电火花加工
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第二章 电火花加工
二、电火花加工的特点 1、非接触加工，无宏观切削力 2、适合于难切削导电材料的加工 3、有电极损耗 4、加工速度较慢 5、可加工特殊及复杂形状的表面
三、电火花加工的适用范围 1、加工任何难加工的金属材料和导电材料 2、加工材料复杂的表面 3、加工薄壁、异形小孔、深小孔等有特殊 要求的零件。
第三节 电火花加工设备和工作液
一、电火花加工机床 1、机床总体部分（电火花穿孔成形机床）——主 轴头、床身、立柱、工作台及工作液槽 2、主轴头要求（精度和刚度） 1）结构简单 2）传动链短 3）传动间隙小 4）热变形小 5）具有足够的精度和刚度
3）工具电极夹具（十字铰链式和球面铰链 式）——调节工具电极和工作台的垂直度、 工具电极在水平面内微量的扭转角。
1）工件接脉冲电源的正极——正极性加工 2）工件接脉冲电源的负极——负极性加工 思考：短脉冲与长脉冲适合哪种极性加工， 那一种适合精加工？
短脉冲——正极性——精加工 长脉冲——负极性——粗加工
3）正极吸附效应 ——黑膜只能在正极表面生成，所以只 能使用负极性加工 影响吸附效应的因素： 峰值电流、脉冲间隔一定时，碳黑膜厚度随着脉冲 宽度的增加而增加。 脉冲宽度、峰值电流一定时，碳黑膜厚度随着脉冲 间隔增大而减薄。 冲抽油压力也会对吸附效应有影响，过大的油压会 冲走带电碳粒子，减少吸附效应。
三、小孔电火花加工 工艺 1、适于Ф 0.3～ Ф 3mm，深径比可超 200以上。为了改善 排屑条件，采用电磁 振动头或超声波振动 头。可采用空心管电 极中部冲油。
四、异形小孔的电火花加工——主要是异 形电极的制造及装夹。 1、冷拔——采用电火花线切割加工并配合 钳工修磨制成异形电极的拉丝模。 2、电火花线切割加工整体电极 3、电火花反拷加工整体电极（见图4-31）
第5章 电火花加工
第5章 电火花成型加工
1、碳素层的生成条件
（1）要有足够的温度 。
（2）要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物---碳 粒子。 （3）要有足够的时间，以便在表面上形成一定厚度的碳素 层。 （ 4）采用负极性加工，因为碳素层宜在阳极表面生成。 （5）必须在油类介质中加工。
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
5.3.1NH7145型数控电火花成型机用途和特点
主轴头
平动头
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
镀覆现象：
在具有一定离子导电的水介质中采用正极性加工时，会在 阴极表面撒还能够形成一层致密的电镀层的现象。
3、覆盖效应的优缺点：
在某种特定条件下由于覆盖层效应的作用，弥补了电极损 耗。如果处理不当，出现覆盖现象，将会使电极尺寸在加工 中超过了加工前的尺寸，反而破坏可加工精度。合理利用覆 盖层，有利于电极损耗。 电极低损耗加工、电极无损耗加工： 电极损耗 《 1％以下
1.为什么工具电极和工件之间必须保持合理的距离 （间隙）？【加工间隙、放电间隙】 若二电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质， 不能产生火花放电； 若二电极短路，则在二电极间没有脉冲能量的消 耗，也不可能实现电腐蚀加工；
两电极间的合理距离必须较小，但又不可短路；
若间隙过小（小于合理间隙），则会导致积炭， 甚至发生电弧。
一. 加工速度：
对电火花成型机：
是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。 （一般用体积）
vw=V/ t (mm3/min)
对电火花线切割机： 是指在单位时间内，工件被切面积。 (mm2/min)
一般情况下，生产厂家给出的是最大加工电流。
电火花加工
电火花加工（英语：Electrical Discharge Machining，简称EDM），又称放电加工，是特种加工技术的一种，广泛应用在模具制造、机械加工行业。
电火花加工可以用来加工传统切削方法难以加工的超硬材料和复杂形状的工件，通常用于加工导电的材料，可以在诸如钛合金、工具钢、碳钢和硬质合金等难加工材料上加工复杂的型腔或者轮廓。
电火花加工原理是在导电的工具电极和工件之间施加上周期性快速变化的电压脉冲，通过浸没在绝缘介质中的工具电极与工件之间的脉冲性放电所产生的局部高温使工件表面金属熔化、气化，从而蚀除金属。
因此在加工过程中几乎不存在切削力。
应用这种加工方法的机床主要有：∙电火花成型加工机床：工具电极一般采用石墨或紫铜，工具和工件浸没在煤油基工作液中，通过放电把工具电极上的形状复制到工件上。
∙电火花线切割加工机床：采用去离子水（Deionized water）作为绝缘介质，采用黄铜丝或黄铜镀锌丝作为工具电极（中国大陆发明的往复走丝电火花加工线切割机床通常采用乳化液，采用钼丝作为工具电极）。
目录[隐藏]∙ 1 历史∙ 2 优点∙ 3 缺点∙ 4 线切割∙ 5 电火花加工分类∙ 6 电火花机分类∙7 电火花机放电微观过程[编辑]历史1943年，苏联学者拉扎连科夫妇（Dr. B.R. Lazarenko 及 Dr. N.I. Lazarenko ）发明电火花机，使用电阻、电容回路，即RC回路。
50年代，改进为电阻、电感、电容等回路，即既RLC回路。
60年代，改进为晶体管，可控硅脉冲电源。
70年代，改进为高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲、可调波形脉冲电源。
80年代，采用工业级CPU控制，能实现G码编辑等功能，极大的提升了使用性能。
日本牧野（Makino）公司在1980年发明第一台数字控制电火花加工机。
至1990年代，采用了多轴控制及刀库（ATC）技术。
近些年，无电阻技术、直线导轨技术、混粉技术等一批新工艺也成功运用在电火花机上。
第二章 电火花加工
–在电场的作用下，电子高速奔向阳极，正离 子奔向阴极，产生火花放电，形成放电通道
2.2电火花加工的机理
• 3热膨胀:
