chap電火花加工實用實用教案

1、第一節(jié) 電火花加工(ji gng)(ji gng)基本原理、特點、分類和應(yīng)用范圍電火花加工(ji gng)原理電火花加工(ji gng)的特點電火花加工分類和應(yīng)用范圍第1頁/共103頁第一頁，共104頁。一、電火花加工(ji gng)原理 電火花加工又稱放電加工（Electrical Discharge Machining 簡稱EMD）。它是在加工過程中,使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電,靠放電時產(chǎn)生的局部、瞬時的高溫將金屬(jnsh)蝕除下來。這種利用火花放電產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對金屬(jnsh)材料進(jìn)行加工的方法叫電火花加工。第2頁/共103頁第二頁，共104頁。電火花加工(ji gng

2、)的基本條件作為工具和工件的兩個電極應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙并在加工過程中保持(boch)這一間隙；放電時間應(yīng)該十分短促，使電熱來不及傳導(dǎo)擴(kuò)散，把放電熱量局部限在很小的范圍內(nèi)。為了得到一定的加工精度，放電通道截面應(yīng)盡可能壓縮到最小值，使放電能量高度集中；同時蝕除屑要能迅速排除，放電停止后要迅速恢復(fù)電極間隙的絕緣能力(消電離)，以防電弧放電；輸運(yùn)到工件表面處的能量要足夠大，即放電通道要有足夠的電流密度，以保證一定的生產(chǎn)能力。第3頁/共103頁第三頁，共104頁。第4頁/共103頁第四頁，共104頁。二、電火花加工(ji gng)的特點可以加工任何硬、脆、韌、軟、高溶點的導(dǎo)電材料，材料的可加工性主要取決于材

3、料的導(dǎo)電性及熱學(xué)特性，如：熔點、沸點（汽化點）、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)，電阻率等，幾乎與其力學(xué)性能無關(guān)，且在一定條件下，還可加工半導(dǎo)體材料和非導(dǎo)體材料；加工中工具電極和工件不直接接觸，沒有機(jī)械加工的切削力，因此適宜加工低剛度工件及微細(xì)(wix)加工，同時可以簡單地將工具電極的形狀復(fù)制到工件上，因此特別適用于復(fù)雜表面形狀工件的加工；當(dāng)脈沖放電的持續(xù)時間很短時，放電時所產(chǎn)生的熱量來不及擴(kuò)散，減小材料被加工表面的熱影響層，提高材料加工后的表面質(zhì)量，還適合加工熱敏感性較強(qiáng)的材料；脈沖參數(shù)可以在一個較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可以在同一臺機(jī)床上連續(xù)進(jìn)行粗、半精及精加工；5。 直接利用電能進(jìn)行加工，便于實現(xiàn)自動化。第5頁

4、/共103頁第五頁，共104頁。 （1）可以加工難以用金屬切削方法加工的零件,不受材料硬度影響。 （2）由于工具電極與工件電極不直接接觸,沒有機(jī)械切削力。所以在制作工具電極時不必考慮其受力特性,工具電極可以做的十分微細(xì),能進(jìn)行微細(xì)加工和復(fù)雜型面加工。（3）電火花加工是通過脈沖(michng)放電來蝕除金屬材料的,而脈沖(michng)電源的參數(shù)隨時可調(diào),因此在同一情況下,只需調(diào)整電參數(shù)即可切換粗、半精、精、超精加工。1.電火花加工(ji gng)的優(yōu)點：第6頁/共103頁第六頁，共104頁。2.電火花加工(ji gng)的局限性：(1)電火花加工生產(chǎn)(shngchn)效率低。(2)被加工的工件

5、只能是導(dǎo)體(3)存在電極損耗,這就影響了成型精度(4)加工表面有變質(zhì)層。(5)加工過程必須在工作液中進(jìn)行。電火花加工時放電部位必須在工作液中,否則將引起異常放電。(6)線切割加工有厚度極限。.。第7頁/共103頁第七頁，共104頁。三、電火花加工的分類和發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀采用成型工具電極進(jìn)行仿形電火花加工(ji gng)的方法根據(jù)目前電火花設(shè)備使用情況(qngkung)來分,可分為3大類:1.電火花成型加工2.電火花線切割加工3.其他類型電火花加工利用金屬線作為電極對工件進(jìn)行切割的方法如電火花磨削加工、電火花回轉(zhuǎn)加工、電火花研磨、珩磨以及金屬電火花表面強(qiáng)化、刻字等第8頁/共103頁第八頁，共

