第二章-电火花加工PPT课件

特种加工
Non-traditional Machining
第二章 电火花加工
（Electrospark Machining)
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本章目录
31 电火花加工的基本原理及其分类 2 电火花加工机理 3 电火花加工中的一些基本规律 4 电火花加工的脉冲电源 35 电火花加工的自动进给调节系统 6 电火花加工机床 37 电火花穿孔成形加工
• 日、英、美称之为放电加工，俄罗斯称电蚀加工。
• 在特种加工中，电火花加工的应用最为广泛。
• 电火花腐蚀
电火花放电时火花通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温 度，足以使任何金属材料局部熔化、气化而被腐蚀掉，形 成放电凹坑。
第一节 电火花加工的基本原理及分类 ➢电火花加工的条件
• 电火花加工必须具备下列三个条件： • 1、必须采用脉冲电源 • 以形成瞬时的脉冲放电。每次脉冲放电延续一段时间(10-7~10-3s)
放电通道形成后电子、正离子运动→动能转热能电极表面高温→工作 液气化、热分解→电极材料熔化、气化→迅速热膨胀
第二节 电火花加工机理
3、电极材料的抛出
热膨胀产生微爆炸→电极材料抛出→大部分抛入工作液中收 缩成小颗粒，一小部分飞溅、镀覆、吸附在对面的电极表面 上（这种互相飞溅、镀覆以及吸附的现象，在某些条件下可 以用来减少或补偿工具电极在加工过程中的损耗 ）
后，需停歇一段时间，如图所示。 这样才能使能量集中于微小区域，而不致于扩散到邻近的材料中 去。如果形成连续放电，就会形成象电焊一样的电弧，使工件表 面烧伤而不能保证零件的尺寸和表面质量
第一节 电火花加工的基本原理及分类
• 2、必须采用自动进给调节装置 • 以保证工具电极与工件电极间微小的放电间隙。间隙过大，极间
电压难以击穿极间的液体介质，不能产生火花放电；间隙过小， 容易产生短路，也不能产生火花放电。电参数对放电间隙的影响 很 大 ， 精 加 工 时 单 边 间 隙 仅 有 0.01mm, 而 粗 加 工 时 则 可 达 0.5mm，甚至更大。 • 3、火花放电必须在具有一定绝缘强度(103~107Ω·cm)的液体 介质中进行 • 常用的液体介质有煤油、皂化液和去离子水等。液体介质又称工 作液，它除了有利于产生脉冲式火花放电外，而且有利于排除放 电过程中产生的电蚀产物和冷却电极及工件表面。
1、极间介质的电离、击穿形成放电通道
极间电压升高或极间距离减小→极间电场强度增大105V/mm即 100V/μm左右时→产生场致电子发射→雪崩电离小于0.1μs→建立放电 通道（电流密度达105－106A/cm2（103 － 104A/mm2））
第二节 电火花加工机理
2、介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀
第一节 电火花加工的基本原理及分类
➢电火花加工原理
电火花加工是在如图1-1所示的加工系统中进行的。加工时， 脉冲电源的一极接工具电源，另一极接工件电极。两极均 浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油）中。 工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在 正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01-0.05mm）。当 脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液 体介质击穿，形成放电通道。
• 3、脉冲参数可根据需要进行调节，因而，可以在同一台机床 上进行粗加工、半精加工和精加工。
第一节 电火花加工的基本原理及分类
➢ 电火花加工的局限性：
1、主要用于加工金属导电材料，但在一定条件下也可以加工半 导体和非导体材料。
2、一般加工速度较慢，在一般情况下生产率低于切削加工。为 了提高生产率，常采用切削加工进行粗加工，再进行电火花 加工。目前电火花小孔加工的生产率已明显高于钻头钻孔。
第一节 电火花加工的基本原理及分类
➢ 电火花加工原理
第一节 电火花加工的基本原理及分类
如此周而复始高频率地重复地循环下去，工具电极不断地向工件 进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。 与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工 具电极的损耗。电蚀过程如图2-3所示。
第一节 电火花加工的基本原理及分类
➢电火花加工的特点及其应用
• 主要优点：
• 1、可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及时高 纯度的导电材料。如不锈钢、钛合金、工业纯铁、淬火钢、硬 质合金、导电陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金刚石等。
• 2、加工时无明显机械力，故适用于低刚度工件和细微结构的 加工。由于可以简单地将工具电极的形状复制在工件上，再加 上数控技术的运用，因此，特别适用于复杂的型孔和型腔加工。 甚至可以使用简单的工具电极加工出复杂形状的零件。
第一节 电火花加工的基本原理及分类
由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度 集中（106~107W/mm2)，放电区域产生的瞬时高温,可 达10000℃以上,足以使材料溶化甚至蒸发，灼热的金属 蒸气具有很大的压力,引起剧烈的暴炸,而将熔融的金属抛 出,以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束后，经过 很短的时间间隔，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿 放电。
第二节 电火花加工机理
➢ 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，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。 那么两电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的呢？这一微观 物理过程，也就是电火花加工的物理本质。
第二节 电火花加工机理
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工 又 称 放 电 加 工 (Electrical Discharge Machining，简称EDM)：
原理：在一定介质中，利用两极（工具电极与工件电极）之间 脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对侵蚀多余的金属，以使零件 的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。
3、放电过程有部分能量消耗在工具电极上，从而导致工具电极 损耗，影响成形精度。
第一节 电火花加工的基本原理及分类
➢ 根据工具电极和工件相对运动方式和用途的不同，电 火花加工分类：
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