电火花加工机理及微观物理过程
电火花加工机理及微观物理过程2
电火花加工的定义
• 电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining）：是利用浸在工作 液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用 蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电 加工或电蚀加工。
电火花加工的分类1 电火花加工的分类1
• 电火花成型加工和电火花线切割加工 • 电火花成型加工
电火花加工的特点
• 电火花加工具有以下优点：
– 便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材 料，如淬火钢，硬质合金等。 – 适用于复杂表面形状工件的加工。 – 电极材料不必比工件硬 – 可进行微精细加工。0.01-0.1mm的型孔。 – 可加工各种成型工具和量具。 – 直接利用电、热能加工，便于控制。
数控电火花成型机床
电火花加工的分类2 电火花加工的分类2
电火花加工型腔
电火花加工落料冲模
电火花加工的原理
1-工件；2-脉冲电源；3-自动进给调节装置；4-工具电极；5-工作液；6过滤器；7-液压泵
ti-脉冲宽度；to-脉冲间隔；tp-脉冲周期；ui-峰值电压
• 电火花加工应具备的条件
– 工件与电极之间应保持一定的放电间隙。一般 为0.01-0.1mm左右。 – 工件与电极之间应充满有一定的绝缘性的工作 液。 （1）产生脉冲性火花放电 （2）排出电蚀产物 （3）冷却电极和工件表面 – 火花放电必需为瞬时的脉冲性放电，而不是持 续的电弧放电
• 电火花加工的微观物理过程： • （1）极间介质的电离、击穿形成放电通道。 • （2）介质热分解，电极材料熔化、气化、 热膨胀。 • （3）电极材料的抛出 • （4）极间介质的消电离
电火花加工的原理
电火花加工的原理电火花加工是一种以电热进行材料加工的先进工艺，在制造业中应用广泛。
它的原理主要涉及电脉冲和放电火花的生成。
电火花加工的基本原理电火花加工的原理是利用电脉冲的高压电场在工件和电极之间产生放电火花，通过火花的冲击和化学反应来实现材料的加工。
电脉冲的产生电火花加工中使用的电脉冲是由脉冲发生器产生的高压、高能量电流。
脉冲发生器包括高压电源、电容器和放电装置等。
当电容器充电至设定的电压后，通过放电装置将电容器的能量释放出来，形成电脉冲。
放电火花的生成电脉冲通过电极输入到工件上，形成高压电场。
当电场达到致放电点的电压时，势阱区（即放电通道）中的空气将被电离形成等离子体，即放电火花。
放电火花在极短的时间内释放大量能量，在其通道周围产生高温和高压力。
放电火花的冲击作用放电火花的突然释放能量产生震荡波，使工件表面发生局部的融化和蒸发，从而实现材料的剥离和加工。
火花的能量可控制，可以通过调整放电参数来进行不同的加工操作。
放电火花的化学反应作用除了冲击作用，放电火花还能引起化学反应。
在放电过程中，放电通道中的气体或液体环境会发生化学变化，例如氧化、氮化等。
这种化学反应可以利用于工件的表面改性，例如增加硬度、改善耐磨性等。
电火花加工的应用领域电火花加工在制造业中有广泛的应用。
它主要用于硬质材料和细密材料的加工，例如钨碳合金、陶瓷、金属模具等。
电火花加工的特点是可以在硬度较高的材料上进行加工，且可以实现复杂形状的加工。
因此，电火花加工在航空航天、汽车制造、模具制造等领域中得到了广泛的应用。
结论电火花加工通过电脉冲和放电火花的生成实现了材料的高精度加工。
其原理是利用电脉冲产生的高压电场在工件和电极之间产生放电火花，通过火花的冲击和化学反应来剥离和改变材料。
电火花加工的应用非常广泛，为制造业的发展提供了重要的技术支持。
电火花加工原理简述
电火花加工原理简述电火花加工是一种常用的金属加工方法，通过电脉冲放电在金属工件上产生火花，在火花冲击和高温作用下使金属发生融化、氧化和蒸发等化学反应，从而实现对工件进行加工的目的。
本文将简述电火花加工的原理，包括其基本概念、工作过程和应用实例。