6、104頁。第9頁/共103頁第九頁，共104頁。電火花加工的發(fā)展(fzhn)概況國外電火花加工(ji gng)的發(fā)展 目前計算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,電火花加工實現(xiàn)了數(shù)控化和無人化。美國、日本的一些電火花加工設(shè)備生產(chǎn)公司依靠其精密機(jī)械制造的雄厚實力,通過兩軸、三軸和多軸數(shù)控系統(tǒng)、自動工具交換系統(tǒng)及采用多方向伺服的平動、搖動方案,解決了電火花加工技術(shù)中一系列實質(zhì)性的問題。隨著具有高精度、高剛度、高自動化、高加工表面粗糙度的機(jī)床(jchung)不斷出現(xiàn),使加工的功能及范圍不斷擴(kuò)大。如今,在國際上,電火花加工可以加工大至數(shù)十噸重的模具和零件,小至只有幾微米的微孔。 在電火花線切割方面,目前已過渡到

7、全面計算機(jī)控制的階段。變截面三維圖形的線切割工藝、自動穿絲系統(tǒng)及鏡面線切割技術(shù)都已達(dá)到了實用化階段。第10頁/共103頁第十頁，共104頁。我國電火花加工(ji gng)的發(fā)展 20世紀(jì)50年代初期,我國開始研究和試制電火花鍍敷設(shè)備,即把硬質(zhì)合金用電火花工藝鍍敷在高速鋼金屬切削刀具和冷沖模刃口上,提高金屬切削刀具和模具的使用壽命。同時我國還成功研制了電火花穿孔機(jī),并廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)噴嘴小孔的加工。 60年代初,上?？茖W(xué)院電工研究所成功研制了我國第一臺靠模仿形電火花線切割機(jī)床。隨后又出現(xiàn)了具有我國特色的冷沖模工藝,即直接采用凸模打凹模的方法,使凸凹模配合的均勻性得到了保證,大大簡化了工藝過程。

8、60年代末,上海電表廠張維良工程師在陽極切割的基礎(chǔ)上發(fā)明了我國獨有的高速走絲線切割機(jī)床。上海復(fù)旦大學(xué)研制出電火花線切割數(shù)控系統(tǒng)。 70年代隨著電火花工藝裝備的不斷進(jìn)步,電火花型腔模具成型加工工藝已經(jīng)成熟。線切割工藝也從加工小型冷沖模發(fā)展到可以加工中型和較大型模具。切割厚度不斷增加,加工精度也不斷提高。 80年代以來計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展,電火花加工也引進(jìn)了數(shù)控技術(shù)和電腦編程技術(shù),數(shù)控系統(tǒng)的普及(pj),使人們從繁重、瑣碎的編程工作中解放出來,極大的提高了效率。返回(fnhu)本章目錄返回首頁第11頁/共103頁第十一頁，共104頁。第二節(jié) 電火花加工(ji (ji gng)gng)機(jī)理極間介質(zhì)的電

9、離(dinl)、擊穿、形成放電通道介質(zhì)熱分解、電極材料熔化(rnghu)、氣化熱膨脹電極材料的拋出極間介質(zhì)的消電離第12頁/共103頁第十二頁，共104頁。1) 極間介質(zhì)的電離、擊穿、形成放電(fng din)通道 放電通道是有大量帶正電和負(fù)電的粒子以及中型粒子組成,帶電粒子高速運(yùn)動,相互(xingh)碰撞,產(chǎn)生大量熱能,使通道溫度升高,通道中心溫度可達(dá)到10000攝氏度以上。由于放電開始階段通道截面很小,而通道內(nèi)有高溫?zé)崤蛎浶纬傻膲毫Ω哌_(dá)幾萬帕,高溫高壓的放電通道急速擴(kuò)展,產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時還伴隨著光效應(yīng)和聲效應(yīng),這就形成了肉眼所能看到的電火花。第13頁/共103頁

10、第十三頁，共104頁。2) 介質(zhì)(jizh)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹 液體介質(zhì)被電離、擊穿,形成放電通道后,通道間帶負(fù)電的粒子奔向正極,帶正電的粒子奔向負(fù)極,粒子間相互撞擊,產(chǎn)生大量的熱能,使通道瞬間達(dá)到很高的溫度。通道高溫首先使工作液汽化(qhu),進(jìn)而氣化,然后高溫向四周擴(kuò)散,使兩電極表面的金屬材料開始融化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸汽瞬間體積猛增,形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時,可以看到工件與工具電極間有冒煙現(xiàn)象并聽到輕微的爆炸聲。第14頁/共103頁第十四頁，共104頁。3) 電極(dinj)材料的拋出 正負(fù)電極間產(chǎn)生的電火花現(xiàn)象,使放電通道產(chǎn)生高溫高壓。通道

