2012秋其它电火花加工

电火花磨削可在穿孔、成型机床上附加一套磨头 来实现，使工具电极作旋转运动，如工件也附加 一旋转运动，则磨得的孔可更圆。也有设计成专 用电火花磨床或电火花坐标磨孔机床的，也可用 磨床、铣床、钻床改装，工具电极作往复运动， 同时还自转。在坐标磨孔机床中，工具还作公转， 工件的孔距靠坐标系统来保证。 这种办法操作比较方便，但机床结构复杂、精度 要求高。 电火花镗磨与磨削的不同之处是只有工件的旋转 运动、电极的往复运动和进给运动，而电极工具 没有转动运动。
1、磨削的运动方式。
三、电火花磨削硬质合金齿轮滚刀
三、电火花磨削硬质合金齿轮滚刀



采用电火花铲磨硬质合金小模数齿轮滚刀的齿形，已开 始用于齿形的粗加工和半精加工，提高生产率3—5倍，成 本降低80％左右。 电火花铲磨时，工作液是浇注到加工间隙中去的，所 以要考虑油雾所引起的燃烧问题，因此一般采用粘度较大， 燃点较高的油。单纯的煤抽由于燃点低，容易燃烧，不能 采用。 5号锭子油的电火花磨削性能与煤油相近，加工表 面粗糙度略好而生产率稍低，但能避免油．雾所引起的燃 烧问题，所以比较安全。 工具电极采用纯铜磨轮时，具有磨削性能好、损耗较 小、生产率、表面粗糙度也较好等优点。但纯铜磨轮用梳 刀修正时很困难，故也有一定局限性。从电火花磨削性能 来看，采用石墨磨轮比较合理。用梳刀修正石墨磨轮时， 梳刀磨损较小，进行电火花磨削，时损耗小，生产率较高， 但表面粗糙度稍差些。



(2)电熔爆的加工特点 电熔爆加工技术是一种新型的金属加工方法。 其 加工特点主要表现为如下几点。 1)适用于导电材料的高效率粗加工。每小时 熔爆切削质量可达10kg以上，提高生产率5-10倍。 2)被加工件的表面变化层深度0.05-0.33mm。 工件表面不产生裂纹、不改变原力学性能。 3)非接触式加工，工件不变形，机床受力小， 比传统机械加工可提高机床使用寿命5倍。 4)加工尺寸可控，精加工尺寸精度可达到 0.05mm，精加工表面粗糙度可达到Ra0.4μm。 5)对工件前期处理要求低。工件可以是锻件、 铸件、堆焊和喷焊件等。 6)加工时噪声较大。



加工电压和加工电流与表面粗糙度成反比；电压越 高，电流越大，表面粗糙 度值大和尺寸精度越差， 反之则好。 电流密度大，加工速度高，反之，加工速度低。 加工电压、工具电极运动速 度、进给速度、电极 间隙、工作液供给量对加工速度均有影响。 随着加工电流增大，工具电极损耗率减小，电流 过高，工具电极损耗率不断 增高。
四、电火花共轭同步回转加工螺纹


过去在淬火钢或硬质合金上 电火花加工内螺纹，是按图 4-61所示的方法， 利用导向螺母使工具电极 在旋转的同时作轴向进给。 这种方法生产效率极低，而 且只能加工出带锥度的粗糙 螺纹孔。南京江南光学仪器 厂创造了新的螺纹加工方法， 并研制了JN一2型、JN一8型 内、外螺纹加工机床等，已 用于精密内、外螺 纹环规， 内锥螺纹，内变模数齿轮等 的制造。

其具体加工过程是：放电盘对工件进行电熔 爆加工(根据工艺要求可分几 次走刀)——切 断直流电源——退出放电盘——砂轮对工件 进行磨削加工(根据 工艺要求可分几次走刀)。 该方案可使工件在一次装夹中完成粗精加工， 具有生 产效率高，可加工范围大和调整方便 等特点。
三、电熔爆加工应用

(1)电熔爆加工工艺的影响因素 电熔爆加 工电压、电流、工件旋转速度、工具电极旋 转速度和操作技巧等因素对加工速度、表面 质量及工具电极的损耗影响很大。根据加工 余量的大小，选取合适的加工电压和进给速 度，控制加工电流和放电间隙在合理的范围， 以取得最高生产效率。
一、电熔爆加工原理、特点

(1)电熔爆的加工原理 电熔爆加工的原理如图 4-66所示。

电磨头(工具电极安装在上面)接阴极，被加 工的工件作为阳极。该加工方法采用低电压 (≤30V)、大电流(可达3000A)非接触脉冲直 流放电，配以良好的冷却功能，使得工件表 面局部的高温和热量来不及过多地传导和扩 散到其他部分，不会使整个工件发热，不会 像持续电弧放电那样，使工件表面“烧糊”。 由于工件内部不受热的影响，因此，工件不 会产生变形和改变金相组织，加工表面硬度 有所提高。
五、电火花加工聚晶金刚石等高阻抗材料