一、基本概念电火花加工，又称为电火花放电加工、电火花蚀刻加工，是一种以电脉冲放电作为能量源来加工金属工件的方法。
通过高频脉冲电流的通断控制，使电极与工件之间产生间断放电，形成火花放电区，通过火花的能量来蚀刻掉金属工件上的无规则形状或曲线形状的凹槽或者孔洞。
二、工作过程1. 基本装置电火花加工的基本装置由电源系统、工艺系统和控制系统组成。
其中，电源系统提供脉冲电流，工艺系统包括电极、冲击液和工件夹持设备，控制系统用于调节和控制电极与工件之间的间隙和放电参数。
2. 放电区形成在电火花加工中，电极和工件之间生成细小间隙。
当通入高频脉冲电流时，由于放电区间隙较小，电极与工件之间的电压梯度非常大，随着电压上升到一定值，间隙内空气被电离形成放电通道，从而使间隙电压骤降。
3. 火花放电当间隙电压骤降时，电极和工件之间产生放电，形成火花放电区域。
火花放电区域的高温和高压使空气在瞬间膨胀，形成冲击波和等离子区。
冲击波和等离子体对工件表面产生腐蚀和剥蚀作用，从而加工出所需形状的凹槽或孔洞。
4. 脉冲控制脉冲电流的控制是电火花加工中至关重要的一步。
通过调节脉冲电流的幅值、宽度和频率等参数，可以控制火花放电能量的大小和放电的稳定性，从而实现对工件加工精度的控制。
三、应用实例电火花加工是一种在模具制造、航空航天、汽车制造和微细加工等领域广泛应用的加工方法。
它被用于加工各种形状复杂、硬度高的金属材料，如工模、模具、钨钢、硬质合金等。
以模具制造为例，电火花加工在制造模具的过程中，能够加工出精细的孔洞和复杂的曲线形状。
相比传统机械加工，电火花加工可以避免工具磨损、提高加工精度和表面质量。
电火花加工的工作原理
电火花加工的工作原理电火花加工是一种常见的金属加工工艺，它通过在金属工件上产生电火花放电进行加工，以实现对工件的精细加工和形状加工。
本文将详细介绍电火花加工的工作原理。
1. 电火花加工的基本原理电火花加工是一种非接触加工方法，它利用电脉冲在金属工件和电极之间的放电产生高能量的电火花，并通过电火花的放电烧蚀作用来实现对金属工件的加工。
电火花加工主要包括放电、烧蚀和冲击排屑三个过程。
2. 放电过程电火花加工中的放电过程是指通过电极与工件之间形成的电场，使放电电流通过工作介质（通常是去离子水或油）的间隙，产生电压梯度的作用下进行放电。
当电极与工件之间的间隙达到一定程度时，间隙中的工作介质将发生电离，形成等离子体通道，导电性增强。
此时，通过电极施加的电压会引发电流，在通道内形成电火花放电。
3. 烧蚀过程电火花加工中的烧蚀过程是指电火花放电产生的高温等离子体通道在工件表面产生的热量，使金属工件局部受热电离。
高温等离子体通道中的电子、离子与金属工件表面发生碰撞，将表面金属冲击、碰撞、冲蚀和蒸发，从而实现工件的烧蚀加工。
4. 冲击排屑过程电火花加工中的冲击排屑过程是指工件在电火花放电的作用下，由于放电能量的冲击和烧蚀作用，使工件表面的金属材料产生蒸发、冲击、碰撞和冲蚀现象，将被加工材料冲击除去，形成悬浮于工作介质中的微小颗粒，实现对工件的冲击排屑。
5. 工作参数对加工效果的影响在电火花加工过程中，工作参数的设置将直接影响加工效果。
其中，电极间距、电压、电流、工作介质质量等是常见的工作参数。
合理的工作参数设置可以改善加工效果，提高加工质量。
6. 电火花加工的应用领域由于电火花加工能够对各种金属材料进行高精度加工，因此在许多领域都有广泛的应用。
电火花加工常用于模具制作、精密零件加工、刀具加工等领域。
它能够加工出复杂形状的零件，并且具有良好的表面质量和尺寸精度。
总结：电火花加工是一种通过电火花放电进行加工的金属加工工艺。
电火花加工的基本原理基本特点和用途
电火花加工的基本原理、基本特点和用途1. 简介电火花加工是一种利用脉冲电流在工件表面产生电火花放电，通过放电产生的高温和高压力，将工件上的材料剥离或融化的先进加工技术。
2. 基本原理电火花加工的基本原理是利用电火花放电形成的高温、高速电浆等物理效应，在工件表面加工上形成微小的卸载和击打，从而使表面材料脱落或产生微小的坑洞等效果。
其原理可以概括为以下几个步骤：•通过电极间的电解质液形成电晕放电。
•电火花发生时，加工电极上的放电区内产生极高温度和压力。
