第2章讲义电火花
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第二章 电火花加工
一、电火花加工的原理和设备组成 二、电火花加工的特点及其应用 三、电火花加工工艺方法分类
电火花加工的原理和设备组成
1) 必须使工具电极和工件被 加工表面之间经常保持一定 的放电间隙，这一间隙随加 工条件而定，通常约为 0.02～0.1mm。 2) 火花放电必须是瞬时的脉 冲性放电(图2-1)。 3) 火花放电必须在有一定绝 缘性能的液体介质中进行， 例如煤油、皂化液或去离子 水等。
放电的热效应
介质热分解、气 化
煤油 水基工作液
电极材料熔化、 气化
图2-6 单个脉冲放电痕 剖面放大示意图 1—无变化区 2—热影响层 3—翻边 凸起 4—放电通道 5—气化区 6—熔化区 7—熔化凝固层
电极材料的抛出
图2-5 放电间隙状况示意图 1—正极 2—从正极上熔化并抛出金属的区域 3—放电通道 4—气泡 5—在负极上熔 化并抛出金属的区域 6—负极 7—翻边凸起 8—在工作液中凝固的微粒 9—工作液 10—放电形成的凹坑
用途
1．线切割穿丝预孔 2．深径比很大的小孔，如喷嘴等
说明
约占电火花机床2%， 典型机床有D703A电火花高速小孔加工机床
电火花表面强化、刻字
特点
1．工具在工件表面上振动 2．工具相对工件移动
用途
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
说明
约占电火花机床总数的2%～3%， 典型设备有D9105电火花强化器等
1) 所产生的脉冲应该是单向的，没有负半波或负半波很 小，这样才能最大限度地利用极性效应，提高生产率和 减少工具电极的损耗。 2) 脉冲电压波形的前后沿应该较陡，这样才能减少电极 间隙的变化及油污程度等对脉冲放电宽度和能量等参数 的影响，使工艺过程较稳定。 3) 脉冲的主要参数，如峰值电流e、脉冲宽度ti、脉冲 间隔t0等应能在很宽的范围内调节，以满足粗、中、精 加工的要求。 4) 脉冲电源不仅要考虑工作稳定可靠、成本低、寿命长、 操作维修方便和体积小等问题，还要考虑节省电能。
电火花加工的原理和设备组成
1) 必须使工具电极和工件被 加工表面之间经常保持一定 的放电间隙，这一间隙随加 工条件而定，通常约为 0.02～0.1mm。 2) 火花放电必须是瞬时的脉 冲性放电(图2-1)。 3) 火花放电必须在有一定绝 缘性能的液体介质中进行， 例如煤油、皂化液或去离子 水等。
放电的热效应
介质热分解、气 化
煤油 水基工作液
电极材料熔化、 气化
图2-6 单个脉冲放电痕 剖面放大示意图 1—无变化区 2—热影响层 3—翻边 凸起 4—放电通道 5—气化区 6—熔化区 7—熔化凝固层
电极材料的抛出
图2-5 放电间隙状况示意图 1—正极 2—从正极上熔化并抛出金属的区域 3—放电通道 4—气泡 5—在负极上熔 化并抛出金属的区域 6—负极 7—翻边凸起 8—在工作液中凝固的微粒 9—工作液 10—放电形成的凹坑
用途
1．线切割穿丝预孔 2．深径比很大的小孔，如喷嘴等
说明
约占电火花机床2%， 典型机床有D703A电火花高速小孔加工机床
电火花表面强化、刻字
特点
1．工具在工件表面上振动 2．工具相对工件移动
用途
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
说明
约占电火花机床总数的2%～3%， 典型设备有D9105电火花强化器等
1) 所产生的脉冲应该是单向的，没有负半波或负半波很 小，这样才能最大限度地利用极性效应，提高生产率和 减少工具电极的损耗。 2) 脉冲电压波形的前后沿应该较陡，这样才能减少电极 间隙的变化及油污程度等对脉冲放电宽度和能量等参数 的影响，使工艺过程较稳定。 3) 脉冲的主要参数，如峰值电流e、脉冲宽度ti、脉冲 间隔t0等应能在很宽的范围内调节，以满足粗、中、精 加工的要求。 4) 脉冲电源不仅要考虑工作稳定可靠、成本低、寿命长、 操作维修方便和体积小等问题，还要考虑节省电能。
电火花加工ppt课件
2.1 电火花加工基本原理及其分类
