特種加工第二章電火花加工2課件

三、影響加工精度的主要因素和通常的機(jī)械加工一樣，機(jī)床本身的各種誤差，以及工件和工具的定位、安裝誤差都回影響到加工精度。這里主要討論與電火花加工工藝有關(guān)的因素影響加工精度的主要因素有：放電間隙的大小及其一致性工具電極損耗及其穩(wěn)定性

1、放電間隙的計(jì)算（經(jīng)驗(yàn)公式）:S=Ku*ui+KR*WM+Sms放電間隙（指單面放電間隙）ui開(kāi)路電壓Ku與工作液介電強(qiáng)度有關(guān)的常數(shù)，含有點(diǎn)蝕產(chǎn)物后該系數(shù)會(huì)增大。KR與加工材料有關(guān)的常數(shù)。一般易熔金屬的值較大WM單個(gè)脈沖能量Sm考慮熱膨脹、收縮、震動(dòng)等影響的機(jī)械間隙,約為3μm放電間隙的大小對(duì)加工精度的影響：

放電間隙越大，對(duì)精度的影響越嚴(yán)重（仿形精度和尺寸精度）

如圖2-10（A）（B）(放電具有等距性)放電間隙越大電場(chǎng)強(qiáng)度分布更加不均勻,棱角處損耗嚴(yán)重,放電間隙變化量增大相應(yīng)措施：縮小放電間隙（由公式知：采用較小的加工歸準(zhǔn)）精加工的放電間隙（單面）一般只有0.01mm,而粗加工時(shí)則可達(dá)0.5mm以上。工具電極的損耗對(duì)尺寸精度及形狀精度都有影響:對(duì)策：穿孔加工時(shí)：讓電極貫穿型孔來(lái)補(bǔ)償電極的損耗。型腔加工時(shí)：采用更換電極的方法電火花加工中“二次放電”對(duì)形狀精度有影響：集中反映在在加工深度方向產(chǎn)生斜度，加工棱角棱邊變鈍方面。四、電火花加工的表面質(zhì)量電火花加工的表面質(zhì)量包括：表面粗糙度、表面變質(zhì)層、表面力學(xué)性能。1、表面粗糙度表示方法：電火花加工表面粗糙度通常用微觀平面度的平均算術(shù)偏差Ra表示，也有用平面度的最大高度值Rmax表示的電火花加工中影響表面粗糙度的因素：1）單個(gè)脈沖能量實(shí)驗(yàn)得：Rmax=KR*te0.3*ie0.4Rmax實(shí)測(cè)的表面粗糙度KR常數(shù)te脈沖放電時(shí)間ie峰值電流注意：在電極面積較大時(shí)，即使單個(gè)脈沖能量很小Rmax很難小于2μm(約Ra0.32μm),而且加工面積越大，可達(dá)到的最佳表面粗糙度愈差。（煤油工作液中的工具和工件具有潛布電容，相當(dāng)于在放電間隙上并聯(lián)了一個(gè)電容）2）加工速度對(duì)表面粗糙度的影響加工速度愈大，表面粗糙度愈差。（數(shù)據(jù)書）對(duì)策：采用平動(dòng)或搖動(dòng)(工作臺(tái)按一定軌跡做微量移動(dòng))加工工藝可大為改善。（慢）提示：一般電火花加工到Ra2.5~0.63之后采用其它研磨方法改善其表面粗糙度比較經(jīng)濟(jì)3）工件材料對(duì)加工表面粗糙度的影響熔點(diǎn)高的材料容易得到好的表面粗糙度（加工速度應(yīng)適當(dāng)下降）4）精加工時(shí)，工具電極的表面粗糙度也會(huì)影響加工表面粗糙度。精加工時(shí)不要采用石墨電極。1）熔化凝固層位于工件表面最上層，它被放電時(shí)瞬時(shí)高溫熔化而又滯留下來(lái)，受工作液快速冷卻而凝固。對(duì)于碳鋼來(lái)說(shuō)，熔化層在金相照片上呈白色，谷又稱之為白層。它與基體完全不同，是一種樹(shù)枝狀的淬火鑄造組織，與內(nèi)層的結(jié)合也不牢固。熔化層的厚度隨脈沖能量的增大而增厚，一般不超過(guò)0.1mm2)熱影響層它位于熔化層和基體之間.熱影響層的金屬材料并沒(méi)有變化,只是受到高溫的影響,使材料的金相組織發(fā)生了變化,它與基體材料之間沒(méi)有明顯的界限。對(duì)淬火鋼：熱影響層包括再淬火區(qū)、高溫回火區(qū)和低溫回火區(qū)。對(duì)未淬火鋼：熱影響層主要為淬火區(qū)因此，淬火鋼的熱影響層厚度比未淬火鋼大。不同金屬材料的熱影響層金相組織結(jié)構(gòu)是不同的，耐熱合金的熱影響層與基體差異不大。3）顯微裂紋電火花加工表面由于受到瞬時(shí)高溫并迅速冷卻而產(chǎn)生拉應(yīng)力，往往出現(xiàn)顯微裂紋實(shí)驗(yàn)表明：一般裂紋僅在熔化層出現(xiàn)，只有在脈沖能量很大的情況下才有可能擴(kuò)展到熱影響層。（2）殘余應(yīng)力電火花加工表面存在殘余應(yīng)力，大部分表現(xiàn)為拉應(yīng)力。影響殘余應(yīng)力的大小及其分布的因素：材料在加工前的熱處理狀態(tài)脈沖能量結(jié)論；對(duì)表面層要求高的零件，應(yīng)盡量避免使用較大的加工規(guī)準(zhǔn)。（3）耐疲勞性電火花加工的耐疲勞性比機(jī)械加工表面低許多倍因?yàn)楸砻嬗袣堄嗬瓚?yīng)力，和顯微裂紋。對(duì)策：可采取回火、噴丸處理等。使用很小的電規(guī)準(zhǔn)加工。（即電火花精微加工）