–放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞， 动能转化成热能，在两极之间沿通道形成一 个高达1000～1200℃的瞬时高温热源，在热 源作用区的电极和工件表面金属会很快熔化， 甚至气化 –周围的工作液除一部分气化外，另一部分被 高温分解为游离的碳黑和H2、C2H2 、C2H4、 CnH2n等气体（使工作液变黑，在极间冒出小 气泡）
•脉冲电源参数：
–脉冲宽度ti :放电延续时间，ti应小于0.001s，以使放电气化产
生的热量不会传导扩散到其它部位，只是在极小范围内使金属局部 熔化，直至气化
–脉冲间隔t0 :相邻脉冲之间的间隙时间，使放电介质有足够的时
间恢复绝缘状态（称为消电离）
–脉冲周期T=ti+t0； –峰值电压:工件和电极间隙开路时电极间的最高电压ui –峰值电流:工件和电极间隙火花放电时脉冲电流瞬间的最大值i
–电极材料不必比工件材料硬，不存在机械加工时由于刀具 硬度而无法加工的问题
• 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过 程自动控制 • 5）只能加工导电材料 • 6）加工速度慢 • 7）电极有损耗
四、电火花加工方法分类
• 表2-1
2.2电火花加工的机理
• 包括：电离、放电、热膨胀、抛出金属和 消电离等几个连续的阶段
–煤油工作液，为避免起火可采用燃点较高的机油或煤油 与机油的混合物 –水基工作液，可大幅度提高粗加工效率
三、电火花成型加工的特点及应用
• 1）可加工用机械加工方法难于或无法加工的材料
–如淬火钢、硬质合金钢、耐热合金钢等
• 2）可加工小孔、深孔、窄缝零件
2.2电火花加工的机理
• 3热膨胀:
–放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞， 动能转化成热能，在两极之间沿通道形成一 个高达1000～1200℃的瞬时高温热源，在热 源作用区的电极和工件表面金属会很快熔化， 甚至气化 –周围的工作液除一部分气化外，另一部分被 高温分解为游离的碳黑和H2、C2H2 、C2H4、 CnH2n等气体（使工作液变黑，在极间冒出小 气泡）
•脉冲电源参数：
–脉冲宽度ti :放电延续时间，ti应小于0.001s，以使放电气化产
生的热量不会传导扩散到其它部位，只是在极小范围内使金属局部 熔化，直至气化
–脉冲间隔t0 :相邻脉冲之间的间隙时间，使放电介质有足够的时
间恢复绝缘状态（称为消电离）
–脉冲周期T=ti+t0； –峰值电压:工件和电极间隙开路时电极间的最高电压ui –峰值电流:工件和电极间隙火花放电时脉冲电流瞬间的最大值i
–电极材料不必比工件材料硬，不存在机械加工时由于刀具 硬度而无法加工的问题
• 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过 程自动控制 • 5）只能加工导电材料 • 6）加工速度慢 • 7）电极有损耗
四、电火花加工方法分类
• 表2-1
2.2电火花加工的机理
• 包括：电离、放电、热膨胀、抛出金属和 消电离等几个连续的阶段
–煤油工作液，为避免起火可采用燃点较高的机油或煤油 与机油的混合物 –水基工作液，可大幅度提高粗加工效率
三、电火花成型加工的特点及应用
• 1）可加工用机械加工方法难于或无法加工的材料
–如淬火钢、硬质合金钢、耐热合金钢等
• 2）可加工小孔、深孔、窄缝零件
第2章电火花加工
2. 工具电极相对损耗 是指工具电极的损耗速度与工件 加工速度之百分比。减少工具电极 加工速度之百分比。 相对损耗的措施是： 相对损耗的措施是： （1）正确利用极性效应； ）正确利用极性效应； （2）利用吸附效应； ）利用吸附效应； （3）利用传热效应； ）利用传热效应； （4） ） 用工具电极 加工 1. 2. 电 的 加工 的 度的 性 电 2-8 电 。 工 具 工件 2-7 工 具
二、RC、RLC脉冲电源 、 脉冲电源 RC、RLC脉冲电源又叫弛张式脉冲电源，它是利用 、 脉冲电源又叫弛张式脉冲电源， 脉冲电源又叫弛张式脉冲电源 电容的充、放电来进行加工的。 电容的充、放电来进行加工的。 1. RC脉冲电源 脉冲电源 RC脉冲电源是一种最简单的脉冲电源，其工作原理 脉冲电源是一种最简单的脉冲电源， 脉冲电源是一种最简单的脉冲电源 如图2-10所示。 所示。 如图 所示 工具 R E + A 工件 图2-10 RC脉冲电源原理图 脉冲电源原理图 C V
主振级Ⅰ 主振级Ⅰ
主振级Ⅱ 主振级Ⅱ
放大级
+ U 功放级 工具 工件
图2-17 高频分组脉冲电源原理图
高频分组脉冲电源的优点是： 高频分组脉冲电源的优点是：具有高频脉冲加工表面 粗糙度细和低频脉冲加工速度高，电极损耗少的双重优点。 粗糙度细和低频脉冲加工速度高，电极损耗少的双重优点。 2.5 电火花加工自动进给调节系统 一、自动进给调节系统的作用、技术要求和分类 自动进给调节系统的作用、 1. 作用 维持一定的放电间隙,保证电火花加工正常稳定地进行 保证电火花加工正常稳定地进行。 维持一定的放电间隙 保证电火花加工正常稳定地进行。 2. 要求 （1）具有较广的速度调节跟踪范围； ）具有较广的速度调节跟踪范围； （2）具有足够的灵敏和快速性； ）具有足够的灵敏和快速性； （3）具有必要的稳定性； ）具有必要的稳定性； （4）简单可靠，维修操作方便。 ）简单可靠，维修操作方便。 3. 分类 按执行元件分：电液式、步进电机、调速力矩电机， 按执行元件分：电液式、步进电机、调速力矩电机， 直流伺服电机等。 交、直流伺服电机等。
电火花加工
其他电火花加工方法及图示说明
电火花加工
非接触加工
电火花加工
(4)极间介质的消电离
在电火花放电加工过程中产生的电蚀产物如果来 不及排除和扩散,那么产生的热量将不能及时传 出,使该处介质局部过热,局部过热的工作液高温 分解,结碳,使加工无法进行,并烧坏电极。因此为 了保证电火花加工过程的正常进行,在两次放电 之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排除, 恢复放电通道的绝缘性,使工作液介质消电离。
电火花加工
电火花加工
武汉大学综合工程训练中心
电火花加工
电火花加工的基本概念 电火花加工的特点 电ห้องสมุดไป่ตู้花加工的优点 电火花加工的局限性 电火花加工原理 电火花加工工艺方法分类 其他电火花加工方法及图示说明
电火花加工