2.1.1 电火花加工的原理 2.1.2 电火花加工的设备组成 2.1.3 电火花加工的特点 2.1.4 电火花加工的应用 2.1.5 电火花加工工艺方法分类
2020/2/9
4
第2章 电火花加工
2.1 电火花加工基本原理及其分类
2.1.1 电火花加工的原理
必要条件(1)： 必须使工具和工件被加工表面之间始终保持一定的放电间隙； ——过大→不能击穿，过小→容易短路； ——间隙距离：几微米到几百微米。
工具电极
工 作 液
工件电极
电蚀产物排出示意图
2020/2/9
7
第2章 电火花加工
2.1 电火花加工基本原理及其分类
2.1.1 电火花加工的原理
A
B
加工过程描述：
1. 加脉冲电压、击穿放电、 形成凹坑；
2. 脉冲间隔恢复绝缘、再次 放电形成凹坑；
3. 凹坑增多并重叠、间隙增 大、电极进给，得到需要 的零件。
特种加工技术 — 第2章 电火花加工(1)
韦东波 迟关心
机械制造及其自动化
第2章 电火花加工
20世纪40年代， 前苏联拉扎林科夫妇 研究开关触点腐蚀的原因时发现： 利用工具和工件之间不断的脉冲性火花放电 产生的局部、瞬时的高温 把金属蚀除下来。 由于加工过程中可以看到火花，故称电火花加工 Electrical Discharge Machining (EDM)
等），几乎不受力学性能（硬度、强度等）的限制。
可以加工特殊及复杂形状的表面和零件
——有微观切削力，没有宏观切削力。 ——工具电极硬度要求小，制作较容易。 ——数控技术使简单电极加工复杂形状可行。
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2.1.1 电火花加工的原理 2.1.2 电火花加工的设备组成 2.1.3 电火花加工的特点 2.1.4 电火花加工的应用 2.1.5 电火花加工工艺方法分类
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第2章 电火花加工
2.1 电火花加工基本原理及其分类
2.1.1 电火花加工的原理
必要条件(1)： 必须使工具和工件被加工表面之间始终保持一定的放电间隙； ——过大→不能击穿，过小→容易短路； ——间隙距离：几微米到几百微米。
工具电极
工 作 液
工件电极
电蚀产物排出示意图
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第2章 电火花加工
2.1 电火花加工基本原理及其分类
2.1.1 电火花加工的原理
A
B
加工过程描述：
1. 加脉冲电压、击穿放电、 形成凹坑；
2. 脉冲间隔恢复绝缘、再次 放电形成凹坑；
3. 凹坑增多并重叠、间隙增 大、电极进给，得到需要 的零件。
特种加工技术 — 第2章 电火花加工(1)
韦东波 迟关心
机械制造及其自动化
第2章 电火花加工
20世纪40年代， 前苏联拉扎林科夫妇 研究开关触点腐蚀的原因时发现： 利用工具和工件之间不断的脉冲性火花放电 产生的局部、瞬时的高温 把金属蚀除下来。 由于加工过程中可以看到火花，故称电火花加工 Electrical Discharge Machining (EDM)
等），几乎不受力学性能（硬度、强度等）的限制。
可以加工特殊及复杂形状的表面和零件
——有微观切削力，没有宏观切削力。 ——工具电极硬度要求小，制作较容易。 ——数控技术使简单电极加工复杂形状可行。
2020/2/9
第二节电火花加工
采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上连续进行粗、半 精和精加工。 ❖ （５）通常效率低于切削加工，可先用切削加工粗加工， 再用电火花精加工。 ❖ （６）放电过程中有一部分能量消耗于工具电极而导致工 具电极消耗，对成形精度有一定影响。
三、电火花加工的基本工艺规律
1．加工速度和工具损耗速度
❖ 加工速度：单位时间内工件的电蚀量，即生 产率；
❖ （２）必须采用脉冲电源。
❖ 因火花放电必须是瞬时的脉冲放电，放电延 续一段时间（通常10-7～10-8s）后，需停歇 一段时间。
❖ （３）必须在有一定绝缘性能的流动的工作 液中进行火花放电.