11、中心的壓力最高,工作液和金屬汽化后不斷向外膨脹,形成內(nèi)外瞬間壓力差,高壓力處的熔融金屬液體和蒸汽被排擠,拋出放電通道,大部分被拋入到工作液中。加工中看到的桔紅色火花就是(jish)被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。第15頁/共103頁第十五頁，共104頁。4) 極間介質(zhì)(jizh)的消電離 在電火花放電加工過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物如果來不及排除和擴(kuò)散,那么產(chǎn)生的熱量將不能及時傳出,使該處介質(zhì)局部過熱,局部過熱的工作液高溫分解,結(jié)碳,使加工無法進(jìn)行,并燒壞電極。因此為了保證電火花加工過程的正常進(jìn)行,在兩次放電之間必須(bx)有足夠的時間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排除,恢復(fù)放電通道的絕緣性,使工作液介質(zhì)消電離。第1

12、6頁/共103頁第十六頁，共104頁。第17頁/共103頁第十七頁，共104頁。 實際上,電火花加工的過程(guchng)遠(yuǎn)比上述復(fù)雜,它是電力、磁力、熱力、流體動力、電化學(xué)和膠體化學(xué)等綜合作用的過程(guchng)。到目前為止,人們對電火花加工過程(guchng)的了解還有限,需要進(jìn)一步研究。返回(fnhu)本章目錄返回(fnhu)首頁第18頁/共103頁第十八頁，共104頁。第三節(jié) 電火花加工(ji (ji gng)gng)機(jī)床國產(chǎn)電火花穿孔、成型加工機(jī)床的型號(xngho)規(guī)格電火花加工機(jī)床(jchung)的組成部分第19頁/共103頁第十九頁，共104頁。一、國產(chǎn)電火花穿孔(chunk

13、ng)、成形加工機(jī)床的型號規(guī)格 1985年起國家把電火花穿孔、成形加工(ji gng)機(jī)床定名為D71系列，其型號表示方法如下：D 71 32機(jī)床工作臺面寬度(320mm)的1/10電火花穿孔、成形加工機(jī)床電加工機(jī)床(如為數(shù)控電加工機(jī)床，則在后加)第20頁/共103頁第二十頁，共104頁。電火花穿孔成形(chn xn)機(jī)床分類按大小(dxio)可分按數(shù)控程度(chngd)分按精度等級分按工具的伺服進(jìn)給系統(tǒng)的類型分大型D7163以上中型D7125-7163小型D7125以下非數(shù)控單軸數(shù)控三軸數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)精度型高精度型液壓進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給直/交流伺服電機(jī)進(jìn)給第21頁/共103頁第二十一頁，共104頁。

14、二、電火花加工機(jī)床(jchung)的組成部分 電火花穿孔、成型加工機(jī)床基本組成部分： 脈沖電源、自動(zdng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)、主機(jī)部分。(見P32圖227)第22頁/共103頁第二十二頁，共104頁。第23頁/共103頁第二十三頁，共104頁。向XYZ向向工作液箱工作液工具電極工件電極數(shù)控系統(tǒng)及電源柜脈沖電源軸伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)第24頁/共103頁第二十四頁，共104頁。1 1、機(jī)床(jchung)(jchung)本體用來支承工具(gngj)電極及工件，保證它們之間的相對位置，并實現(xiàn)電極在加工過程中穩(wěn)定的進(jìn)給運(yùn)動。功用(gngyng)：組成：床身、立柱、主軸頭

15、、工作臺、工作液槽等第25頁/共103頁第二十五頁，共104頁。 床身和立柱是一個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由它確保電極(dinj)與工作臺、工件之間的相對位置。立柱式、龍門式、滑枕式、搖臂式等布局形式。 床身和立柱(l zh)第26頁/共103頁第二十六頁，共104頁。 工作臺 工作臺主要用來支撐和裝夾工件，它分為上、下兩層（上溜板和下溜板）。在實際加工中，通過轉(zhuǎn)動縱橫絲杠來改變電極與工件的相互(xingh)位置。工作臺上面還裝有工作液槽，使電極和被加工件浸泡在工作液里，起到冷卻、排屑作用。第27頁/共103頁第二十七頁，共104頁。 主軸頭是電火花穿孔(chunkng)、成形加工機(jī)床的一個關(guān)鍵部件，它由伺

16、服進(jìn)給機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向和防扭機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)三部分組成。 主軸(zhzhu)頭 主軸頭應(yīng)具備的條件：有一定的軸向和側(cè)向剛度及精度；有足夠的進(jìn)給和回生速度；主軸運(yùn)動的直線性和防扭轉(zhuǎn)(nizhun)性能好；靈敏度高、無爬行；具備合理的承載電極質(zhì)量的能力。第28頁/共103頁第二十八頁，共104頁。 主軸頭及工作臺主要(zhyo)附件1）可調(diào)節(jié)工具(gngj)電極角度的夾頭2）平動(pngdng)頭3）油杯第29頁/共103頁第二十九頁，共104頁。 加工前需要調(diào)節(jié)裝在主軸下面的工具電極到工件基準(zhǔn)面垂直；在加工型孔或型腔時，還需在水平面內(nèi)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)動一個角度(jiod)，使工具電極的截面形狀與工件型孔或型腔預(yù)