电火花加工的基本概念： 电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining 简称EMD）。它是 在加工过程中,使工具和工件之间不断产生 脉冲性的火花放电,靠放电时产生的局部、 瞬时的高温将金属蚀除下来。这种利用火 花放电产生的腐蚀现象对金属材料进行加 工的方法叫电火花加工。
电火花加工
3、电火花加工是通过脉冲放电来蚀除金属 材料的,而脉冲电源的参数随时可调,因此在 同一情况下,只需调整电参数即可切换粗、 半精、精、超精加工。
电火花加工
电火花加工的局限性： (1)电火花加工生产效率低。 (2)被加工的工件只能是导体。 (3)存在电极损耗,这就影响了成型精度。 (4)加工表面有变质层。 (5)加工过程必须在工作液中进行。电火花 加工时放电部位必须处于工作液中,否则 将引起异常放电。 (6)线切割加工有厚度极限。
电火花加工
电火花加工原理
电火花加工基于电火花腐蚀原理,是在工具 电极与工件电极相互靠近时,极间形成脉冲 性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高 温,使局部金属融化,甚至汽化,从而将金属 蚀除下来。这一过程大致分为以下几个阶 段：
第2章-电火花加工
11
适 用 范 围
1 )电火花穿孔成形加工 (1)穿孔加工：各种冲模、挤压模、粉末冶金模、异形孔 及微孔等； (2)型腔加工：加工各类型腔模及各种复杂的型腔工件。 2 )电火花线切割 (1)切割各种冲模和具有直纹面的零件； (2)下料、截割和窄缝加工。
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适用范围
3 )电火花同步共扼回转加工 以同步回转、展成回转、倍角速度回转等不同方式，加工 各种复杂型面的零件，如高精度的异形齿轮，精密螺纹环规， 高精度、高对称度、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等。 4 )电火花高速小孔加工 (1)线切割预穿丝孔； (2)深径比很大的小孔，如喷嘴等。 5 )电火花表面强化与刻字 (1)模具刃口，刀、量具刃口表面强化和镀覆； (2)电火花刻字、打印记。
பைடு நூலகம்
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脉冲电源的放电电压及电流波形
极间放电电压和电流波形 a）电压波形 b）电流波形
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2.1.4 电火花加工的类型及适用范围
按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同， 电火花加工大致可分为: 1 )电火花穿孔成形加工 2 )电火花线切割 3 )电火花同步共扼回转加工 4 )电火花高速小孔加工 5 )电火花表面强化与刻字
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放电凹坑形状与放电参数示例
30
近期的研究还发现放电的蚀除量不仅与能量 的大小有关，还与蚀除的形式有关，对于窄脉宽 高峰值电流放电的情况产生的蚀除形式主要是以 材料的气化为主，而大脉宽低峰值电流主要产生 的蚀除形式是熔化方式，气化形式的蚀除效率比 熔化的要高30～50％，并且表面残留的金属及表 面质量有明显差异。
37
2.3.3
蚀除速度和电极损耗的关系
1．加工速度
体积加工速度 mm3/min； 质量加工速度 g/min。
第二章 电火花加工
(1) 可以精确控制加工尺寸精度。 (2) 可以加工出复杂的形状，如螺纹。 (3) 可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度。 (4) 可以加工出清棱、清角的侧壁和底边。 (5) 变全面加工为局部加工，有利于排屑和加 工稳定。 (6) 对电极尺寸精度要求不高。
摇动的轨迹除了可以像平动头的小圆形轨迹外， 数控摇动的轨迹还有方形、菱形、叉形和十字形， 且摇动的半径可为9.9 mm以内任一数值。
工作液循环过滤系统
工作液循环过滤系统包括工作 液箱、电动机、泵、过滤装置、 工作液槽、油杯、管道、阀门、 引射器以及测量仪表等。
放电间隙中的电蚀产物除了 靠自然扩散、定期抬刀以及使 工具电极附加振动等排除外， 常采用强迫循环的方法加以排 除，以免间隙中电蚀产物过多， 引起已加工过的侧表面间“二 次放电”，影响加工精度，此 外也可带走一部分热量。
2.3.2 电火花加工的加工速 度和工具的损耗速度 1.加工速度
单位时间内工件的蚀除量称之为加工速 度，一般采用体积加工速度来表示，即被加 工掉的体积除以加工时间 加工精度越高，表面粗糙度减小， 加工速度明显下降
2.工具电极损耗速度和相对损耗比
采用相对损耗或损耗比θ作为衡量工具电 极耐损耗的指标。即θ=VE/VW 上式中加工速度和损耗速度均以mm3/min为 单位计算，则θ为体积相对损耗。如以g/min 为单位计算，则θ为重量相对损耗；如以 mm/min为单位计算，则θ为直线相对损耗。
(1)要有一定的脉冲放电能量，否则不能 使工件金属气化。 (2) 火花放电必须是短时间的脉冲性放 电，这样才能使放电产生的热量来不 及扩散到其他部分，从而有效地蚀除 金属，提高成型性和加工精度。 (3) 脉冲波形是单向的，以便充分利用 极性效应，提高加工速度和降低工具 电极损耗。
第四章 电火花加工
产生火花放电,瞬时高温使工件和工具表面都蚀除掉一小部分金
属，单个脉冲经过上述过程，完成了一次脉冲放电，而在工件
表面留下一个带有凸边的小凹坑，如图4-2所示。这样以很高频
率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就将工
具的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。
第一节 电火花加工的机理、特点及分类
胀形成的初始压力可达数十甚至上百个兆帕。高压高温的放
电通道以及随后瞬时气化形成的气体(以后发展成气泡)急速扩
展,并产生一个强烈的冲击波向四周传播。在放电过程中，同
时还伴随有热效应、电磁效应、光效应、声效应及频率范围
很宽的电磁波辐射和爆炸冲击波等现象。