❖ 这有利于产生脉冲性火花放电，并排除放电 间隙中的电蚀物，以免间隙中电蚀产物过多 而引起已加工过的侧表面间“二次放电”， 影响加工精度，还可以对电极及工件表面起 较好的冷却作用。
磨性、残余应力 、耐疲劳性能
四、电火花加工的应用
❖ 电火花加工应用在穿孔加工、型腔加工、线 切割加工、电火花磨削与镗磨加工、电火花 展成加工、表面强化、非金属电火花加工或 用于打印标记、刻字、跑合齿轮啮合件、取 出折断在零件中的丝锥或钻头等方面。
1．穿孔加工
a)圆孔
b)方槽 c)异形孔 d)弯孔
❖ 由于工件不断被蚀除，工具电极也有一定的损耗， 间隙将不断扩大。这就要求工具不但要随着工件材 料的不断蚀除而进给，形成工件要求的尺寸和形状， 而且还要不断地调节进给速度，有时甚至要停止进 给或回退以保持恰当的放电间隙。
❖ 由于放电间隙很小，且位于工作液中无法观察和直 接测量，因此必须要有自动进给调节系统来保持恰 当的放电间隙。
性能不好，价格较贵，一般仅用于线切割。 ❖ 石墨：用于型腔加工 ❖ 铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料：导热性好，熔
三、电火花加工的基本工艺规律
1．加工速度和工具损耗速度
❖ 加工速度：单位时间内工件的电蚀量，即生 产率；
❖ （２）必须采用脉冲电源。
❖ 因火花放电必须是瞬时的脉冲放电，放电延 续一段时间（通常10-7～10-8s）后，需停歇 一段时间。
❖ （３）必须在有一定绝缘性能的流动的工作 液中进行火花放电.
❖ 这有利于产生脉冲性火花放电，并排除放电 间隙中的电蚀物，以免间隙中电蚀产物过多 而引起已加工过的侧表面间“二次放电”， 影响加工精度，还可以对电极及工件表面起 较好的冷却作用。
磨性、残余应力 、耐疲劳性能
四、电火花加工的应用
❖ 电火花加工应用在穿孔加工、型腔加工、线 切割加工、电火花磨削与镗磨加工、电火花 展成加工、表面强化、非金属电火花加工或 用于打印标记、刻字、跑合齿轮啮合件、取 出折断在零件中的丝锥或钻头等方面。
1．穿孔加工
a)圆孔
b)方槽 c)异形孔 d)弯孔
❖ 由于工件不断被蚀除，工具电极也有一定的损耗， 间隙将不断扩大。这就要求工具不但要随着工件材 料的不断蚀除而进给，形成工件要求的尺寸和形状， 而且还要不断地调节进给速度，有时甚至要停止进 给或回退以保持恰当的放电间隙。
❖ 由于放电间隙很小，且位于工作液中无法观察和直 接测量，因此必须要有自动进给调节系统来保持恰 当的放电间隙。
性能不好，价格较贵，一般仅用于线切割。 ❖ 石墨：用于型腔加工 ❖ 铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料：导热性好，熔
电火花加工知识讲解
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
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。
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。
chap2电火花加工知识课件
太原科技大学机电学院
9
Wang chenggang
三、电火花加工的分类和发展现状
根据目前电火花设备使用情况来分,可分为3大类:
1.电火花成型加工
采用成型工具电极进行仿形电火花加工的方法
2.电火花线切割加工
利用金属线作为电极对工件进行切割的方法
3.其他类型电火花加工
如电火花磨削加工、电火花回转加工、电火花研磨、
依靠其精密机械制造的雄厚实力,通过两轴、三轴和多轴数控
系统、自动工具交换系统及采用多方向伺服的平动、摇动方案,
解决了电火花加工技术中一系列实质性的问题。随着具有高精
度、高刚度、高自动化、高加工表面粗糙度的机床不断出现,
使加工的功能及范围不断扩大。如今,在国际上,电火花加工可
以加工大至数十吨重的模具和零件,小至只有几微米的微孔。
2020/10/10
太原科技大学机电学院
28
Wang chenggang
⑵ 工作台
工作台主要用来支撑和装夹工件，它分为上、 下两层（上溜板和下溜板）。在实际加工中，通 过转动纵横丝杠来改变电极与工件的相互位置。 工作台上面还装有工作液槽，使电极和被加工件 浸泡在工作液里，起到冷却、排屑作用。
2020/10/10
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
融化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸汽瞬
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。
2020/10/10
太原科技大学机电学院
16
Wang chenggang
没有机械切削力。所以在制作工具电极时不必
9
Wang chenggang
三、电火花加工的分类和发展现状
根据目前电火花设备使用情况来分,可分为3大类:
1.电火花成型加工
采用成型工具电极进行仿形电火花加工的方法
2.电火花线切割加工
利用金属线作为电极对工件进行切割的方法
3.其他类型电火花加工
如电火花磨削加工、电火花回转加工、电火花研磨、
依靠其精密机械制造的雄厚实力,通过两轴、三轴和多轴数控
系统、自动工具交换系统及采用多方向伺服的平动、摇动方案,
解决了电火花加工技术中一系列实质性的问题。随着具有高精