•高温和高压力使材料表面受到局部熔融、汽化和剥落等作用。
•下一个脉冲的放电击打在已剥落的材料表面，进一步清除表面氧化物。
3. 基本特点电火花加工具有以下基本特点：3.1 非接触加工电火花加工是一种非物理接触的加工方式，电极不直接接触工件表面，避免了因接触而带来的磨损、变形等问题。
因此，适用于对硬度较高的材料进行加工，如淬火钢、硬质合金等。
3.2 微细加工能力电火花加工可以在微小的加工区域内进行精密加工，最小加工尺寸可以达到几个微米甚至更小。
这使得电火花加工在制造微型零部件、精密模具等领域有广泛的应用。
3.3 高表面质量由于电火花加工不涉及机械接触，因此能够在工件表面获得较高的加工质量。
通常情况下，电火花加工的表面粗糙度可以控制在Ra 0.2微米左右。
3.4 加工硬材料能力电火花加工不受工件材料硬度的限制，可以加工各种硬度的金属和非金属材料，包括硬质合金、不锈钢、陶瓷等。
4. 应用领域电火花加工在现代制造领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：4.1 模具制造电火花加工在模具制造中被广泛应用。
模具是制造业中不可或缺的工具，而电火花加工可以在制造过程中加工出高精度、高质量的模具零件，满足各种复杂形状的需求。
4.2 零部件制造电火花加工可以用于制造各种微型零部件，例如发动机喷油嘴、微机械零件等。
其微细加工能力和高表面质量使其成为制造微型零部件的理想选择。
4.3 表面处理电火花加工可以用于对金属表面进行清洁、修复和改性处理。
电火花加工知识讲解
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
第一节 电火花加工的基本原理及分类
➢电火花加工的点及其应用
• 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。
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。
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。
瞬间明白电火花加工的原理
瞬间明白电火花加工的原理
电火花加工是一种利用电脑控制的放电脉冲，在工件表面产生高能量的电火花，并通过放电过程中的电弧和脉冲电流来熔化和蚀刻工件材料的加工方法。
具体的原理如下：
1. 工件和电极：电火花加工通常用到两个电极，分别为工件电极和刀具电极。
工件电极是要进行加工的工件本身，刀具电极则是用来激发电火花的钨电极。
2. 放电过程：刀具电极靠近工件电极，形成微小间隙。
随后，施加高频高电压脉冲，形成电火花。
电火花在两个电极之间产生强烈的电场和热量，当电火花通过间隙时，迅速产生气化蒸汽和高温等离子体。
3. 腐蚀过程：高温等离子体导致工件表面的金属材料熔化，并形成电弧和脉冲电流。
这些电弧和电流会将融化的金属材料迅速蒸发，同时也会快速将电极上的材料侵蚀掉。
这个过程将交替进行，每一次放电都会腐蚀和熔化一小部分工件表面。
4. 冲击效应：除了瞬间的高温作用外，电火花加工还具有冲击效应。
焦耳定律表明，根据电流强度和通过时间的乘积可以得出腐蚀剂对工件的侵蚀深度。
电火花加工中，每当电火花形成和消失时，都会产生冲击波，进一步促进金属材料的蒸发。
总结起来，电火花加工利用脉冲电流和电弧的高温和高能量，通过瞬间的熔化、蚀刻和侵蚀，来实现对工件材料的加工和修复。
这种加工方法广泛应用于制造业中，特别是用于具有复杂形状和高硬度的金属材料加工，例如模具、工具和精密零部件等。
电火花加工的基本原理及设备课件
电火花加工在难加工材料的加工中具有较高的效率和精度 ，能够满足各种复杂零件的加工需求。
CHAPTER 04
电火花加工的优缺点
优点
高精度加工
零件加工
在机械制造业中，有些零件的结构复杂，精度要求高，采用 传统的机械加工方法难以达到要求。电火花加工能够解决这 些问题，实现对复杂型腔、窄槽、微细孔等的高效加工。
电火花加工在零件加工中的应用范围不断扩大，尤其在航空 航天、医疗器械等领域，电火花加工的高效性和灵活性得到 了充分体现。