第一节 电火花加工的机理、特点及分类
３.蚀除产物的抛出
加工的规律性。必须掌握其击穿的规律和特征，尤其是击穿通道特性参数
(如通道截面尺寸、能量密度等)随击穿状态参数(如电参数、介质特性、电
极特性及极间距离等参数)而变化的规律性。
2021/9/25
电火花加工通常是在液体介质中进行的，属液体介质电击穿
的应用范围。电火花加工的工艺特性决定极间介质必定存在
各种各样的杂质，如气泡、蚀除颗粒等，且污染程度是随机
电火花加工的原理
单个脉冲经过上述过程，完成了
一次脉冲放电，而在件表面留下一个
带有凸边的小凹坑，如图4-2所示。这
样以很高频率连续不断地重复放电,工
具电极不断地向工件进给，就将工具
的形状复制在工件上，加工出所需要
的零件。
图4-2
2021/9/25
电火花加工表面示意图
1—凹坑 2—凸边
图4-1所示为电火花加工原理示意图。正极性接法是将工件接阳
电极的表面(微观)是凹凸不平的，当脉冲
属，单个脉冲经过上述过程，完成了一次脉冲放电，而在工件
表面留下一个带有凸边的小凹坑，如图4-2所示。这样以很高频
率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就将工
具的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。
第一节 电火花加工的机理、特点及分类
胀形成的初始压力可达数十甚至上百个兆帕。高压高温的放
电通道以及随后瞬时气化形成的气体(以后发展成气泡)急速扩
展,并产生一个强烈的冲击波向四周传播。在放电过程中，同
时还伴随有热效应、电磁效应、光效应、声效应及频率范围
很宽的电磁波辐射和爆炸冲击波等现象。
第一节 电火花加工的机理、特点及分类
３.蚀除产物的抛出
加工的规律性。必须掌握其击穿的规律和特征，尤其是击穿通道特性参数
(如通道截面尺寸、能量密度等)随击穿状态参数(如电参数、介质特性、电
极特性及极间距离等参数)而变化的规律性。
2021/9/25
电火花加工通常是在液体介质中进行的，属液体介质电击穿
的应用范围。电火花加工的工艺特性决定极间介质必定存在
各种各样的杂质，如气泡、蚀除颗粒等，且污染程度是随机
电火花加工的原理
单个脉冲经过上述过程，完成了
一次脉冲放电，而在件表面留下一个
带有凸边的小凹坑，如图4-2所示。这
样以很高频率连续不断地重复放电,工
具电极不断地向工件进给，就将工具
的形状复制在工件上，加工出所需要
的零件。
图4-2
2021/9/25
电火花加工表面示意图
1—凹坑 2—凸边
图4-1所示为电火花加工原理示意图。正极性接法是将工件接阳
电极的表面(微观)是凹凸不平的，当脉冲
第二章 电火花加工
第二章 电火花加工
六、电火花加工的工艺类型
按照工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可
以分为以下几种：
电火花穿孔成型加工
工 电火花线切割
艺 电火花内外圆和成型磨削
类 电火花同步共轭回转加工
型
电火花高速小孔加工
电火花表面强化和刻字
第二章 电火花加工
§2-2 电火花加工的机理
火花放电时，电极表面的金属材料究竟是怎样被 蚀除的，这一微观的物理过程即所谓电火花加工的机 理，也就是电火花加工的物理本质。这一过程大致可 分为以下几个连续的阶段：极间介质的电离、击穿， 形成放电通道；介质热分解、电极材料溶化、气化热 膨胀；电极材料的抛出；极间介质的消电离。
3、基本条件
3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行， 如：煤油、皂化液等。液体介质称工作液，它们必须 具有较高的绝缘强度，以利于产生脉冲性的火花放电。
第二章 电火花加工
二、设备基本组成
第二章 电火花加工
三、电火花加工的特点
1. 脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于 加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件，不受材料硬度 影响不受热处理状况影响。
§2-3 电火花加工中的一些基本规律
一、影响材料放电腐蚀的主要因素：
1、极性效应 在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到
不同程度的电蚀。即使是相同材料，例如钢加工钢，正、 负电极的电蚀量也是不同的。这种单纯由于正、负极性不 同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。如果两圾材 料不同，则极性效应更加复杂。在生产中，我国通常把工 件接脉冲电源的正极(工具电极接负极)时，称“正圾性” 加工；反之，工件按脉冲电源的负极(工具电极接正极)时， 称“负极性”加工、又称“反极性”加工。
电火花加工
• 2)热影响层。它介于融熔化层和基体之间，热影 响层的金属材料并没有熔化，只是受到高温的影 响，材料的金相组织发生了变化，它和基体材料 之间并没有明显的界限。由于温度场分布和冷却 速度的不同，对淬火钢，热影响层包括再淬火区、 高温回火区和低温回火区；对未淬火钢，热影响 层主要为淬火区。因此，淬火钢的热影响层厚度 比未淬火钢大。 • 热影响层中靠近熔化层部分，由于受到高温作 用并迅速冷却，形成淬火区，其厚度与加工条件 有关，一般为2—3倍的最大微观不平度(即δmax) 值。对淬火钢，与淬火层相邻的部分受到温度的 影响而形成高温、低温回火区，回火区的厚度约 为最大微观不平度的3，4倍。 • 不同金属材料的热影响层金相组织结构是不同的， 耐热合金的热影响层与基体差异不大。
第四节．电火花加工应用P200
电火花成形穿孔加工是用工具电极对工件进行复制加工 的工艺方法，可归纳为
• 一、冲模电火花加工
• 冲模是生产上应用最多的一种模具，由于形状 复杂和尺寸精度要求高，所以它的制造已成为生产 上关键技术之一。特别是凹模，应用一般的机械加 工是困难的，在某些情况下甚至不可能，而靠钳工 加工则劳动量大，质量不易保证，常因淬火变形而 报废，采用电火花加工能较好地解决这些问题、冲 模采用电火花加工工艺比机械加工有如下优点。 1)可以在工件淬火后进行加工，避免了热处理变 形的影响。 2)冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨，提高了模具 质量。 3)不受材料硬度的限制，可以加工硬质合金等冲 模，扩大了模具材料的选用范围。 4)对于复杂的凹模可以不用镶拼结构，而采用整 体式，简化了模具的结构，提高了模具强度。
