第2章讲义电火花

自然扩散、定期抬刀、使工 具电极附加振动、 对工作液进行强迫循环过滤， 以改善间隙状态
2.3 电火花加工机床结构
自动进给调节系统
控制装置
间隙 参考值
增益 设定
进给系统
间隙 传感器
比较器 放大器
5
数控系统
脉冲电源
1 5 活塞
1— 液 压 箱 ； 2— 溢 流 阀 ； 3
16
工具47电— —极电节
动 流
机 阀
； ；
5— 压 8— 喷
力 嘴
表 ；
；6 9—
10— 动 圈 ； 11— 静 圈 ； 12—
1 7 工件1 4 — 液 压 缸 ； 1 5 — 活 塞 ； 1
17— 工 件
喷嘴－挡板式电液压自动调节器工作原理
2.3 电火花加工机床结构
3 自动进给调节系统
控制装置
间隙 参考值
增益 设定
进给系统
间隙 传感器
比较器 放大器
5
数控系统
脉冲电源
机床本体
4
工作液循环 过滤系统
(a) 示意图
大部分是以球状固体微粒 分散地悬浮在工作液中
充斥在电极和工件之间，或 粘连在电极和工件的表面上
破坏了稳定性，降低了加工速 度，影响了精度和表面粗糙度
自动进给系统一般有如下要求：
(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)有较高稳定性和抗干扰能力。
2.3 电火花加工机床结构
电 压 /V
i
峰值电压检测电路
^u
ti
to td te
tp
ti
to
电 流 /A
空载
火花
电弧
时 间 / s 过渡电弧 短路
平均间隙电压检测电路
i s
i s
时 间 / s 过渡电弧 短路
时 间 / s
2.3 电火花加工机床结构
高频振荡小锯齿
电 压 /V
td和高频振荡小锯齿基本消失
i
^u
td很小或接近于零，仅成为一 尖刺，成为稀疏的锯齿形
放电间隙没有击穿 间隙内绝缘性良好
ti
to td te
tp
ti
电 流 /A
空载
火花
to 电弧
排屑不良、放电点集中在某一局部
比较器 放大器
5
数控系统
电液压式 (喷嘴-挡板式)
间隙
传感器 企业中仍有应用，但已停止生产 步进电动机式
宽调速价力廉矩，电调动速机性式能稍差，用于中小型机4床
直流价伺服高脉电，冲电调动源机速性式能好，用机床于本体高性能机工过床作滤液系循统环 用于大多数电火花成形加工机床
交流伺服电动机式
无电刷、力矩(a大) 、示寿意命图长、用于大中型
精品
第2章电火花
2.3 电火花加工机床结构
3 自动进给调节系统
控制装置
间隙 参考值
增益 设定
进给系统
间隙 传感器
比较器 放大器
5
数控系统
2 脉冲电源
1 机床本体
4
工作液循环 过滤系统
(a) 示意图
脉冲电源的作用是把 正弦交流电流转变成频率 较高的单向脉冲电流
对脉冲电源的具体要求： (1) 脉冲波形是单向的，没有
控制装置
间隙间蚀隙除 增益 特性参考曲值线 设定
进给系统
间隙 传感器
比较器 放大器
5
数控系统
加工速度
脉冲电源
机床本体
4
工作液循环 过滤系统
0.1～0.01 mm
间隙蚀除特(a性) 与示调意节图特性曲线
进给速度 蚀除速度
2.3 电火花加工机床结构
3 自动进给调节系统
控制装置
间隙 参考值
增益 设定
进给系统
普通型
节能型
2.3 电火花加工机床结构
3 自动进给调节系统
控制装置
间隙 参考值
增益 设定
进给系统
间隙 传感器
比较器 放大器
5
数控系统
加工速度
2 脉冲电源
机床本体
4
工作液循环 过滤系统
0.1～0.01 mm
(a) 示意图
进给速度 蚀除速度
2.3 电火花加工机床结构
进给调节 3 特自动性进曲给调线节系统
e
^
i
不稳定火花发电、或不稳定电弧放电
进给过多、电蚀产物搭接
i s
时 间 / s 过渡电弧 短路
时 间 / s
2.3 电火花加工机床结构
例：
电－机械转换器
9
过滤器
压力表
电动机
5
4
叶片液压泵 3
P0
节流阀
6 78
溢流阀 2
A2
A1
油箱 1
10 11
12
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ
喷嘴
Pt
13
动圈 静圈 挡板
压力表
1 4 液压缸
负半波或负半波很小。 (2) 脉冲波形的主要参数有较
宽的调节范围。 (3) 脉冲电压波形的前后沿应
该较陡。 (4) 要考虑到经济性。
2.3 电火花加工机床结构
电火花加工用脉冲电源的分类：
2.3 脉冲电源－RC线路脉冲电源
工作原理：
利用电容器充电储存电能， 然后瞬时放出，形成火花放电来 蚀除金属的。因为电容器时而充 电，时而放电，一弛一张，故又 电压 称“弛张式”脉冲电源。
工具电极 工件
电流
2.3 脉冲电源－RC线路
RC线路脉冲电源的最大优点：
（1）结构简单，工作可靠，成本低。 （2）在小功率时可以获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量， 可以作光整加工和精微加工； （3）瞬时放电可以达到很大的峰值电流，能量密度高，金属 蚀除百分比大，不易产生表面微裂纹，加工稳定。
RC线路脉冲电源的缺点是：
（1）电能利用率很低，最大不超过36％； （2）生产效率低,电容充电时间比放电时间长50倍； （3）直流电源与放电间隙之间没有开关元件隔离，影响稳定 性； （4）电容器放电速度很快，无法获得较大的脉宽。
2.3 脉冲电源－RC线路
为了克服上述缺点，可以采用改进型的晶体管控制的脉冲电 源。其原理是用一个大功率晶体管代替限流电阻。
e
^
i
时 间 / s
电火花加工时的五种放电状态
2.3 电火花加工机床结构
电 压 /V
i
^u
1、脉冲宽度 ti (s) 2、脉冲间隔 to (s)
ti
to td te
tp
ti
to
3、放电时间(电流脉宽) te (s) 电 流 /A
4、击穿延时 td (s)
空载
火花
电弧
e
5、脉冲周期 tp (s)
^
i
2.3 脉冲电源－晶体管式脉冲电源
缺点：晶体管的功率比较小，脉冲能量比较低。 针对不足，通常采用多组并联的方式解决加工能力的问题。
2.3 派生脉冲电源－高低压复合脉冲电源
2.3 派生脉冲电源－多回路脉冲电源
2.3 脉冲电源
高频脉冲
分组间隔
高频脉冲
低频低压脉冲
2.3 脉冲电源－节能型脉冲电源
2.3 脉冲电源－晶体管式
晶体管脉冲电源是近年来发展起来的以晶体元件作为开关元件的 用途广泛的电火花脉冲电源，其输出功率大，电规准调节范围广，电 极损耗小，故适应于型孔、型腔、磨削等各种不同用途的加工。
工作原理： 是利用功率晶体管作为开关元Fra Baidu bibliotek
件而获得单向脉冲。
优点： 脉冲频率高、脉冲参数容易调节、 脉冲波形较好、易实现多回路加 工和和自适应控制等自动化要求。