难加工材料的加工
电火花放电的化学反应
气体放电过程中的化学反应
在电火花放电过程中，电极材料与工作液发生化学反应，产生气 体和金属蒸汽。
电极材料的蚀除
气体和金属蒸汽在高温和高压下对工件表面产生强烈的冲击和腐蚀 作用，使工件表面材料被蚀除。
工作液的循环更新
工作液循环流动，及时带走加工过程中产生的热量和蚀除产物，保 持加工过程的稳定进行。
体成本也相对较高。
CHAPTER 05
电火花加工技术的发展趋势
高效电火花加工技术
高效电火花加工技术是指通过提 高电火花加工的效率和加工质量
，实现快速、高效的生产。
高效电火花加工技术采用了新型 的脉冲电源、高精度电极材料、 高效的排屑系统等技术，提高了
加工速度和加工精度。
高效电火花加工技术的应用范围 广泛，可应用于各种难加工材料 的加工，如硬质合金、不锈钢等
感谢您的观看
电火花加工的基本原 理及设备课件
目 录
• 电火花加工的基本原理 • 电火花加工的设备 • 电火花加工的应用 • 电火花加工的优缺点 • 电火花加工技术的发展趋势
电火花加工的原理与机制
电火花加工的原理与机制电火花加工，又称为放电加工或电火花蚀刻，是一种利用脉冲放电来蚀刻金属的方法。
它是一种非接触式的物理加工方法，可以在高难度、高难度材料上形成微小且精细的图案和纹理。
那么，电火花加工的原理和机制是什么呢？一、原理电火花加工是利用高压电瓷和技术高超的钨丝电火花切断技术来进行微小加工的方法。
其装置是由火花发生器、夹持电极、道具盘、机械送料装置、控制电路等部分组成。
在进行加工时，电极和工件之间通过电介质的介入，然后施加高压电在两个金属表面上放电，形成电火花，使表面物质得到加工或熔化。
经过一定的加工时间，在工件表面形成相应的微结构或图案。
电火花加工的原理是利用电极和工件之间的电放电来对工件表面进行加工。
两个金属表面之间的电容就是一个电子窝，当锌电极和锅工件一起被称为以上的电极；当电容上充满了电子的时候，电压降会逐渐提高到指定值，然后形成一个电晕，外部的空气中的氧化氮会转化为温度达到3000℃的等离子体，最终形成电火花。
电火花加工主要是通过管子放电的方式实现的。
电容两端的接口设有自动加压，电容会不断充电直到形成电晕为止。
此时，由于电容介质的特殊性质，电晕开始向电极间的空气中释放放电，即形成了电火花。
二、机制电火花加工是基于几种物理机制的相互作用而实现的加工方法。
主要有电热效应、化学效应、机械效应和热膨胀。
添加电极到工件上，加入电子的能量相互作用就会使得电极和工件表面分解成离子或分子。
因此，电火花加工过程中离子的加热虚化出现了化学反应、电化学反应、和电传输等等复杂动态行为。
以下是详细的介绍。
1. 电热效应在电火花加工过程中，放电电流通过电极与工件之间的电介质，从而激发出电磁场和电热场。
电磁场作用下，电子和阳离子在电场中不断碰撞。
这些碰撞产生的热能会引发金属的熔化和蒸发，并在轨道的边界形成熔池，并导致物质的去离子化。
这种振动的加热效应促使整个加工表面加热和熔化，同时进行化学反应。
2. 化学效应在一定的分子能级下，当分子受到电离能量时，在分解溢出够高的情况下，会发生电解或化学反应，这会导致气体变得透明，然后发生放电。
电火花加工的工作原理
电火花加工的工作原理
电火花加工是一种利用电火花放电形成的高温、高压等条件，通过瞬间蒸发电击位置上的工件材料，从而实现对工件进行加工的方法。
其工作原理可归纳为以下几个步骤：
1. 电极放电：电火花加工通常由两个电极构成，工件和电极之间形成一定的放电间隙。
在放电沟槽中，电极之间的间隙被填充了工作液体。
当加上适当的电压后，两个电极之间的电场强度逐渐增加，最终导致放电。
2. 放电过程：一旦电场强度达到临界值，电火花就会在放电间隙内形成，形成了高温、高压等条件。
放电时，突然出现的电流将在工作液体中形成小气泡，这些气泡将在极短的时间内迅速扩大和坍缩。
这个过程称为电火花放电。
放电时产生的高温将瞬间蒸发掉液态中的工作液体，同时也将会产生热冲击力和高速离子流。
3. 材料移除：在放电过程中，瞬间蒸发的工作液体形成的高温气体将产生巨大的膨胀力和热冲击力。
这些力量将把工件表面的材料冲击碎裂，小颗粒随后通过工作液体带走。