• 二、电火花加工的特点
•
•
•
• • •
1)这种方法易于用来加工各种导电材料，而不 受工件材料的物理、力学性能的限制。 2)在加工过程中，工具与工件不直接接触，所 以工件无机械变形，因而该方法可加工细长、薄、 脆性零件。 3)虽然该方法是利用热效应来切除金属，但大 部分材料不变热。 4)可以在硬度高的材料上，加工出精度高，表 面质量好的复杂模具。 5)用电火花加工的表面，是由许多小的弧坑组 成，有助于油的保存和较好的润滑。 6)这种方法易于实现自动化。
第四章 电火花加工
3.“二次放电”。
电火花加工时，工具电极与工件之间存在着一定的放电间隙，如果加工过程 中放电间隙能保持不变，则可以通过修正工具电极的尺寸，对放电间隙进行 补偿，以获得较高的加工精度。然而，放电间隙的大小实际上是变化的，影 响着加工精度。除此之外，间隙大小对加工精度也有影响，尤其对复杂形状 的加工表面、棱角部位电场强度分布不均，间隙越大，影响越严重。因此， 应缩小放电间隙，这样不但能提高仿形精度，而且放电间隙越小，可能产生 的间隙变化量也越小；另外还必须尽可能使加工过程稳定。
微细加工
影响电极损耗的主要因素
1.极性效应：根据工件所接电源极性命名 精加工通常采用正极性短脉冲；粗加工通常采用负极性长脉冲 2.吸附效应：金属碳化物微粒在电场作用下形成带负电碳胶粒，在 一定条件下吸附在正极表面，俗称炭黑膜。 可以保护和补偿电极，降低电极损耗：负极性加工。 峰值电流和频率一定时，黑膜厚度随脉宽增加而增加
微细加工 热影响层介于熔化凝固层和基体之间。热影响层的金属材料
并没有熔化，只是受到高温的影响，使材料的金相组织发生了
变化，它和基体材料之间并没有明显的界限。热影响层中靠近 熔化凝固层部分，由于受到高温作用并迅速冷却，形成淬火区，
其厚度与具体条件有关，一般为2～3倍的Rmax 。显微裂纹一般
仅在熔化层内出现，只有在脉冲很大情况下才有可能扩展到热 影响层。 表面变质层的形成导致电火花加工表面力学性能的改变，通 常硬度和耐磨性能提高，而抗疲劳性能下降。要提高表面完整 性，必须设法减小表面变质层的厚度。
微细加工
3.3自动进给调节系统
1.自动进给调节系统的作用和分类
自动进给调节系统的作用是维持某一稳定的放电间 隙S，保证电火花加工正常而稳定地进行，获得较好 的加工效果。对自动进给调节系统的基本要求是： 1）有较广的速度调节跟踪范围。2）有足够的灵敏 度和快速性。3）有必要的稳定性。4）有足够大的空 载进给速度和短路回退速度。
什么是电火花加工
什么是电火花加工一、什么是电火花加工电火花是一种自激放电，其特点如下：火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。
伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。
火花通道必须在维持暂短的时间（通常为10-7-10-3s）后及时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性（即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深），使通道能量作用于极小范围。
通道能量的作用，可使电极局部被腐蚀。
利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。
电火花加工是在较低的电压范围内，在液体介质中的火花放电。
二、电火花加工的特点电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。
随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。
具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。
因此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工方法。
电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。
电火花加工的特点如下：1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。
不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。
2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。
3.加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。
工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。
4.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。
基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项：1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。
2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。
3) 在金属板材上切割出零件。
4) 加工窄缝。
5) 磨削平面和圆面。
电火花加工简述
电火花加工简述一、电火花加工原理与特点电火花加工是一种利用电极之间脉冲放电时所产生的电力腐蚀现象进行加工的方法。
在加工过程中，工具与工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电使局部瞬间产生的高温蚀除工件多余材料。
随着电火花加工技术的发展，逐步在成型加工方面形成两种主要加工方式：电火花成型加工和电火花线切割加工。
1.电火花加工原理图6.70 电火花加工原理电火花加工又称为电腐蚀加工，其加工原理见图6.70所示。
电火花加工时，工具电极和被加工工件放入绝缘液体中，在两者之间加100V左右的电压。