聚晶金刚石被广泛用作拉丝模、刀具、磨轮等材 料，它的硬度仅稍次于天然金刚石。金刚石虽是 碳的同素异构体，但天然金刚石几乎不导电，聚 晶金刚石是将人造金刚石微粉用铜、铁粉等导电 材料作为粘结剂，搅拌、混合后加压烧结而成。 因此整体仍有一定的导电性能，可以用电火花加 工。 电火花加工聚晶金刚石的原理是靠火花放电时的 高温将导电的粘结剂熔化、气化蚀除掉，同时电 火花高温使金刚石微粉“碳化”为可加工的石墨， 也可能因粘结剂被蚀除掉后而整个金刚石微粒自 行脱落下来。有些导电的工程陶瓷及立方氮化硼 材料也可用类似的原理进行电火花加工。



这种加工方法的优点是： 1)由于电极贯穿工件，且两轴线始终保持平行， 因此加工出来的内螺纹没有通常用电火花攻螺纹(如 前述方法)所产生的喇叭口。 2)因为电极外径小于工件内径，而且放电加工 一直只在局部区域进行，加上电极与工件同步旋转 时对工作液的搅拌作用，非常有利于电蚀产物的排 除，所以能得到好的几何精度和表面粗糙度，维持 高的稳定性。 3)可降低对电极设计和制造的要求。对中径和 外径尺寸精度无严格要求。 另外，由于电极外径小于工件内径，使得在同向 同步回转中，电极与工件电蚀加工区域的线速度不 等，存在微量差动，对电极螺纹表面局部的微量缺 损有均匀化的作用，故减轻了对加工质量的影响。

第五节 其他电火花加工
2)工具电极和工件在气体介质中进行放电的 电火花加工方法，如金属电火花表面强化， 电火花刻字等。 3)工件为非金属材料的加工方法，如半 导体与高阻抗材料聚晶金刚石、立方氮化硼 的加工等。表4—6为其他电火花加工方法的 图示及说明。 现将几种典型加工方法介绍如下。


图463是金属电火?第六节电熔爆加工?电熔爆是一种非接触强电加工在加工过程中带电工具电极与工件表面间产生特殊的电作用形成高密度的强电子电流极间的电弧受到强烈的收缩效应达到很高的能量密度在电弧通道中瞬时产生很高的温度和热量使工件表层局部迅速熔化在高速工作液的冲击下熔化金属迅速爆离达到零件加工要求的尺寸精度和表面粗糙度


二、电熔爆加工设备 目前，电熔爆加工设备有外圆、内圆、平面、 端面、各种异形面以及开槽、 切割等专用机床。 电熔爆加工设备由机床、电源装置、工作液供 给装置三部分组成。工件接电源正极，安装在机 床卡盘上，负极接在可以旋转的轮盘电极上，作 为刀具。在加工过程中，工作液自始至终充分注 入工件和刀具之间，工件和刀具各依选定的速度 相对旋转并保持一定的间隙。图4-67所示的 DK9032数控外圆电熔爆磨削复合加工机床的总机 床外形图，主要组成部件见图4-68。
2.8 其它电火花加工
第五节 其他电火花加工
随着生产的发展，电火花加工领域不断扩大， 除了电火花成型加工、电火花线切割加工外， 还出现了许多其他方式的电火花加工方法。主 要包括： 1)工具电极相对工件采用不同组合运动方 式的电火花加工方法，如电火花磨削、电火花 共轭回转加工，电火花展成加工等。随着计算 机技术和数控技术的发展，出现了微型计算机 控制的五坐标数控电火花机床，把上述各种运 动方式和成型、穿孔加工组合在一起。
二、小孔及深孔的电火花磨削




小孔一般指直径在3mm以下的 孔；深孔一般指深径 比L／D>5—8的 孔，其中，L为孔深，D为孔径。 1、小孔磨削的原理与特点 小孔磨削时电极对的运动形式有 三种：工 件自身的旋转运动、工件或工具电极的轴向往复运 动及工件或工具电极的径向进给运动(图4-55)。 在小孔磨削时，工具电极与工件不直接接触，不 存在机械力，不会产生因切削力引起的变形。而在 机械磨削中，因加工的孔小，所使用的磨削砂轮小， 且砂轮轴细，在机械切削力作用下，极易产生变形、 振动，故难于保证工件的加工精度和表面粗糙度。

