电火花加工的基本原理及设备

的限制。
▪
(2) 用同一尺寸的工具电极，通过轨
迹半径的改变，可以实现转换电规准的修整，
即采用一个电极就能由粗至精直接加工出一副
型腔。
▪ (3) 在加工过程中，工具电极的轴线与工件 的轴线相偏移，除了电极处于放电区域的部 分外，工具电极与工件的间隙都大于放电间 隙，实际上减小了同时放电的面积，这有利 于电蚀产物的排除，提高加工稳定性。
第二章 电火花加工的基本原理 及设备
▪ 1. 电火花加工的基本原理
▪ 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？这一过 程大致分为以下几个阶段: 。
▪平动头就是为解决修光 侧壁和提高其尺寸精度 而设计的。
平动头的动作原理
▪ 利用偏心机构将伺服电机的旋转运动通 过平动轨迹保持机构转化成电极上每一个 质点都能围绕其原始位置在水平面内作平 面小圆周运动，许多小圆的外包络线面积 就形成加工横截面积.
▪ 如图2-7所示，其中每个质点运动轨迹的半 径就称为平动量，其大小可以由零逐渐调 大，以补偿粗、中、精加工的电火花放电 间隙δ之差，从而达到修光型腔的目的。
(3)在有一定绝缘性能的介质中放电
电火花加工的特点
特点
优
缺
点
点
（1）能加工用切削的方法难于加工 或无法加工的高硬度导电材料
▪ 在电火花加工过程中，主要是靠电、热能 进行加工，几乎与力学性能（硬度、强度 等）无关。从而使工件的加工不受工具硬 度、强度的限制，实现了用软质的材料 （如：石墨、铜等）加工硬质的材料（如： 淬火钢、硬质合金和超硬材料等）。
▪ 由于加工过程中，工具电极同样会受
到电、热的作用而被蚀除，特别是在尖角 和底面部分，蚀除量较大，又造成了电极 损耗不均匀的现象，所以电火花加工的精 度受到限制。
3）加工速度慢
▪ 由于火花放电时产生的热量只局限在电极 表面，而且又很快被介质冷却，所以加工 速度要比机械加工慢。
（4）最小圆角半径受到放电间隙的 限制
大型
▪ 随着科学技术的进步，国外已经大批生产 三坐标数控电火花机床，以及带工具电极 库能按程序自动更换电极的电火花加工中 心，我国的大部分电加工机床厂现在也正 开始研制生产三坐标数控电火花加工机床。
单 轴 数 控 电 火 花 成 型 机 床
床多 轴 数 控 电 火 花 成 型 机
电 火 花 加 工 中 心
（4）易于实现加工过程的自动化
▪ 电火花加工主要利用电能进行加工，而电 能、电参数较机械量易于实现自动化控制。 目前我国电火花加工机床大多都是数字控 制。
(1)极间介质的电离、击穿及放电 通道的形成.
负极 工作液
放电通道
正极
(3)电极材料的抛出.
凝固微粒 翻边突起
(2)介质热分解、电极材料熔化、 汽化热膨胀.
从负极上熔化并 抛出金属的区域
气泡
从正极上熔化并 抛出金属的区域
源自文库
(4)极间介质的消电离.
放电形成的凹坑
（1）只能对导电材料进行加工
▪
通过电火花加工原理的分析，我们可
以看出，电火花加工所用的工具和工件必
需是导体，所以塑料、陶瓷等绝缘的非导
体材料不能用电火花进行加工。
（2）加工精度受到电极损耗的限制
▪ (4) 工具电极移动方式的改变，可使加工的 表面粗糙度大有改善，特别是底平面处。
电极
(a) 电 极 在 最 左
(b) 电 极 在 最 上
(c) 电 极 在 最 右
(d) 电 极 在 最 下
(e) 电 极 平 动 后 的 轨 迹
图2-7 平动头扩大间隙原理图
数 控 平 动 头
平动头电火花加工的特点
▪
(1) 可以通过改变轨迹半径来调整电
极的作用尺寸，因此尺寸加工不再受放电间隙
床身
▪ 电火花加工时粗加工的电火花放电间隙比 中加工的放电间隙要大，而中加工的电火 花放电间隙比精加工的放电间隙又要大一 些。当用一个电极进行粗加工时，将工件 的大部分余量蚀除掉后，其底面和侧壁四 周的表面粗糙度很差，为了将其修光，就 得转换规准逐挡进行修整。但由于中、精 加工规准的放电间隙比粗加工规准的放电 间隙小，若不采取措施则四周侧壁就无法 修光了
2.2.2 电火花加工机床结构
电火 花加 工机 床
机床本体 脉冲电源 自动进给调节系统 工作液过滤和循环系统 数控系统
自动进给 调节系统
数控系统
工作液过滤和 循环系统
机床本体
脉冲电源
机床 本体
床身 立柱 工作台
三部分是电火机床 的骨架，起着支撑 定位和便于操作的
作用。
主轴头及附件
立柱 主轴头 工作台
▪ 我国国标规定， 电火花成形机床均用D71 加上机床 工作台面宽度的 1／10表示。 例如 。其型号表示方 法如下：
D 71 32
机床工作台宽度(320cm) 电火花成形加工机床 电加工机床(如为数控电加工机床，则在D后加K)
大小
▪ D7125以下
小型
▪ D7125～D7163
中型
▪ D7163以上
（2）便于加工细长、薄、脆性零件 和形状复杂的零件
▪ 由于加工过程中，工具与工件没有直接接 触，这样就使工件与工具之间没有机械加 工的切削力，机械变形小，因此可以加工 复杂形状和进行微细加工。
（3）工件变形小，加工精度高
▪ 目前，电火花加工的精度可达0.01～ 0.05mm，在精密光整加工时可小于 0.005mm。
▪ 虽然电火花加工具有一定的局限性，但与 传统的切削加工相比仍有巨大的优势，因 此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）、航空航天、 电子、电器、仪器仪表等行业，用来解决 难加工材料及复杂形状零件的加工问题。
2.2.1 电火花加工机床简介
▪ 1、国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与 参数
▪ (1)极间介质的电离、击穿及放电通道的 形成. 看图
▪ (2)介质热分解、电极材料熔化、汽化热 膨胀. 看图
▪ (3)电极材料的抛出. 看图
▪ (4)极间介质的消电离. 看图
单脉冲放电凹坑
多脉冲放电凹坑
电火花表面局部放大图
进行电火花加工应具备如下条件：
(1)工具和工件之间必须保持一定的间隙。 (2)必须采用脉冲电源。