17、定位置一致。1）可調(diào)節(jié)工具電極(dinj)角度的夾頭第30頁/共103頁第三十頁，共104頁。平動頭為解決(jiju)修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而設(shè)計的；是一個使裝在其上的電極能產(chǎn)生向外機(jī)械補(bǔ)償動作的工藝附件。2）平動(pngdng)頭平動頭的動作原理利用偏心(pinxn)機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過平動軌跡保持機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為電極上每一貫質(zhì)點都能圍繞其原始位置在水平內(nèi)作小圓周運(yùn)動，許多小圓的外包絡(luò)線就形成加工表面。第31頁/共103頁第三十一頁，共104頁。第32頁/共103頁第三十二頁，共104頁。第33頁/共103頁第三十三頁，共104頁。為實現(xiàn)工作液沖油或抽油強(qiáng)迫循環(huán)(xnhun)的一個主要

18、附件，其側(cè)壁和底邊上開有沖油和抽油孔。3）油杯第34頁/共103頁第三十四頁，共104頁。2 2、電火花加工用的脈沖(michng)(michng)電源 電火花加工用的脈沖(michng)電源的作用就是把直流或工頻交流電轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖(michng)電流，提供電火花加工所需要的放電能量。第35頁/共103頁第三十五頁，共104頁。 對脈沖電源(dinyun)的要求有一定的脈沖放電能量，保證一定的生產(chǎn)率；峰值電流、脈寬、脈間等主要參數(shù)要有較寬的調(diào)節(jié)范圍以適應(yīng)粗、半精、精加工的需要；輸出電壓應(yīng)適當(dāng)可調(diào)，脈沖波形有一定的選擇余地或能適當(dāng)組合以滿足不同工件與工件材料的加工要求；工作性能穩(wěn)定可

19、靠，結(jié)構(gòu)簡單，操作和維修(wixi)方便；第36頁/共103頁第三十六頁，共104頁。RC線路脈沖(michng)電源第37頁/共103頁第三十七頁，共104頁。晶體管式脈沖(michng)電源第38頁/共103頁第三十八頁，共104頁。由晶體管脈沖(michng)電源派生的一些脈沖(michng)電源高低壓復(fù)合(fh)脈沖電源第39頁/共103頁第三十九頁，共104頁。多回路(hul)脈沖電源第40頁/共103頁第四十頁，共104頁。等脈沖(michng)電源第41頁/共103頁第四十一頁，共104頁。高頻(o pn)分組和梳形波脈沖電源第42頁/共103頁第四十二頁，共104頁。自選加工(

20、ji gng)規(guī)準(zhǔn)電源和智能化、自適應(yīng)控制電源第43頁/共103頁第四十三頁，共104頁。3 3、電火花加工(ji gng)(ji gng)的伺服進(jìn)給、控制系統(tǒng) 任何典型的電火花加工(ji gng)機(jī)床，都有控制火花放電間隙的伺服進(jìn)給系統(tǒng)。此外，在數(shù)控機(jī)床中，還有控制工具電極和工件相對運(yùn)動的數(shù)控系統(tǒng)。第44頁/共103頁第四十四頁，共104頁。電火花加工(ji gng)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)1)有較廣的速度調(diào)節(jié)(tioji)跟蹤范圍2)有足夠的靈敏度和快速形3)穩(wěn)定性要好、抗干擾、超調(diào)量要小要求(yoqi)第45頁/共103頁第四十五頁，共104頁。 電火花加工時工具電極(dinj)和工件間“不接觸”

21、，火花放電時需通過自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持一定的放電間隙；車、鉆、磨削時是接觸加工，靠切削力把多余的金屬切除，因此進(jìn)給系統(tǒng)是剛性的等速的，一般不需要自動調(diào)節(jié)。特點(tdin)第46頁/共103頁第四十六頁，共104頁。 間隙蝕除特性(txng)曲線和進(jìn)給調(diào)速特性(txng)曲線（圖221）第47頁/共103頁第四十七頁，共104頁。按執(zhí)行元件(yunjin)大致可分為：電液壓式（噴嘴(pnzu)擋板式）步進(jìn)電機(jī)寬調(diào)速力矩電機(jī)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)自動(zdng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成（圖222）第48頁/共103頁第四十八頁，共104頁。放電間隙(伺服參考電壓)自動(zdng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成