度、高刚度、高自动化、高加工表面粗糙度的机床不断出现,
使加工的功能及范围不断扩大。如今,在国际上,电火花加工可
以加工大至数十吨重的模具和零件,小至只有几微米的微孔。
2020/10/10
太原科技大学机电学院
28
Wang chenggang
⑵ 工作台
工作台主要用来支撑和装夹工件，它分为上、 下两层（上溜板和下溜板）。在实际加工中，通 过转动纵横丝杠来改变电极与工件的相互位置。 工作台上面还装有工作液槽，使电极和被加工件 浸泡在工作液里，起到冷却、排屑作用。
2020/10/10
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
融化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸汽瞬
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。
2020/10/10
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16
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没有机械切削力。所以在制作工具电极时不必
现代加工技术02电火花加工 2[可修改版ppt]
![现代加工技术02电火花加工 2[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/8522080126fff705cc170ad5.png)
产生极性效应的原因
电子的质量<正离子的质量
－
电子的惯性小
－
窄脉冲：正极性加工
长脉冲：负极性 加工
＋
－
＋
＋
19
脉冲宽度对电蚀量的影响
• 对于短脉冲（如小于30μs）加工时，负极 的蚀除量小于正极。这是因为离子相比电 子而言，惯性和质量较大，起动加速慢， 脉冲结束时仍有很多未到负极表面。在这 种情况下，工件应接正极，成为“正极性 加工”或“正极性接法”。
哈工大(威海) 现代加工技术
现代加工技术02电 火花加工 2
本章内容 ♥1放电现象 ♥2电火花加工的基本原理和特点 ♥3电火花加工的基本规律 ♥4电火花加工机床 ♥5电火花加工自动进给调节系统 ♥6电火花穿孔成型加工 ♥7其他电火花加工 ♥ 8电火花加工技术的发展前景
2
第一部分 电火花的基本概念
▪正 负 离 子 对 电 极 的 冲 击压力
以及吸附的现象，在某些条件下可以用来减少或
流体动力
补偿工具电极在加工过程中的损耗 ）Βιβλιοθήκη ▪蒸发、分解气体10
4.极间介质消电离
➢
带电离子 → 中性粒子
❖ 介质恢复绝缘 ❖ 电蚀物排除 ❖ 热能排除
11
一次电火花腐蚀的微观过程
➢ 放电影响区域
▪ 气化区 ▪ 熔化区 ▪ 热影响区
14
三、电火花加工设备的组成
如图所示，加工时， 脉冲电源的一极接工具电 极，另一极接工件。两极 均浸入具有绝缘性的液体 介质中。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）。
15
四、电火花加工的特点
(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；
电子的质量<正离子的质量
－
电子的惯性小
－
窄脉冲：正极性加工
长脉冲：负极性 加工
＋
－
＋
＋
19
脉冲宽度对电蚀量的影响
• 对于短脉冲（如小于30μs）加工时，负极 的蚀除量小于正极。这是因为离子相比电 子而言，惯性和质量较大，起动加速慢， 脉冲结束时仍有很多未到负极表面。在这 种情况下，工件应接正极，成为“正极性 加工”或“正极性接法”。
哈工大(威海) 现代加工技术
现代加工技术02电 火花加工 2
本章内容 ♥1放电现象 ♥2电火花加工的基本原理和特点 ♥3电火花加工的基本规律 ♥4电火花加工机床 ♥5电火花加工自动进给调节系统 ♥6电火花穿孔成型加工 ♥7其他电火花加工 ♥ 8电火花加工技术的发展前景
2
第一部分 电火花的基本概念
▪正 负 离 子 对 电 极 的 冲 击压力
以及吸附的现象，在某些条件下可以用来减少或
流体动力
补偿工具电极在加工过程中的损耗 ）Βιβλιοθήκη ▪蒸发、分解气体10
4.极间介质消电离
➢
带电离子 → 中性粒子
❖ 介质恢复绝缘 ❖ 电蚀物排除 ❖ 热能排除
11
一次电火花腐蚀的微观过程
➢ 放电影响区域
▪ 气化区 ▪ 熔化区 ▪ 热影响区
14
三、电火花加工设备的组成
如图所示，加工时， 脉冲电源的一极接工具电 极，另一极接工件。两极 均浸入具有绝缘性的液体 介质中。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）。
15
四、电火花加工的特点
(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；
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。
电火花加工工艺规律课件PPT
8．脉冲频率fP(Hz)
9．有效脉冲频率fe(HZ)
10．脉冲利用率λ
fe fp
11．脉宽系数τ
ti ti
tp ti to
12．占空比ψ ψ=ti/to
13．开路电压或峰值电压(V)
14．火花维持电压
^ui
ti
to td te
tp
ti