此外，也通过高速离子流的撞击和侵蚀来移除材料。
4. 重复放电：电火花加工是一种周期性的过程。
在每次瞬间放电后，间隙中的气泡将坍缩并重新填充，从而形成下一次放电。
这个重复放电的过程会持续不断地进行，直到达到预定的加工效果。
综上所述，电火花加工是一种利用电火花放电来产生高温、高压和冲击力的加工方法。
通过瞬间蒸发、碎裂和侵蚀工件表面的材料，实现对工件的加工和形状改变。
特种加工-第二讲 电火花加工的基本原理及设备(1)
生
。高温高压
每一次火花放电，就会在工件表面蚀出一个带凸边的
。凹
坑
电火花加工中的蚀除产物，一部分以气态形式抛出，其余大部分
以
固体微粒分散悬浮在工作液中。球状
电火花加工和电火花线切割加工的原理是
。相同的
电火花加工 在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间的 脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。
降低温度；
一次火花放电过程大致分为以下几个阶段： 消除带电离子；
排出电蚀产物；
(4)极间介质的消电离(如图2.2(e)所示)。
防止碳搭桥；
图2.2 电火花一次放电过程
二、电火花（穿孔成形）加工、电火花线切割加工的特点 共同特点
(1)二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的 热来熔化去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬 度无关，加工中不存在显著的机械切削力。
电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在。
放电间隙0.01-0.1mm； 脉冲性放电；
图2.1 电火花加工原理
有绝缘介质；
加工过程 一次火花放电过程大致分为以下几个阶段：
(1)极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2.2(a) 所示)。
第二讲 电火花加工的基本原理及设备（1）
一、电火花加工的物理本质 二、电火花加工、电火花线切割加工的特点 三、电火花机床型号与分类 四、电火花加工机床结构
N2+2O2===2NO2 化学反应条件：高温、高压
放 电 产 生：高温、高压
一、电火花加工的物理本质
物理本质 电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件
A、32mm
B、320mm
C、3200mm D、32000 mm
电火花实验原理
电火花实验原理
电火花实验原理是指在一定的条件下，通过高压放电会产生一种
称为电火花的效应，从而产生强电场、红外线、紫外线等辐射现象的
实验原理。
该实验原理的应用范围广泛，涉及到医学、物理、化学等
多个领域。
一、产生电火花的条件
1. 十分之一的氧气浓度
2. 高压电场
3. 最小电离电压
二、电火花实验具体过程
1. 将高压电极与低压电极之间的气体充满。
2. 施加高电压电场，使气体物质离子化。
3. 离子它们的加速，产生电荷层。
4. 当电荷层的电势足以穿破气体流时，电火花会在电极之间弹跳。
三、电火花实验所涉及的物理现象
电火花实验主要涉及电子受高电压电场加速而获得足够的动能和自由
电子发生碰撞，从而激发气体原子与分子内部的能级跃迁，产生光谱
辐射。
透过特定的分光透镜可以进一步分析电火花的光谱成分，进行
元素分析和成分检测，是化学和生物医学领域中常用的分析手段之一。
四、电火花实验的应用
电火花实验在制造业中广泛应用，用于加工材料并产生材料改性的现象。
此外，电火花技术在生物医学和生态学中也有着广泛应用。
它被
用于手术、皮肤治疗和美容等领域。
此外，在环境污染处理和地质勘
探领域，电火花实验也是一种有用的工具。
总之，电火花实验原理是一个非常重要的实验原理，在多个领域
中具有广泛的应用。
我们应当认真学习和理解它的内部机理，进一步
发掘其应用前景，并在实践中不断拓展应用。
电火花加工的原理
电火花加工的原理