第四節(jié)電火花加工用脈沖電源電火花加工用脈沖電源的作用：把工頻交流電轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流，以供給電極放電間隙所需要的能量來(lái)蝕除金屬。電火花加工用脈沖電源對(duì)生產(chǎn)效率、表面質(zhì)量、加工精度、加工穩(wěn)定性、電極損耗等都有很大影響。一、對(duì)脈沖電源的要求及其分類總的要求：有較高的加工速度工具電極損耗低加工過(guò)程穩(wěn)定性好工藝范圍廣為滿足上述具體要求對(duì)電火花加工脈沖電源的具體要求：1）所產(chǎn)生的脈沖應(yīng)是單向的，沒(méi)有負(fù)半波，或負(fù)半波很小，最大限度的利用極性效應(yīng)。2）脈沖電壓的前后沿應(yīng)該較陡，一般采用矩形波脈沖電源。使加工過(guò)程穩(wěn)定，放電寬度和能量比較穩(wěn)定。3）脈沖的主要參數(shù)在很寬的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)。4）脈沖電源要工作穩(wěn)定、可靠、成本低、壽命長(zhǎng)、操作維修方便、體積小、節(jié)省電能。表2-3電火花用脈沖電源分類二、RC線路脈沖電源（馳張式脈沖電源）工作原理：利用電容器充電儲(chǔ)存電能，然后瞬時(shí)放出，形成火花放電來(lái)蝕除金屬。圖2-11、2-12RC線路脈沖電源的最大優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、成本低。2）在小功率時(shí)可獲得很窄的脈寬和很小的單個(gè)脈沖能量，可用于光整加工和精微加工。RC線路脈沖電源的缺點(diǎn)：1）電能利用率低。最大不超過(guò)36%。2）生產(chǎn)效率低。由圖2-12知，脈間大。3）工藝參數(shù)不穩(wěn)定。受放電間隙及介質(zhì)的影響。(電源本身不能獨(dú)立產(chǎn)生脈沖,放電間隙與直流電源直接連通,隨時(shí)都有放電的可能,并容易轉(zhuǎn)為電弧放電)改進(jìn)：適用范圍：小功率的精微加工簡(jiǎn)式電火花加工機(jī)床三、晶體管式脈沖電源晶體管式脈沖電源是利用功率晶體管作為開(kāi)關(guān)元件而獲得單向脈沖的。它具有脈沖頻率高，脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)、脈沖波形好、易實(shí)現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等自動(dòng)化要求的優(yōu)點(diǎn)。在中小型脈沖電源中，都采用晶體管式脈沖電源以前，晶體管的功率都比較小，每管導(dǎo)通時(shí)的電流常選在5A左右，因此，在晶體管脈沖電源中，都采用多管分組并聯(lián)輸出的方法來(lái)提高輸出功率。圖2-13為自振式晶體管脈沖電源原理圖為了加大功率,和可調(diào)節(jié)粗、中、精加工歸準(zhǔn)，整個(gè)功率級(jí)由幾十個(gè)大功率高頻晶體管分為若干路并聯(lián)，精加工只用其中一路或兩路。為了在放電間隙短路時(shí)不致?lián)p壞晶體管，每只晶體管都串有限流電阻，并可以在各管之間起均流作用。五、各種派生脈沖電源1、高低壓復(fù)合脈沖電源圖2-14復(fù)合回路脈沖電源示意圖2、多回路脈沖電源所謂多回路脈沖電源是在加工電源的功率級(jí)并聯(lián)分割出相互隔離絕緣的多個(gè)輸出端，可以同時(shí)供給多個(gè)回路的放電加工?？商岣呱a(chǎn)效率，在大面積、多工具、多孔加工時(shí)很有必要。但是，多回路電源的總生產(chǎn)效率并不與回路數(shù)目完全成正比。因?yàn)槎嗷芈芳庸r(shí)，電極進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)變壞。當(dāng)某一回路放電間隙短路時(shí)，電極回升，全部電路都得停止工作。回路數(shù)愈多，這種相互牽制干擾損失也愈大。一般常采用2~4個(gè)回路

3、等脈沖電源所謂等脈沖電源是指每個(gè)脈沖在擊穿介質(zhì)后所釋放的單個(gè)脈沖能量相等。對(duì)于矩形波脈沖電流來(lái)說(shuō)，每次放電過(guò)程的電流幅值相