22、（圖222）第49頁/共103頁第四十九頁，共104頁。電火花加工(ji gng)的數(shù)控系統(tǒng) 電火花加工(ji gng)單軸數(shù)控系統(tǒng)電火花加工(ji gng)多軸數(shù)控系統(tǒng)第50頁/共103頁第五十頁，共104頁。4、電火花加工(ji gng)的工作液循環(huán)過濾系統(tǒng) 電火花加工的工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)包括：工作液泵、容器(rngq)、電機(jī)、過濾裝置、油杯、管道、閥門以及測量儀表等。第51頁/共103頁第五十一頁，共104頁。返回(fnhu)本章目錄返回(fnhu)首頁第52頁/共103頁第五十二頁，共104頁。第四節(jié) 電火花加工(ji gng)工藝及基本規(guī)律影響(yngxing)金屬蝕除率(生產(chǎn)率)的

23、主要因素電火花的加工(ji gng)速度和工具電極的損耗速度影響加工精度的主要因素電火花加工的表面質(zhì)量第53頁/共103頁第五十三頁，共104頁。一、影響金屬(jnsh)(jnsh)蝕除率( (生產(chǎn)率) )的主要因素主要有：極性效應(yīng)與覆蓋效應(yīng)、電參數(shù)、熱學(xué)(rxu)常數(shù)、工作液及其它。1.極性效應(yīng)(xioyng)與覆蓋效應(yīng)(xioyng)正、負(fù)極性加工：加工時以工件為準(zhǔn)，工件接脈沖電源的正極稱正極性加工；反之稱負(fù)極性加工。 在電火花加工的過程中,無論是正極還是負(fù)極,都會收到不同程度的電蝕.即使是相同的材料,正負(fù)電極的電蝕量也同的，這種單純由于正,負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。

24、 第54頁/共103頁第五十四頁，共104頁。當(dāng)采用窄脈沖精加工(ji gng)時，應(yīng)選正極性加工(ji gng)；當(dāng)采用長脈沖粗加工(ji gng)時，應(yīng)選負(fù)極性加工(ji gng)。覆蓋和鍍覆效應(yīng)(xioyng)可保護(hù)電極，降低蝕除速度。第55頁/共103頁第五十五頁，共104頁。2.電參數(shù)(cnsh)對蝕除率的影響 所謂(suwi)電參數(shù)是指脈沖寬度ti（或放電時間te ）、脈沖間隔to、峰值電壓ui 、峰值電流ie等。 其中實際起作用的是放電時間te 和放電峰值電流ie ，兩者的乘積(chngj)表征著單個脈沖的能量EM ， EM 大，蝕除率就高。但脈沖間隔to過大，會減少每秒鐘的放電

25、次數(shù)，從而降低平均蝕除率。 因此，蝕除率（生產(chǎn)率）正比于脈沖頻率f、 放電時間te 、峰值電流ie；反比于脈沖間隔to。第56頁/共103頁第五十六頁，共104頁。3.金屬材料熱學(xué)常數(shù)(chngsh)對蝕除率的影響 所謂熱學(xué)常數(shù)是指該材料的熔點(rngdin)、沸點（氣化點）、熱導(dǎo)率、比熱容、融化熱、氣化熱等。第57頁/共103頁第五十七頁，共104頁。b.使熔化的金屬材料(cilio)繼續(xù)升溫至沸點，該熔融金屬比容熱為每克材料(cilio)升高所需熱量；c.使金屬蒸氣繼續(xù)(jx)加熱成過熱蒸氣，該蒸氣金屬的比容熱為每克金屬蒸氣升高所需熱量；（1）比容熱：a.使金屬材料溫升至熔點(rngdin

26、)，該金屬材料得比容熱為每克金屬材料升高所需熱量；（）熔化熱：（）氣化熱：（）其它：即：每熔化克材料所需的熱量。即：使熔化金屬氣化，每氣化克材料所需的熱量。如：熔點、沸點（氣化點）、熱導(dǎo)率等。第58頁/共103頁第五十八頁，共104頁。顯然，當(dāng)脈沖(michng)放電能量相同時：金屬的熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱越高，電蝕量將愈小，金屬難加工；熱導(dǎo)率愈大的金屬，相應(yīng)地也降低了本身的蝕除量。各種金屬材料電火花加工(ji gng)的難易程度依次為：鎢、銅、銀、鉬、鋁、鉭、鉑、鐵、鎳、不銹鋼、鈦。第59頁/共103頁第五十九頁，共104頁。結(jié)論(jiln)：當(dāng)單個脈沖能量一定時，脈沖電流幅值愈