电火花加工是一种利用脉冲电火花放电现象来进行金属加工的方法。
其基本原理是通过电极之间的电火花放电来熔化和腐蚀工件表面，形成所需要的形状和尺寸。
具体而言，电火花加工过程如下：
1. 工件设置：首先，需要将待加工的工件和电极放置在加工机床上，确保它们之间的距离和位置符合加工要求。
2. 电极和工作液：接下来，将电极和工作液（通常是脱离液）与工件接触。
电极一般由铜或铜合金制成，而工作液的作用是冷却电极和冲洗腐蚀产物。
3. 放电过程：在加工时，通过控制加工机床上的发电机，产生高电压脉冲电流。
利用电极与工件之间的间隙放电，当电流通过间隙时，产生高温等离子体。
高温等离子体会使工件表面的金属熔化、蒸发和腐蚀。
4. 侧放电：电极和工件之间的放电不仅会在上表面产生，还会向侧面扩展。
这种侧放电可以控制工件的加工深度和形状。
5. 定位和控制：加工过程中，工件和电极需要保持相对位置的稳定。
通常，加工机床会根据预设的加工路径和形状来控制电极的位置。
6. 间歇冷却：由于放电会产生大量的热量，加工过程中需要进
行间歇冷却，以防止过热导致工件变形或烧毁。
通过不断的电火花放电和腐蚀，最终可在工件表面形成所需的形状和尺寸。
这种加工方法适用于硬度较高的金属材料和薄壁零件，其加工精度高、能够处理复杂形状的工件，并且不会产生压力和机械应力，避免了材料的变形和拉伸。
电火花加工工艺课件
THANKS 感谢观看
电极材料与工作液的选择
电极材料
电极材料的选择对加工精度和效率有重要影响，常用的电极材料有铜、石墨、 钢等。根据加工需求选择合适的电极材料可以提高加工效果。
工作液
工作液在电火花加工中起到冷却、排屑和绝缘的作用。选择合适的工作液可以 提高加工稳定性和表面质量。
加工精度与表面质量
加工精度
指加工后工件的尺寸、形状和位 置精度。提高加工精度可以提高 产品质量和降低废品率。
高温合金等。
精密电火花加工技术
精密电火花加工技术是实现高精度加工的关键技术，通过高精度机床和 电极的设计制造，以及精密控制技术的应用，实现微米级甚至纳米级的 加工精度。
精密电火花加工技术的应用范围不断扩大，可广泛应用于精密模具、光 学元件、医疗器械等领域。
精密电火花加工技术的发展趋势是不断提高加工精度和表面质量，同时 降低对环境的影响，实现绿色制造。
放电时间极短，电流密度 极高，产生大量的热能。
电火花放电的物理过程
01
02
03
04
电极间击穿
在高压电场的作用下，电极间 的气体被电离，形成导电通道
。
电弧形成
导电通道中的带电粒子在电场 作用下高速运动，形成电弧。
电极熔化与汽化
电弧产生的高温使电极表面熔 化甚至汽化。
热能传递
电极熔化与汽化的物质在高温 高压下迅速膨胀，形成强烈的
03 电火花加工工艺参数
加工速度与电极损耗
加工速度
指单位时间内电极的蚀除量，通常以 mm³/min为单位。提高加工速度可 以提高生产效率，但过高的加工速度 可能导致电极损耗加剧。
电极损耗
电极在加工过程中会有一定程度的损 耗，电极损耗的大小直接影响加工精 度和加工效率。选择合适的电极材料 和工作液可以有效降低电极损耗。
电火花加工去除材料的原理
电火花加工去除材料的原理
电火花加工是一种通过电火花放电的方式进行金属材料加工的工艺方法。
其原理是利用放电电路中的高压脉冲放电将电极与工件之间的间隙电离并形成电火花放电，通过电火花的高温和高压作用，使工件表面的金属材料发生瞬间的熔化、蒸发、溶解和喷射等物理变化，从而实现对材料的去除。
具体的原理如下：
1. 初始阶段：在电极与工件的间隙中，由于电场强度升高，电离气体开始发生击穿，电离气体开始传导电流。
2. 稳定阶段：工件表面的金属材料开始受到高压脉冲放电的作用，发生瞬间的熔化，并形成电火花击穿的火花柱。
这个过程产生的高温和高压使熔化的金属材料沿着电火花通道的方向进行喷射和溶解。
3. 冲击波扩散阶段：电火花放电后，释放出的能量形成冲击波，并随着瞬间蒸发和喷射的金属材料向外传播，进一步剥离、脱离工件的表面。
4. 溶液剧烈进攻阶段：金属材料在电火花放电时溶解到沉积在工件表面的溶液中，溶液中的气泡和机械剥离产生的颗粒物通过工件表面的冲击力加速剥离金属材料。