因为工具电极和工件的表面不是完全平滑的，存在着无数个凹凸不平处，所以当两者逐渐接近、间隙变小时，在工具电极和工件表面的某些点上，电场强度急剧增大引起绝缘液体的局部电离，通过这些间隙发生火花放电。
电火花加工时，一秒钟会发生数十万次脉冲放电，每次放电都由10－5～10－4 ms的火花放电及持续10－3～1ms的过渡电弧构成。
火花的温度高达5 000℃，火花发生的微小区域（放电点）内，工件材料被熔化和气化。
同时，该处的绝缘液体也被局部加热，急速地气化，体积发生膨胀随之产生很高的压力。
在这种高压力的作用下，已经熔化、气化的材料就从工件的表面迅速地被除去。
每次放电后，工件表面上产生微小放电痕，这些放电痕的大量积累就实现了工件的加工。
电火花加工中的放电具有放电间隙小、温度高、放电点电流密度大等特点。
2.电火花加工的特点电火花加工有以下特点：（1）可以加工任何硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料，在一定条件下，还可以加工半导体材料和非导电材料。
（2）加工时“无切削力”，有利于小孔，薄壁、窄槽以及各种复杂形状的孔、螺旋孔、型腔等零件的加工，也适合于精密微细加工。
（3）当脉冲宽度不大时，对整个工件而言，几乎不受热的影响，因此可以减少热影响层，提高加工后的表面质量，也适于加工热敏感的材料。
（4）可以任意调节脉冲参数，在一台机床上连续进行粗、半精、精加工。
第二章 电火花加工
23
第二章 电火花加工
电压 / V
^ ui
ti tp
电射 / A 空空
to td te ti to
电加 / µs
电电
电电
粗过电电
短短
ie
^
is
电加 / µs
图2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
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第二章 电火花加工 4．脉冲间隔to(μs) 脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、TOFF表示)， 它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。间隔时 间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电 弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生 产率。加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。 5．放电时间(电流脉宽)te(μs) 放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电 流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小 电流脉宽， 电流脉宽 它比电压脉宽稍小，二者相差一 个击穿延时td。脉冲宽度ti和电流脉宽te对电火花加工的生 产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用 的是电流脉宽te。
16
第二章 电火花加工
(4) 极间介质的消电离 极间介质的消电离(如图 (e)所示)。加工 液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热 量带走，并恢复绝缘状态。若电火花放电 过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散， 产生的热量将不能及时传出，使该处介质 局部过热，局部过热的工作液高温分解、 积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。 因此，为了保证电火花加工过程的正常进 行，在两次放电之间必须有足够的时间间 隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的 绝缘性，使工作液介质消电离。
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第二章 电火花加工
(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图 (b)、(c) 所示)。液体介质被电离、击穿，形成放电通道 后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的 粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的 热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温 首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四 周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直 至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸气瞬间 体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电 火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒 烟现象，并听到轻微的爆炸声。
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1、什么是自动进给调节系统？
2、自动进给调节的作用、要求、分类。
3、自动进给调节的基本组成部分。
4、典型实例及应用。
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一、自动进给调节系统的作用、要求、 和分类 1、什么是自动进给调节系统？
2、自动进给调节的作用、要求、分类
（1）作用
（2）要求
范围，灵活，稳定