27、?。}寬愈長），散熱多，電蝕量減?。环粗?，脈沖電流幅值愈大（脈寬愈短），散熱少，拋出(po ch)材料中氣化部分比例增加，電蝕量也會降低。 電極材料的蝕除量與材料熱學(xué)(rxu)常數(shù)、脈寬、單個脈沖能量有關(guān)。第60頁/共103頁第六十頁，共104頁。4.工作液對蝕除率的影響(yngxing) 只有絕緣介質(zhì)才能產(chǎn)生火花擊穿且放電結(jié)束后迅速恢復(fù)間隙(jin x)絕緣狀態(tài)，絕緣強(qiáng)度比較高的液體介質(zhì)，可以在較小電極間隙(jin x)下?lián)舸瑥亩岣叻滦途龋?火花放電受液體介質(zhì)的壓縮和放電磁場的壓縮，放電通道截面積很小，電流密度高度集中，提高了生產(chǎn)率和加工精度； 在脈沖放電作用下，液體介質(zhì)急劇蒸發(fā)，產(chǎn)生

28、局部高壓有利于金屬和電蝕產(chǎn)物的排出；液體介質(zhì)冷卻電極，防止熱變形，冷卻的介質(zhì)又使電流密度加大，能量更加集中； 絕緣恢復(fù)得快得液體介質(zhì)有助于減少放電后殘留離子，避免電弧放電。 電火花加工一般在液體介質(zhì)(jizh)中進(jìn)行。液體介質(zhì)(jizh)通常叫做工作液。工作液具有絕緣、壓縮通道、產(chǎn)生局部高壓、冷卻、消電離等作用。 。第61頁/共103頁第六十一頁，共104頁。電火花成型(chngxng)加工時常采用油類工作液。粗加工時選用介電性能、粘度大的機(jī)油；半精、精加工時選用粘度小、滲透性好的煤油。由上述分析可知(k zh)：工作液對電蝕量和加工精度的影響很大。介電性能好，密度(md)和粘度大的工作液有利

29、于壓縮通道，提高放電能量密度(md)，強(qiáng)化電蝕產(chǎn)物拋出。但粘度大又不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響正常放電。第62頁/共103頁第六十二頁，共104頁。其它(qt)?？傊河绊懖牧戏烹?fng din)腐蝕的因素時多方面的，需綜合分析。5.其它(qt)因素 加工過程的穩(wěn)定性； 電極材料；第63頁/共103頁第六十三頁，共104頁。二、電火花的加工(ji (ji gng)gng)速度和工具電極的損耗速度1.加工(ji gng)速度 指單位時間（min）內(nèi)從工件上蝕除加工下來的金屬體積（mm3），稱體積加工速度，用w或w （mm3min ）；為測量方便(fngbin)也可用質(zhì)量加工速度，用m（g min

30、 ）。所以加工速度也稱生產(chǎn)率。電火花成形加工的加工速度分別為： 粗加工時：Ra10-20時，w 2001000mm3/min； 半精加工時：Ra2.5-100時，w 20100mm3/min； 精加工時： Ra0.32-2.5時，w 10mm3/min 。加工速度與加工電流有關(guān),電火花成形加工每安培加工電流的加工速度為10mm3/min 。 第64頁/共103頁第六十四頁，共104頁。相對(xingdu)損耗或損耗比（損耗率）%： 工具(gngj)電極相對損耗速度和損耗比 損耗速度單位時間（min）內(nèi)從工具電極上損耗金屬體積（mm3），用E或EW （ mm3 min ）；也可用質(zhì)量(zhlin

31、g)計算，用Em（g min ）。E 100%=w1% 的電火花加工稱低損耗加工；0.1% 的電火花加工稱無損耗加工。第65頁/共103頁第六十五頁，共104頁。第66頁/共103頁第六十六頁，共104頁。正確(zhngqu)地選擇極性 為降低工具電極的相對(xingdu)損耗，必須很好地利用電火花加工過程中的各種效應(yīng)，主要包括：極性效應(yīng)、吸附效應(yīng)、傳熱效應(yīng)等及其相互影響。 一般來說，在短脈沖精加工時采用(ciyng)正極性加工（即工件接電源正極）；而在長脈沖粗加工時則采用(ciyng)負(fù)極性加工（即工件接電源負(fù)極） 。第67頁/共103頁第六十七頁，共104頁。 利用(lyng)吸附效應(yīng) 炭