总的来说，电火花加工通过高电压放电产生的高温、高压和冲击波等物理效应，使金属材料发生溶解、喷射和剥离等变化，从而实现对材料的去除。
电火花加工
由此可见，提高电蚀量和生产率的途径在于：提高脉 冲频率 f ，增加单个脉冲能量 W ， 设法提高系数 K 、K
M
a
c
电火花加工 3.金属材料热学常数
热学常数是指熔点、沸点、热导率、比热容、熔化潜热、
气化潜热等。当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、
比热容、熔化潜热、气化潜热愈高，电蚀量将愈小，愈难加
电火花加工
q a K aW Mft q c K cW M ft
qa va K aW M f t qc vc K aW M f t
q a、q c－－正极、负极的总蚀 除量； v a、v c－－正极、负极的蚀除 速度，即工件生产率或 工具损耗速度； W M －－单个脉冲能量； f－－脉冲频率； t－－加工时间； K a、K c－－阳极、阴极的极间 能量分配系数；
vW V / t
提高脉冲频率，靠缩小脉冲停歇时间，但脉冲停歇时间过短， 会使加工区工作液来不及消电离、排除电蚀产物及气泡来恢复 其介电性能，以致形成破坏性的稳定电弧放电，使电火花加工 过程不能正常运行。增加单个脉冲能量主要靠加大脉冲电流和 增加脉冲宽度。单个脉冲能量的增加可提高加工速度，但同时 会使表面粗糙度变坏和降低加工精度，一般只用于粗加工和半 精加工的场合。提高工艺系数K的途径，合理选用电极材料、 电参数和工作液，改善工作液的循环过滤方式等，从而提高有 效脉冲利用率，达到提高工艺系数的目的。
电火花加工
电火花加工
床身工作台面与立柱导轨面应有一定的垂直度要求，还应 有较好的精度保持性，这就要求导轨具有良好的耐磨性和充分 消除材料内应力等。作纵横向移动的工作台一般带有坐标装置。 常用的是靠刻度手轮来调整位置。
主轴头是电火花成形机床中最关键的部件，是自动调节系 统中的执行机构，对加工工艺指标的影响极大。对主轴头的要 求是：结构简单、传动链短、传动间隙小、热变形小、具有足 够的精度和刚度，以适应自动调节系统的惯性小、灵敏度好、 能承受一定负载的要求。主轴头常用的有电－液式和电－机械 式。
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。
2.2 电火花放电的微观机理
1
1、电火花放电微观机理的四个过程
从微观机理来看，电火花加工过程大致可以分为下列四个连续过程： 1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道 2、介质热分解，电极材料熔化、气化、热膨胀 3、电极材料的抛出 4、极间介质的消电离
2
极间介质的电离、击穿，形成放电通道 施加电压形成电场——场致电子发射——碰撞电
离——雪崩离——击穿形成放电通道
3
4
介质热分解，电极材料熔化、气化、热膨胀
通道内形成电子流与离子流，电能→动能→热能。 极间介质一旦被电离、击穿，形成放电通道后，脉冲电 源使通道内的电子高速奔向正极，正离子奔向负极，使电 能变成动能，动能通过带电粒子对相应电极材料的高速碰 撞转变为热能，使正负极表面产生高温，高温除使工作液 气化、热分解外，也使金属材料熔化甚至气化。
6
极间介质的消电离
一次脉冲放电结束，此后还应有一段间隔时间，使间隙 介质消电离，即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子， 恢复本次放电通道处间隙介质的绝缘强度，以免总是重复 在同一处发生放电而导致电弧放电，这样可以保证按两极 相对最近处或电阻率最小处形成下一击穿放电通道。
7
2、微观机理的映证
电火花加工表面的放电凹坑
5
电极材料的抛出
通道内的正负电极表面放电点瞬时高温使工作液汽化并使 得两电极对应表面金属材料产生熔化、气化，形成一个扩 张的“气泡”，从而将熔化或气化的金属材料推挤、抛出 而使其进入工作液中，抛出的两极带电荷的材料在放电通 道内汇集后进行中和及凝聚，最终形成了细小的中性圆球 颗粒，成为电火花加工的蚀除产物。
8