to
电15流．/A加工电压或间隙
空 平载 均电火压花U(V) 电 弧
热学常数：熔点、沸点（气化点）、热导率、 比热容、熔化热、气化热等。
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
当脉冲放电能量相同时： １）金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热愈高，电蚀 量愈少，愈难加工。 ２）热导率愈大的金属，电蚀量愈少，愈难加工。
最佳脉宽
当单个脉冲能量一定时： １） ^ 愈小，ti愈长，散失的热量愈多，电蚀量减少
说平均放电电流（对矩形脉冲即为峰值电流）和 去 处：四处飞溅，大部分抛入工作液中，小部分飞溅、镀覆、吸附在对面的电极表面上。
主要取决于平均放电电流和脉冲宽度的大小。 但在实际生产中，这些因素往往是相互制约的，并影响到其它工艺指标，应根据具体情况综合考虑。
（1）去电离参脉子数水对冲、电乳极化宽损液耗等的度）影排响；提高脉冲频率；减小脉间；设法提高
1.主要加工金属等导电材料 2.加工速度较慢 3.有电极损耗，影响加工精度
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
四．电火花加工工艺方法分类
类别 工艺方法
特点
用途
备注
1 穿孔成形加工 工具为成形电极
型腔加工、冲模
主要一个伺服进给运动 挤压模、异形孔
约占电机床总
《电火花加工》PPT课件
•㈠.极性效应的影响，由于正负极不同而彼此电蚀量不一样的现象，称极性效应。 •㈡.电参数对电蚀量的影响
qa ka wm ft qc kc wm ft
va
qa t
ka wm f
vc
qc t
kc wm f
•式中， • qa、qc——正负极的总蚀除量 • Va、Vc——正负极的蚀除速度 • WM————单个脉冲能量 • f——脉冲频率 • t——脉冲时间 • Ka、Kc——与电极材料、脉冲参数、工作液有关的工艺参数。 • ψ——有效脉冲利用率
脉冲电流波形
2
电火花加工
电火花加工的特点 • 1）便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料； • 2）电极和工件在加工过程中不接触，便于加工小孔、深孔、窄缝零件； • 3）电极材料不必比工件材料硬； • 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制； • 5) 广泛应用于凹模型孔、型腔加工。
5
• 火花放电产生高温的特性：
• ①.局部：结果使金属材料局部熔化、汽化。
• ②.瞬时：热量集中，来不及扩散，能量密度大 ，最后蚀除掉金属形成放电坑。
• 虽然在正负电极之间加上电源可以实现火花放 电这一物理现象进行实际加工，还要满足一定的 条件才行。
2-3.电火花加工中的一些基本规律
•●影响材料放电腐蚀量的主要因素
• ㈡：工具电极相对损耗速度和相对损耗比
• 在工作现场中，用来衡量工具电极是否耐损耗，不单单是提高工具损耗速度V E，还要看同时能达到的加工速度VW。
• 因此，采用相对损耗或称损耗比θ，作为衡量工具电极耐损耗的指标，即：
• 式中的VE、VW均以mm3/min为单位，θ为体积相对损耗，以g/min为单位，表 示了质量的相对损耗。
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•式中， • qa、qc——正负极的总蚀除量 • Va、Vc——正负极的蚀除速度 • WM————单个脉冲能量 • f——脉冲频率 • t——脉冲时间 • Ka、Kc——与电极材料、脉冲参数、工作液有关的工艺参数。 • ψ——有效脉冲利用率
脉冲电流波形
2
电火花加工
电火花加工的特点 • 1）便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料； • 2）电极和工件在加工过程中不接触，便于加工小孔、深孔、窄缝零件； • 3）电极材料不必比工件材料硬； • 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制； • 5) 广泛应用于凹模型孔、型腔加工。
5
• 火花放电产生高温的特性：
• ①.局部：结果使金属材料局部熔化、汽化。
• ②.瞬时：热量集中，来不及扩散，能量密度大 ，最后蚀除掉金属形成放电坑。
• 虽然在正负电极之间加上电源可以实现火花放 电这一物理现象进行实际加工，还要满足一定的 条件才行。
2-3.电火花加工中的一些基本规律
•●影响材料放电腐蚀量的主要因素
• ㈡：工具电极相对损耗速度和相对损耗比
• 在工作现场中，用来衡量工具电极是否耐损耗，不单单是提高工具损耗速度V E，还要看同时能达到的加工速度VW。
• 因此，采用相对损耗或称损耗比θ，作为衡量工具电极耐损耗的指标，即：
• 式中的VE、VW均以mm3/min为单位，θ为体积相对损耗，以g/min为单位，表 示了质量的相对损耗。
特种加工第二章电火花加工电火花加工的自动进给调节系统讲义资料
• 4、电规准选择及转换：
• 冲模加工中，常选用粗、中、精三种规 准，每种规准有可分几档。（详细介绍）
改变输入动圈 中的电流，可 使挡板随着运 动
电机械 转换器
节流孔
溢
流 阀
主轴的移动是由电机械 转换器中控制线圈电流 大小来实现的
动圈 静圈 挡板
控制线 圈电流 大小由 加工间 隙电信 号控制