32、黑膜只能在正極表面形成，要利用吸附效應(yīng)必須(bx)采用負(fù)極性加工。 研究表明，當(dāng)峰值電流和脈間一定時，炭黑膜厚度隨脈寬增加而增厚；當(dāng)脈寬和峰值電流一定時，炭黑膜厚度隨脈間增加而減薄。 要利用(lyng)吸附效應(yīng)還與沖、抽油的影響有關(guān)。第68頁/共103頁第六十八頁，共104頁。 利用(lyng)傳熱效應(yīng) 若工具電極的導(dǎo)熱性能比工件的好，如采用較大的脈沖寬度和較小的脈沖電流進(jìn)行加工，傳熱效應(yīng)可使工具電極表面溫度低而減少(jinsho)損耗，工件電極由于溫度升得較高而蝕除快。第69頁/共103頁第六十九頁，共104頁。 選用(xunyng)合適的材料 常用的工具電極材料：紫銅、石墨、鑄鐵(zhti

33、)、鋼、黃銅等； 銅碳、銅鎢、銀鎢等一般只在精密電火花加工中采用； 鎢、鉬等在電火花線切割中采用。第70頁/共103頁第七十頁，共104頁。三、影響電火花加工精度(jn d)(jn d)的主要因素 電火花成型加工精度包括尺寸精度和仿型精度。 影響(yngxing)加工精度的因素很多，除電火花加工機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動以及裝夾定位的誤差外，主要影響(yngxing)因素有：放電間隙的大小及其一致性和工具的損耗及其穩(wěn)定性。第71頁/共103頁第七十一頁，共104頁。精加工放電間隙(jin x)一般為0.01mm；粗加工放電間隙(jin x)一般為0.5mm以上。放電(fng din)間隙（加工間

34、隙） 放電間隙的實際大小在加工過程是變化(binhu)的，影響加工精度。因此，為減少加工誤差，應(yīng)該采用較小的電規(guī)準(zhǔn)，縮小加工間隙；同時盡可能使加工過程穩(wěn)定。第72頁/共103頁第七十二頁，共104頁。 工具電極(dinj)的損耗 工具電極的損耗(snho)對尺寸精度和形狀精度都有影響。 電火花穿孔加工時，電極可以貫穿型孔而補(bǔ)償電極的損耗(snho)，型腔加工時無法采用這一方法，精密型腔加工可以采用更換電極的方法。第73頁/共103頁第七十三頁，共104頁。 尖角和棱邊(ln bin)倒圓 由于尖端部分電場強(qiáng)度大而出現(xiàn)尖端放電現(xiàn)象(xinxing)，因此尖角和棱邊外的工具電極損耗比較大，影響仿形

35、精度。 脈沖電壓愈高以及單個脈沖能量愈大，影響就愈大。同時也有工藝方面的原因，如：型腔加工時采用“平動”和“搖動”工藝，在很多情況下都是以圓弧軌跡為運(yùn)動方式，在型腔修光的同時又產(chǎn)生了尖角和棱邊倒圓的副作用。第74頁/共103頁第七十四頁，共104頁。四、電火花加工(ji gng)(ji gng)的表面質(zhì)量 電火花的表面質(zhì)量主要(zhyo)包括表面粗糙度、表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能三部分。 影響因素：單個脈沖能量；工件材料精加工時，工具電極(dinj)的表面粗糙度；表面粗糙度第75頁/共103頁第七十五頁，共104頁。 表面(biomin)變質(zhì)層熔化凝固(nngg)層熱影響層顯微裂紋第76頁/共1

36、03頁第七十六頁，共104頁。 表面(biomin)力學(xué)性能顯微(xin wi)硬度及耐磨性殘余應(yīng)力耐疲勞性返回本章(bn zhn)目錄返回首頁第77頁/共103頁第七十七頁，共104頁。第五節(jié) 電火花穿孔(chunkng)(chunkng)成型加工電火花穿孔、成型加工(ji gng)概述沖模(chngm)電火花加工型腔模電火花加工小孔和異形小孔電火花加工第78頁/共103頁第七十八頁，共104頁。電火花加工(ji gng)樣品第79頁/共103頁第七十九頁，共104頁。一、電火花穿孔(chunkng)(chunkng)成型加工概述電火花穿孔成型(chngxng)加工 穿孔(chunkng)加

37、工 型腔加工 沖模(包括凹凸模及卸料板,固定板)粉末冶金模擠壓模(型孔)型孔零件小孔(0.013mm 小孔和異性孔深孔型腔模(鍛模,壓鑄摸,塑料模,膠木模等)型腔零件第80頁/共103頁第八十頁，共104頁。穿孔加工: 一般指貫通的二維型孔的電火花加工。它既可以是等截面孔，也可以是變截面孔，還包括用片狀電極切斷和側(cè)面成形等。 主要(zhyo)用于型孔(圓孔、方孔、多邊孔、異形孔)、曲線孔(彎孔、螺旋孔)、小孔、微孔等加工，如落料模、復(fù)合模、級進(jìn)模、拉絲模、噴嘴、噴絲孔等。第81頁/共103頁第八十一頁，共104頁。型腔加工: 一般指三維型腔和型面的電火花加工，還包括電火花雕刻。 主要用于塑料模