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5.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿 2013-8-24 4 命，降低工人劳动强度。
四、电火花加工的局限性 五、电火花加工的应用
2013-8-24 5
六、电火花加工的工艺类型
按照工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可 以分为以下几种：
电火花穿孔成型加工
工 艺 类 型
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控制核心单元
驱动单元
执行部件
转换
间隙电压采样电路
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控制核心 标准 外设
控制专用板卡
驱动和功放部分 步进电机 驱动模块
机床部分
脉冲卡 I/O卡
步进 电机
机床 工作台
PC机 A/D卡
电源
间隙电压 采样电路
3、电火花线切割加工控制系统； 4、电火花线切割加工编程技术；
5、影响加工质量的因素（什么影响线切割加 工质量）； 6、线切割加工工艺及扩展应用 。
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电极丝材质· 直径· 张力
材质，直径
恒定 张力
恒张力系统
2013-8-24 62
§3-3 电火花线切割控制系统和编程技术 一、线切割控制系统：
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问题：
电火花磨外圆时， 会出现什么问题？
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2、磨削的加工工艺。
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工件
S
石墨电极
工件
S
石墨电极
a)
b)
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3、小孔电火花磨削加工。 图2-4
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二、电火花同向同步回转加工螺纹。
三、高阻抗材料的电火花加工 四、表面处理、刻字等。
极性选择 传热效应
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吸附效应 材料选择
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三、影响加工精度的主要因素
四、电火花加工的表面质量
1、表面粗糙度；2、表面变质层； 3、表面力学性能 （硬度、耐磨性、残余应力、耐疲劳性能）
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§2-4 电火花加工用的脉冲电源
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2、工具电极和工件在气体介质中进行放 电的电火花加工。 3、工件为非金属材料的加工。
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一、电火花磨削加工
1、磨削的运动方式。 2、磨削的加工工艺。
3、小孔电火花磨削加工。
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1、磨削的运动方式。
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3、你所见过的内孔磨削加工，最小孔径 可以小到多少？如果是Φ1.5mm的内孔，砂轮 外径为Φ1.0mm,磨削需要的线速度为15m/s, 则 砂轮的转速为30万转/min，普通的磨床可以实 现吗？
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§2-8 其它电火花加工
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。
加工极性、工作液、放电状态、接触方式、 电极形式、电极丝的加工特点、工具损耗等
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§3-2 电火花线切割加工设备
一、机床本体
床身、工作台、走丝机构、锥度切 割装置
二、脉冲电源 三、工作液循环系统
2013-8-24 60
1、电火花线切割加工的原理、特点、应用；
2、电火花线切割加工设备组成；
Bx By Bj G Z
2013-8-2469来自2、直线编程 3、圆弧编程
三、自动编程
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电火花展成加工
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40
2013-8-24
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§2-7 电火花穿孔成形加工
1、电火花穿孔加工 2、电火花型腔加工 3、小孔电火花加工
4、异形孔的电火花加工
2013-8-24
5、工艺扩展
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43
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问题：
1、电火花穿孔成型加工中，工具电极和 工件的相对运动方式怎样？ 2、高阻抗材料如何用电火花加工？
驱动模块
步进电机
I/O卡 间隙电压 采样电路
A/D卡
负载
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正常放电 过渡放电 稳定电弧
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33
§2-6 电火花加工机床
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电火花成形加工机床组成部分：