四、电—机械式自动进给调节系统 （示例）
将电压信号放大并转变为0~1000HZ不同频率的脉冲串
发出恒频率的回退触发脉冲
同类型的伺服电动机，它能根据控制信
号的大小及时地调节工具电极的进给速
度，以保持合适的放电间隙。
• 要求执行环节能快速反映间隙状态 变化；机械传动间隙和摩擦力应当尽量 小，以减少系统的不灵敏区；具有较宽 的调速范围。
三、电液自动进给调节系统（示例）
这种系统在20世纪80年代应用很广泛,但 目前已逐渐被电—机械式的各种交直流伺服电 极所替代，但分析了解其调节过程，仍具有典 型的理论意义。
4、放大驱动器:
• 由测量环节获得的信号，一般都很
小，难于驱动执行元件，必须要有一个 放大环节，通常称它为放大器。
•
为了获得足够的驱动功率，放大器
要有一定的放大倍数，但放大倍数也不
能过高，过高会使工具电极时进时退，
调节不稳定。
• 常用的放大器主要是各类晶体管放大器
5、执行环节:
•
执行环节也称执行机构，常采用不
• 工具电极的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高 一级，一般精度不低于IT7，表面粗糙度小于 Ra1.25，且直线度、平面度和平行度在 100mm的长度上不大于0.01mm。
• 工具电极应有足够的长度。
• （3）电极的制造：线切割的方法
• 冲模加工中，常选用粗、中、精三种规 准，每种规准有可分几档。（详细介绍）
改变输入动圈 中的电流，可 使挡板随着运 动
电机械 转换器
节流孔
溢
流 阀
主轴的移动是由电机械 转换器中控制线圈电流 大小来实现的
动圈 静圈 挡板
控制线 圈电流 大小由 加工间 隙电信 号控制
四、电—机械式自动进给调节系统 （示例）
将电压信号放大并转变为0~1000HZ不同频率的脉冲串
发出恒频率的回退触发脉冲
同类型的伺服电动机，它能根据控制信
号的大小及时地调节工具电极的进给速
度，以保持合适的放电间隙。
• 要求执行环节能快速反映间隙状态 变化；机械传动间隙和摩擦力应当尽量 小，以减少系统的不灵敏区；具有较宽 的调速范围。
三、电液自动进给调节系统（示例）
这种系统在20世纪80年代应用很广泛,但 目前已逐渐被电—机械式的各种交直流伺服电 极所替代，但分析了解其调节过程，仍具有典 型的理论意义。
4、放大驱动器:
• 由测量环节获得的信号，一般都很
小，难于驱动执行元件，必须要有一个 放大环节，通常称它为放大器。
•
为了获得足够的驱动功率，放大器
要有一定的放大倍数，但放大倍数也不
能过高，过高会使工具电极时进时退，
调节不稳定。
• 常用的放大器主要是各类晶体管放大器
5、执行环节:
•
执行环节也称执行机构，常采用不
• 工具电极的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高 一级，一般精度不低于IT7，表面粗糙度小于 Ra1.25，且直线度、平面度和平行度在 100mm的长度上不大于0.01mm。
• 工具电极应有足够的长度。
• （3）电极的制造：线切割的方法
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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
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
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
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
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 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
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。
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
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
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：
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
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
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
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。
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
（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。
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
电弧
排屑不良、放电点集中在某一局部