《数控特种加工技术(第二版)》教学资源-第2章数控电火花加工

种 加 工
加工可以完全成形。 • （3）模具上的筋加工。在压铸件或者塑料件上，常有各种窄长的加强筋或者散热片，这种筋在模
具上表现为下凹的深而窄的槽，用机械加工的方法很难将其加工成形，而使用电火花可以很便利地 进行加工。
技 • （4）深腔部位的加工。由于机械加工时，没有足够长度的刀具，或者刀具缺乏足够的刚性，不能
电火花加工应具备以下条件：
• （1）工件与电极之间应保持一定的放电间隙。放电间隙不
能过大或过小，间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，
无法产生电火花；间隙过小，容易形成短路接触，同样不
数 控
能产生电火花。为此，在电火花加工过程中必须具有电极 自动进给和调节装置，使工件与电极之间保持一定放电间
特 隙。放电间隙的大小与加工电压、加工介质等因素有关，
种 加
一般为0.01～0.1mm左右。
工• （2）工件与电极之间应充满有一定绝缘性能的工作液，以
技 术
利于产生脉冲性的火花放电。同时，工作液还应能将电蚀 产物从放电间隙中排除出去，并对电极和工件表面进行很
好的冷却。
• （3）火花放电必须为瞬时的脉冲性放电，而不是持续电弧 放电。这样才能使所产生的热量来不及传导扩散到其它部 分，从而只在极小范围内使金属熔化、气化蚀除。否则， 像持续电弧放电那样，会使工件表面烧伤而无法用作尺寸 加工。
高等教育出版社
第2章 数控电火花加工
数 控
主编：丛文龙 张祥兰
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加 CNC Special processing technology
工
技
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学习目标与要求：
• 1．了解数控电火花加工的原理、特点；
• 2．熟悉数控电火花加工机床的组成及各部分功用；
• 3．了解数控电火花加工基本工艺规律；
数 • 4．掌握数控电火花加工的应用。
• （1）高硬度零件加工。对于某些硬度较高的模具，或者是硬度特别高的滑块、顶块等零件，热处
数
理后表面硬度高达50HRC以上，采用机械加工方式将很困难，而采用电火花加工则可以不受材料硬 度的影响。
控 • （2）型腔尖角部位加工。如锻模、热固性和热塑性塑料模、压铸模、挤压模、橡皮模等各种模具
特
的型腔常存在着一些尖角部位，在常规切削加工中由于存在刀具半径而无法加工到位，使用电火花
控 • 电火花加工（Electrical Discharge Machining，简记为EDM）是利用
特
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
种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。
加 工 技 术
• 电火花加工于1943年由苏联学者 Б.Р.拉扎连科夫妇研究发明后，随着 脉冲电源和控制系统的改进而迅速发展起来。目前这一工艺技术已广 泛应用于加工淬火钢、不锈钢、模具钢、硬质合金等难加工材料；用
• 电火花加工存在着加工效率低、有电极损耗、只能加工金属等导电材料等缺陷，这使电火花加工的 应用受到了一定限制。为了提高电火花加工的生产率，通常安排工艺时多先采用切削加工来去除大 部分余量，然后再进行电火花加工。
于加工模具等具有复杂表面和有特殊要求的零部件，在民用和国防工
业中获得越来越多的应用。
2.1 电火花加工的原理、特点及应用范围
• 一、电火花加工的原理
• 电火花加工原理如图2-1所示。工件1和工具电极（简称为电极）4分 别接脉冲电源2的两极，并均浸泡在工作液中，电极在自动进给调节
装置的驱动下，与工件间保持一定的放电间隙。电极的表面（微观）
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7 （a）
（b）
（a）
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（b）
图2-2 放电间隙状况示意图 (a) 放电间隙状况 (b) 放电后的表面
1—阳极 2—阳极上抛出金属的区域 3—熔化的金属微粒 4—工作液 5—凝固的金属微粒 6—阴极上抛出金属的区域 7—阴极 8—气泡 9—放电通道 10—翻边凸起 11--凹坑
术
加工具有足够精度的零件，此时可以用电火花进行加工。
• （5）小孔加工。对各种圆形小孔、异形孔的加工，如线切割的穿丝孔、喷丝板型孔等，对于长深
比非常大的深孔，很难采用钻孔方法加工，而采用电火花或者专用的高速小孔加工机可以完成各种
深度的小孔加工。
• （6）表面处理。如刻制文字、花纹，对金属表面的渗碳和涂覆特殊材料的电火花强化等。另外通 过合理选择加工参数，也可以直接用电火花加工出一定形状的表面蚀纹。
二、电火花加工的特点
• 电火花加工具有如下特点：
• （1）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、耐热合金等。
数 控 特 种
• （2）由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适 用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。由于加工中 工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此，适宜于 加工低刚度工件及作微细加工。
小放电凹坑。这样，电极的轮廓形状便被复制到工件上，加工出所需
要的零件。
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图2-1 电火花加工原理示意图 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
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加 • （3）电极材料不必比工件材料硬。
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• （4）可进行微细精加工。通常可用于0.01~1mm范围内的型孔加工。 • （5）可加工各种成形工具和量具。
• （6）直接利用电、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。
三、电火花加工的应用范围
• 由于电火花加工有其独特的优越性，再加上数控水平和工艺技术的不断提高，其应用领域日益扩大。 目前已广泛应用于机械（特别是模具制造）、宇航、航空、电子、电机电器、精密机械、仪器仪表、 汽车拖拉机、轻工等行业，用以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。加工范围已达到小至 几微米的小轴、孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。
数
是凹凸不平的，当脉冲电压加到两极上时，某一相对间隙最小处或绝
控 特 种 加 工 技 术
缘强度最低处的工作液将最先被电离为负电子和正离子而被击穿，形 成放电通道，电流随即剧增，在该局部产生火花放电，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22b所示。这样以很高频率连续不断地重复放电，工具电极不断向工件 进给，工件材料不断被蚀除，最后使工件整个被加工表面形成无数个