電火花加工的原理及發(fā)展現(xiàn)狀

1、電火花加工的原理及發(fā)展現(xiàn)狀,報告的主要內(nèi)容,電火花加工的基本概念和特點 電火花加工的分類與發(fā)展現(xiàn)狀 電火花加工的基本原理 自己的一點心得體會,電火花加工的基本概念和特點,電火花加工的基本概念：,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、瞬時的高溫將金屬蝕除下來。這種利用火花放電產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對金屬材料進行加工的方法叫電火花加工。,電火花加工的特點： 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步,具有高熔點、高硬度、高脆性、高粘性、高韌性和高純度的新型材料不斷涌現(xiàn)，同時

2、,零件的結(jié)構(gòu)形狀也越來越復(fù)雜,這使的采用傳統(tǒng)的機械加工方法難以加工甚至無法加工。因此,電火花加工適應(yīng)了這種要求,得到了廣泛的應(yīng)用。,（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,能進行微細加工和復(fù)雜型面加工。,1.電火花加工的優(yōu)點：,（3）電火花加工是通過脈沖放電來蝕除金屬材料的,而脈沖電源的參數(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。,(6)線切割加工有厚度極限。,2.電火花加工的局限性：,(1)電火花加工生產(chǎn)效率低。,

3、(2)被加工的工件只能是導(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。,采用成型工具電極進行仿形電火花加工的方法,電火花加工的分類與發(fā)展概況：,根據(jù)目前電火花設(shè)備使用情況來分,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化、刻字等,電火花加工的發(fā)展概況,國外電火花加工的發(fā)展,目前計算機技術(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

4、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床不斷出現(xiàn),使加工的功能及范圍不斷擴大。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,目前已過渡到全面計算機控制的階段。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)都已達到了實用化階段。,我國電火花加工的發(fā)展,20世紀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

5、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,并廣泛應(yīng)用于柴油機噴嘴小孔的加工。 60年代初,上海科學(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。 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

6、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年代以來計算機技術(shù)飛速發(fā)展,電火花加工也引進了數(shù)控技術(shù)和電腦編程技術(shù),數(shù)控系統(tǒng)的普及,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。,電火花加工的基本原理：,電火花加工基于電火花腐蝕原理,是在工具電極與工件電極相互靠近時,極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產(chǎn)生瞬時高溫,使局部金屬融化,甚至汽化,從而將金屬蝕除下來。這一過程大致分為以下幾個階段：,(1)極間介質(zhì)的電離、擊穿,形成放電通道,放電通道是有大量帶正電和負電的粒子以及中型粒子組成,帶電粒子高 速運動,相互碰撞,產(chǎn)生大量熱能,使通道溫度升高,通道中心溫度可達到

7、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 熱膨脹形成的壓力高達幾萬帕,高溫高壓的放電通道急速擴展,產(chǎn)生一個 強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。,(2)電極材料的融化,汽化熱膨脹,液體介質(zhì)被電離、擊穿,形成放電通道后,通道間帶負電的粒子奔向正極,帶正電的粒子奔向負極,粒子間相互撞擊,產(chǎn)生大量的熱能,使通道瞬間達到很高的溫度。通道高溫首先使工作液汽化,進而氣化,然后高溫向四周擴散,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

8、件與工具電極間有冒煙現(xiàn)象并聽到輕微的爆炸聲。,(3)電極材料的拋出,正負電極間產(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 就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。,(4)極間介質(zhì)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,使加工無法進行,并燒壞電極。因此為了保證 電火花加工過程的正常進行,在兩次放電之間必須有足夠的時間間 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,實際上,電火花加工的過程遠比上述復(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