床身、立柱、主轴头、 工作液循环系统、电源、 控制系统等
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四、极间介质的消电离。
7
§2-3 电火花加工中的一些基本规律
一、影响材料放电腐蚀的主要因素： 1、极性效应 2、电参数对电蚀量的影响 3、金属材料热学常数对电蚀量的影响 4、工作液对电蚀量的影响 5、其它因素
2013-8-24 8
二、电火花加工的加工速度和工具的损耗 速度： 1、加工速度
2、工具相对损耗
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§3-3 电火花线切割控制系统和编程技术
y
B
0
x
66
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y
o
2013-8-24
x
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2、加工控制
（1）进给速度控制 （2）短路控制
（3）间隙补偿
（4）图形位置控制
（5）适应控制
（6）自动找中心
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（7）信息显示
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二、线切割数控编程
1、程序格式：
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控制核心模块
初 始 化 模 块
动 态 联 接 库 文 件
加 工 参 数 数 据 库
故 障 诊 断 处 理 模 块
辅 助 功 能 模 块
平 面 加 工 模 块
外 圆 加 工 模 块
螺 旋 加 工 模 块
其 它 加 工 模 块
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脉冲卡 PC 机 ISA 总 线
控制核心 标准 外设
控制专用板卡
驱动和功放部分 步进电机 驱动模块
机床部分
脉冲卡 I/O卡
步进 电机
机床 工作台
PC机 A/D卡
2013-8-24
电源
间隙电压 采样电路
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电火花线切割机床控制系统的控制功能：
1、轨迹控制
2、加工控制
2013-8-24 64
1、轨迹控制
偏差判断 进给 偏差计算 终点判断
§2-7 电火花穿孔成形加工
1、电火花穿孔加工 2、电火花型腔加工 3、小孔电火花加工
4、异形孔的电火花加工
2013-8-24
5、工艺扩展
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一、电火花穿孔加工
冲模的电火花加工
（已经被线切割所代替）
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37
二、电火花型腔加工 1、加工工艺
2、电极设计
2013-8-24
38
三、小孔电火花加工 四、异形孔的电火花加工 五、工艺扩展
一、电火花加工的基本原理 1、原理 2、主要原因
3、基本条件
二、设备基本组成
2013-8-24 3
三、电火花加工的特点
1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工 方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工 件，不受材料硬度影响不受热处理状况影响。 2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散 范围小，材料受热影响范围小。 3.加工时工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作 用力极小，工具电极材料不需比工件材料硬，因此工 具电极制造容易。 4.直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化。
电火花线切割
电火花内外圆和成型磨削 电火花同步共轭回转加工 电火花高速小孔加工
电火花表面强化和刻字
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§2-2 电火花加工的机理
加工机理动画演示：
电火花蚀除过程分以下四个阶段：
一、极间介质的电离、击穿形成放电通道；
二、介质热分解、电极材料熔化、气化、 热膨胀； 三、电极材料的抛出；
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按工作回路数： 单回路、多回路
三、RC线路脉冲电源 四、晶体管式脉冲电源
五、各种派生脉冲电源
1、高低压复合脉冲电源 2、多回路脉冲电源 3、等脉冲电源 4、高频分组脉冲和梳形波脉冲电源
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5、智能脉冲电源
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§2-5 电火花加工的
自动进给调节系统
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五、五轴联动简单棒状电极电火花 加工。
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混粉电火花加工 机理及应用
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§3 电火花线切割加工
2013-8-24
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§3-1 电火花线切割加工原理、
特点及应用
一、加工原理： 1、 原理 2、分类 3、控制方式
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二、特点： 1、 与成型加工的共同点 加工原理、机理、工艺、 适应材 料等相同。 2、与成型加工的不同点