具加工（2）電火花成型加工用電級(jí)的加工（3） 直紋曲面的加工（4）各種零件的加工六 電火花加工技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用由

14、于模具工業(yè)的迅速發(fā)展，為了滿足一些特殊情況的需要，一大批具有高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性、能耐高溫等特殊性能的模具材料相繼產(chǎn)生，從而給傳統(tǒng)的金屬切削加工帶來了許多新的困難與問題，用傳統(tǒng)的加工方法難以再滿足要求，這時(shí)，電火花加工技術(shù)就被廣泛應(yīng)用與模具加工。隨著電火花加工技術(shù)運(yùn)用于模具工業(yè)，對傳統(tǒng)的模具加工工藝產(chǎn)生了很大的影響，改變了模具加工工藝流程。常規(guī)的加工方法是在退火后進(jìn)行銑削加工；然后進(jìn)行熱處理、磨削或電火花加工；最后手工打磨、拋光，加工周期很長。沖模時(shí)常因淬火變形或開裂而導(dǎo)致報(bào)廢。而電火花加工技術(shù)可以加工淬火后的模板，避免熱變形弊病和鑲拼結(jié)構(gòu)，既簡化了模具結(jié)構(gòu)，又能提高模具強(qiáng)度與壽命。

15、電火花改性技術(shù)在模具表面有很大的應(yīng)用，為改進(jìn)模具表面的質(zhì)量，利用電火花脈沖放電產(chǎn)生高溫的工作原理，用硬質(zhì)合金如YG8等做電極材料，將硬質(zhì)合金材料熔滲到模具及易損件的工作面上，形成一層高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨、高耐溫、又不剝離的硬質(zhì)白色合金強(qiáng)化層，改變表面的物理、化學(xué)性能，是對模具進(jìn)行表面處理非常有效的方法。電火花強(qiáng)化層是電極和工件材料在放電的瞬間在高溫高壓條件下重新合金化，而形成的新合金層，不是電極材料簡單的涂覆和堆積。合金層與基體金屬之間具有氮元素等的擴(kuò)散層，與基體結(jié)合牢固，極耐沖擊。強(qiáng)化處理時(shí)，由于放電時(shí)間很短，放電點(diǎn)的面積又很小，放電的熱作用只發(fā)生在工件表面的微小區(qū)域，而整個(gè)工件仍處于常溫

16、狀態(tài)或升溫較低，工件處于冷態(tài)，時(shí)間短，不會(huì)產(chǎn)生退火或熱變形。電火花改性是在空氣或液體介質(zhì)中進(jìn)行的。它既可以作用在零件的局部表面，也可對一般幾何形狀的平面或曲面進(jìn)行改性，比如刀具、模具、機(jī)械零件等。電極材料可以根據(jù)用途自由選擇，在修復(fù)己磨損的機(jī)器零件時(shí)，可采用碳元素、紫銅、黃銅等材料作為電極，這些材料來源比較廣，而且材料消耗量也很少。可通過對電氣參數(shù)的調(diào)節(jié)和改性時(shí)間的控制來獲得不同厚度和表面粗糙度的改性層。操作方法容易掌握，不需要技術(shù)等級(jí)高的操作人員。它可以用少量材料起到大量、昂貴的整體材料難以達(dá)到的效果，既能提高產(chǎn)品的硬度、耐磨性及高溫紅硬性等性能，顯著提高產(chǎn)品的使用壽命，又能大大減少貴重材料

17、的消耗，降低生產(chǎn)或維修成本。七 機(jī)床性能特征 1.自適應(yīng)放電加工控制 2.定時(shí)高速抬刀和抬刀高度控制 3.主軸定點(diǎn)控制、放電間隙檢測 4.油位控制 5.防火控制 6.自動(dòng)報(bào)警安全裝置 7.防積碳功能 8.CNC系統(tǒng)，觸摸屏輸入，手控盒操作。 9.工件在機(jī)自動(dòng)測量 10.超精面加工 11.超精邊加工 12.X、Y、Z軸進(jìn)口松下伺服系統(tǒng)。 13.不銹鋼材料耐磨包邊設(shè)計(jì) 14.最小電極損耗0.10% 15.最佳表面粗糙度Ra0.2um 16.最高生產(chǎn)效率500 mm3/min（標(biāo)配）1000 mm3/min（選配） 17.最小驅(qū)動(dòng)單位1um 其基本物理原理是自由正離子和電子在場中積累，很快形成一個(gè)被

18、電離的導(dǎo)電通道。在這個(gè)階段，兩板間形成電流。導(dǎo)致粒子間發(fā)生無數(shù)次碰撞，形成一個(gè)等離子區(qū)，并很快升高到8000到12000度的高溫，在兩導(dǎo)體表面瞬間熔化一些材料，同時(shí)，由于電極和電介液的汽化，形成一個(gè)氣泡，并且它的壓力規(guī)則上升直到非常高。然后電流中斷，溫度突然降低，引起氣泡內(nèi)向爆炸，產(chǎn)生的動(dòng)力把溶化的物質(zhì)拋出彈坑，然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結(jié)成小的球體，并被電介液排走。然后通過NC控制的監(jiān)測和管控，伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行，使這種放電現(xiàn)象均勻一致，從而達(dá)到加工物被加工，使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。 電火花機(jī)床組成特性 機(jī)床特性： · 機(jī)床主軸采用各種名牌線性滑軌，行程流暢。 · XY 滑軌采用 V 型與平面設(shè)計(jì)，并使用 TURCITE-B 耐磨片于重壓下滑動(dòng)輕巧、精度特佳。 · XY 軸均采用滾珠螺桿，傳動(dòng)輕巧，使用方便。 · 主軸管為高級(jí)合金鋼，精度加工，確保最佳加工精度。八 電火花加工的質(zhì)量控制1)影響材料放電腐蝕的主要因素：1、極性效應(yīng)2、電參數(shù)對電蝕量的影響3、金屬材料熱學(xué)常數(shù)對電蝕量的影響4、工作液對電蝕量的影響5、其它因素2)電火花加工的加工速度和工具的損耗速度：1、加工速度2、工具相對損耗（1）極性選擇