38、、鍛模、壓鑄摸、擠壓模、膠木模，以及整體葉輪、葉片(ypin)等各種曲面零件。第82頁/共103頁第八十二頁，共104頁。二、沖模(chngm)電火花加工1.沖模的電火花加工工藝(gngy)方法 凹模的尺寸(ch cun)精度主要靠工具電極來保證。L2 =L1 + 2SLL2L1SL直接法間接法混合法二次電極法第83頁/共103頁第八十三頁，共104頁。直接法：用加長的鋼凸模作電極加工凹模的型孔，加工后將凸模上的損耗(snho)部分去除。凸、凹模的配合間隙靠控制脈沖放電間隙來保證。 間接法：據(jù)凹模的尺寸設(shè)計(shj)電極、制造電極，加工凹模，在根據(jù)沖模間隙配作凸模?；旌戏ǎ喊央姌O與凸模（沖頭）

39、連接在一起成為一個整體(zhngt)，一起加工，然后再對凹模進(jìn)行電加工，最后拆卸電極。 二次電極法：利用第一次電極制造第二次電極并且加工出凸凹模的方法。適用于無間隙或小間隙的精沖模加工。 第84頁/共103頁第八十四頁，共104頁。2.穿孔電極(dinj)的設(shè)計電極截面尺寸應(yīng)為相應(yīng)型孔的中間(zhngjin)尺寸加（減）雙邊間隙或單邊間隙；電極尺寸的公差一般定為型孔尺寸公差的一半。型腔型腔尺寸尺寸公差公差型孔平均型孔平均尺寸尺寸電極尺寸及公差電極尺寸及公差 +A 0 A+/2 +a=(A+/2-2) 0 0B B-/2 0b=(B-/2-2) a +A 0b 0B -第85頁/共103頁第八十

40、五頁，共104頁。電極的有效長度(總長度減去不起加工作用的長度)，通常是型孔長度的 2.53.5倍；當(dāng)一個(y )電極要加工幾個型孔時，電極有效長度應(yīng)加長。第86頁/共103頁第八十六頁，共104頁。電極的結(jié)構(gòu)：為提高加工速度電極常采用階梯電極。將下步縮小 0.10.3mm ；階梯部分的長度 L 一般為沖模(chngm)刃口高度 h 1.22.4倍，即 L=(1.2-2.4)h ，階梯電極的單邊縮小量(單面蝕除厚度) b 按 b1- 2 + (1 、2 為粗精加工單面火花放電間隙mm，為留給精加工的單面加工余量，= 0.020.04mm ) 。第87頁/共103頁第八十七頁，共104頁。 穿孔

41、前一般(ybn)先開預(yù)孔。 預(yù)孔所留余量太大，加工時間增長；余量太小，機(jī)械加工和定位困難。最佳單面余量如下：Ra(um)Ra(um)101020205 510102.52.55 51.251.252.52.5以下以下單面余量單面余量(mm)(mm)0.50.51 10.30.30.50.50.20.20.10.10.2 0.2 第88頁/共103頁第八十八頁，共104頁。電火花穿孔(chunkng)電極材料： 紫銅、鑄鐵、鋼等。 第89頁/共103頁第八十九頁，共104頁。3.電規(guī)準(zhǔn)的選擇(xunz)及轉(zhuǎn)換 什么是電規(guī)準(zhǔn)？ 電火花加工中所選用的一組電脈沖參數(shù)稱為電規(guī)準(zhǔn)。 電規(guī)準(zhǔn)的選擇 在生產(chǎn)中主要通過工藝試驗確定電規(guī)準(zhǔn)。通常(tngchng)要用幾個規(guī)準(zhǔn)才能完成凹模型孔加工的全過程。電規(guī)準(zhǔn)分為粗、中、精三種。從個規(guī)準(zhǔn)調(diào)整到另一個規(guī)準(zhǔn)稱為電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。第90頁/共103頁第九十頁，共104頁。粗規(guī)準(zhǔn)主要用于粗加工。對它的要求是生產(chǎn)率高，工具電極損耗小。被加工表面的粗糙度Ra125m。采用較大的電流峰值，較長的脈沖(michng)寬度(ti2060s)。中規(guī)準(zhǔn)是粗、精加工間過度性加工所采用的電規(guī)準(zhǔn)， 精規(guī)準(zhǔn) 用來進(jìn)行精加工，要求在保證沖模各項技術(shù)要求（如配合間隙、表面粗糙度和刃口斜度）的前提下盡可能提高生產(chǎn)率。小的電流峰值、