现将几种典型加工方法介绍如下。 一、电火花小孔磨削 在生产中往往遇到一些较深较小的孔，而且精度 和表面粗糙度要求较高，工件材料(如磁钢、· 硬 质合金、耐热合金等)的机械加工性能很差。这些 小孔采用研磨方法加工时，生产率太低，采用内 圆磨床磨削也很困难，因为内圆磨削小孔时砂轮 轴很细，刚度很差，砂轮转速也很难达到要求， 而且磨削效率下降，表面粗糙度变差。例如磨 φ1．5mm的内孔，砂轮外径为1mm，取线速度为 15m／s，则砂轮的转速为3X105r／min左右，制造 这样高速的磨头比较困难。采用电火花磨削或镗 磨能较好地解决这些问题。



工具电极材料使用纯铜或黄铜比较合适，纯铜电极比黄铜 电极损耗小，但在相同电规范下，黄铜电极可得到较好的表 面粗糙度。 一般情况下，电规范的选择，应采用正极性加工，工作 电压70-75V，脉冲宽度16-20μs。加工接近完成前改用精规 范，此时可将脉冲宽度，减小至2-8μs，同时逐步降低电压， 最后采用RC线路弛张式电源加工，以获得较好的表面粗糙度。 电火花共轭回转加工的应用范围日益扩大。目前主要应 用于以下几方面： 1)各类螺纹环规及塞规，特别适于硬质合金材料及内螺纹的 加工。 2)精密的内、外齿轮加工，特别适用于非标准内齿轮加工。 3)精密的旋转圆弧面、锥面等的加工。 4)静压轴承油腔、回转泵体的高精度成型加工等。 5)梳刀、滚刀等刀具的加工。

电火花加工内螺纹的新方法综合了电火花 加工和机械加工方面的经验，采用工件与 电极同向同步旋转，工件作径向进给来实 现(和用滚压法加工螺纹的方法有些类似)， 如图4-62所示。工件基孔按螺纹内径制作， 工具电极的螺纹尺寸及其精度按工件图样 的要求制作，但电极外径应小于工件基孔 0.3—2mm。加工时，电极穿过工件基孔， 保持两者轴线平行，然后使电极和工件以 相同的方向和转速旋转，同时工件向工具 电极径向切人进给，从而复制出所要求的 内螺纹。为了补偿电极的损耗，在精加工 规范转换前，电极轴向移动一个相当于工 件厚度的螺造的电火花精密内螺纹 机床，可加工M6—M55的多种牙形和不同螺距的 精密内螺纹，螺纹中径误差小于0.004mm，也可 精加工到φ4-φ55mm的圆柱通孔,圆度小于 0.002mm，其表面粗糙度可达Ra0.063μm。 由于采用了同向同步旋转加工法，对螺纹的 中径尺寸没有什么高的要求，但在整个工具电极 有效长度内的螺距精度、中径圆度、锥度和牙形 精度都应给予保证，工具电极螺纹表面粗糙度小 于Ra2.5μm，螺纹外径对两端中心孔的径向跳动 不超过0．005mm。一般电极外径比工件内径小 0.3-2mm。这个差值愈小愈好，差值愈小，齿形 误差就愈小，电极的相对损耗也愈小，但必须保 证装夹后电极与工件不短路，而且在加工过程中 作自动控制和调节时进给和退回有足够的活动余 地。
电火花镗磨加工小深孔

图4-52所示 为加工示意图，工件5装夹在三 爪卡头6上，有电动机带动旋转，电极丝2由 螺钉3拉紧，并保证与孔的旋转中心线相平行， 固定在弓形架上。为了保证被加工孔的直线 度和表面粗糙度，工件(或电极丝)还作往复 运动，这是由工作台9作往复运动采实现的。 加工用的工作液由工作液管1供给。 电火花 镗磨虽然生产率较低，但比较容易实现，而 且加工精度和表面粗糙度较好，小孔的锥度 和圆度可达0.003—0.005mm，表面粗糙度优 于Ra0.32μm，故生产中应用较多。
六、电火花表面强化和刻字
(1)电火花强化工艺 图4-63是金属电火 花表面强化的加工原理示意图 在工具电极和工件之间接上直流或交流电 源，由于振动器的作用，使电极与工件之间 的放电间隙频繁变化，工具电极与工件间不 断产生火花放电， 从而实观对金属表面的 强化。

第六节 电熔爆加工

电熔爆是一种非接触强电加工，在加工过程 中，带电工具电极与工件表面间产生特殊的 电作用，形成高密度的强电子电流，极间的 电弧受到强烈的收缩效应，达到很高的能量 密度，在电弧通道中瞬时产生很高的温度和 热量，使工件表层局部迅速熔化，在高速工 作液的冲击下，熔化金属迅速爆离，达到零 件加工要求的尺寸精度和表面粗糙度。