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电火花加工的分类1 电火花加工的分类1
• 电火花成型加工和电火花线切割加工 • 电火花成型加工
数控电火花成型机床
电火花加工的分类2 电火花加工的分类2
电火花加工型腔
电火花加工落料冲模
电火花加工的分类3 电火花加工的分类3
叶片上加工航空发动机叶片冷却小孔
电火花加工的分类4 电火花加工的分类4
电火花线切割加工
电火花加工的特点
• 电火花加工具有以下优点：
– 便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材 料，如淬火钢，硬质合金等。 – 适用于复杂表面形状工件的加工。 – 电极材料不必比工件硬 – 可进行微精细加工。0.01-0.1mm的型孔。 – 可加工各种成型工具和量具。 – 直接利用电、热能加工，便于控制。
• 形成放电通道后，脉冲电压使 得通道中电子高速奔向正极， 正离子奔向负极。在这一过程 中，电能变成动能，动能通过 碰撞又变成热能。 • 在通道里，正极和负极表面分 别形成瞬时热源 • 通道高温使得工作液，两极材 料气化，热分解。 • 气化后的工作液，金属蒸汽瞬 时体积猛增，热膨胀，像火药、 烟花一样具有爆炸的特性
电火花加工机理及微观物 理过程
目标
• 电火花加工的定义 • 电火花加工的分类 • 电火花加工的原理、特点及应用范围
电火花加工的定义
• 电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining）：是利用浸在工作 液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用 蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电 加工或电蚀加工。
• 工业液和金属材料熔化、 气化热膨胀产生了很高的 瞬时压力。 • 通道中心的压力最大，使 气化的气体体积不断向外 膨胀，形成一个扩张的气 泡。 • 当气泡爆裂后，熔融金属 液体和蒸汽，就被抛出进 入工作液
• 随着脉冲电压结束，脉冲 电流也迅速为零，但此后 仍有一段时间使间隙介质 消电离，即放电通道中带 电粒子恢复为中性。
ti-脉冲宽度；to-脉冲间隔；tp-脉冲周期；ui-峰值电压
• 电火花加工应具备的条件
– 工件与电极之间应保持一定的放电间隙。一般 为0.01-0.1mm左右。 – 工件与电极之间应充满有一定的绝缘性的工作 液。 （1）产生脉冲性火花放电 （2）排出电蚀产物 （3）冷却电极和工件表面 – 火花放电必需为瞬时的脉冲性放电，而不是持 续的电弧放电
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ • 电火花加工的缺点：
基于以上优缺点，为了提高电火花加工的生产率，通常 安排工艺时多采用切削加工去除大部分余量，然后再 进行电火花加工 – 加工效率低 – 存在电极损耗 – 只能加工金属等导电材料
电火花加工的应用范围
• • • • • • 高硬度零件加工 型腔尖角部位加工 模具上的筋加工 深腔部位的加工 小孔加工 表面处理
慢走丝线切割加工机床
电火花加工的分类5 电火花加工的分类5
电火花线切割加工
快走丝线切割加工机床
电火花加工的分类5 电火花加工的分类5
线切割直接加工电机定子、转子硅钢 片
线切割加工的福字
线切割加工的公鸡
线切割加工的叉子
电火花加工的原理
1-工件；2-脉冲电源；3-自动进给调节装置；4-工具电极；5-工作液；6过滤器；7-液压泵
总结
• 电火花加工的微观物理过程： • （1）极间介质的电离、击穿形成放电通道。 • （2）介质热分解，电极材料熔化、气化、 热膨胀。 • （3）（4）极间介质的消电离电极材料的 抛出
• 工具电极与工件之间施加 80v脉冲电压，两极之间 立即形成电场。 • 微观表面凹凸不平，距离 最小处电场强度最大。 • 阴极表面电场达到 105v/mm时，产生场致电 子发射，即阴极向阳极逸 出电子。 • 高速运动的负离子向阳极 运动，产生碰撞电离，并 导致带电粒子雪崩式增多， 击穿介质，形成放电通道。