最新第三章 电火花加工工艺规律
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第三章电火花线切割加工
（1）3B代码简介
• 我国常用的3B编程代码格式为：
–B x B y B J G Z
• 5）加工指令Z :
–传送被加工图形的形状、所在象限和加工方向等信息的加工直线
–直线在一、二、三、四象限时，用L1、L2、L3、L4表示 –圆弧起点在一、二、三、四象限时，分别用SR1、SR2、SR3、
SR4或NR1、NR2、NR3、NR4表示（SR:顺圆，NR：逆圆）
• G82——半程移动指令，G82使加工位置沿指定 坐标轴返回一半的距离，即当前坐标系中坐标 值的一半的位置
• G84—校正电极丝指令，G84指令能通过微弱放 电校正电极丝与工作台的垂直，在加工前一般 要先进行校正。
第三十九页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
系统辅助功能指令M
• M00——程序暂停，按“回车”键才能执行 下面程序，丝电极在加工中进行装拆前后应 用；M02——程序结束，系统复位；
第七页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
第八页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
第九页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
1)床身
• 铸件 • 安装固定基础
第十页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
2）工作台
• 安装工件并实现工件进给的部份 • 分别由两台步进电动机驱动，通过滚珠丝杠螺
母副传动
1—床身 2—下拖板
第二页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
电火花线切割加工示意图
• 1—数控装置 2—贮丝筒 3—导轮 4—丝电极 5—工 件 6—喷嘴 7—绝缘板 8—脉冲发生器 9—油泵 10—油箱 11—步进电机
第三页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
（２）电火花线切割加工特点
•与电火花成型相比，电火花线切割加工有如下特点：
第三章 电火花加工工艺规律3
第三章 电火花加工工艺规律3.1 电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：1．工具电极电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。
由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。
图3-1 电火花加工示意图2．放电间隙放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它的大小一般在0.01～0.5 mm 之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。
3．脉冲宽度ti(μs)脉冲宽度简称脉宽(也常用ON 、TON 等符号表示)，是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间(如图3-2所示)。
为了防止电弧烧伤，电火花加工只能用断断续续的脉冲电压波。
一般来说，粗加工时可用较大的脉宽，精加工时只能用较小的脉宽。
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形4．脉冲间隔to(μs))脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF 、TOFF 表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。
间隔时间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生产率。
加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。
5．放电时间(电流脉宽)te(μs)21—工具电极；2—工件；3—脉冲电源；4—伺服进给系统放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一个击穿延时td 。
ti 和te 对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te 。
6．击穿延时t d (μs)从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延续时间t d ，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间t d 称为击穿延时(见图3-2)。
击穿延时t d 与平均放电间隙的大小有关，工具欠进给时，平均放电间隙变大，平均击穿延时t d 就大；反之，工具过进给时，放电间隙变小，t d 也就小。
7．脉冲周期t P (μs)一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为脉冲周期，显然t P =t i +t o (见图3-2)。
电火花加工工艺规律课件
电火花加工工艺规律 课件
目录
• 电火花加工原理 • 电火花加工的工艺参数 • 电火花加工的特性和应用 • 电火花加工的工艺规律和影响因素 • 电火花加工的实践操作和注意事项
01
电火花加工原理
电火花放电现象
01 定义
电火花放电现象是电极间瞬间导通，同时伴随着 大量热能、光能、声能等释放的现象。
02 产生条件
工件进给速度
工件进给速度越快，加工效率越高， 但过快的进给速度可能导致电极与工 件接触不良，影响加工效果。
加工面积和深度
加工面积
加工面积越大，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液。
加工深度
加工深度越深，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液，同时需要调整工艺参数，确保加工稳定性 和精度。
工作液的选择与使用
工作液在电火花加工中起到冷却、排屑和绝缘的作用。根 据具体的加工要求和条件，选用合适的工作液可以提高加 工效率和表面质量。
电火花加工的实践操作和注
05
意事项
电火花加工的实践操作流程
准备工具和材料
根据加工需求选择合适的工具和材料，如电 极、工件、工作液等。
安装工具和工件
将电极和工作件安装在电火花机床上，确保安 装牢固。
02 铜电极
适用于加工有色金属，如铝、铜等，具有较好的 导电性和加工精度。
03 硬质合金电极
适用于加工高硬度材料，如硬质合金，具有较高 的电极损耗率和加工效率。
脉冲宽度和脉冲间隔
脉冲宽度
决定单个脉冲的能量，脉冲宽度越大，单个脉冲的能量越大，加工效率越高，但电极损耗也越 大。
脉冲间隔
决定脉冲的频率，脉冲间隔越小，脉冲频率越高，加工效率越高，但电极损耗也越大。
目录
• 电火花加工原理 • 电火花加工的工艺参数 • 电火花加工的特性和应用 • 电火花加工的工艺规律和影响因素 • 电火花加工的实践操作和注意事项
01
电火花加工原理
电火花放电现象
01 定义
电火花放电现象是电极间瞬间导通，同时伴随着 大量热能、光能、声能等释放的现象。
02 产生条件
工件进给速度
工件进给速度越快，加工效率越高， 但过快的进给速度可能导致电极与工 件接触不良，影响加工效果。
加工面积和深度
加工面积
加工面积越大，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液。
加工深度
加工深度越深，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液，同时需要调整工艺参数，确保加工稳定性 和精度。
工作液的选择与使用
工作液在电火花加工中起到冷却、排屑和绝缘的作用。根 据具体的加工要求和条件，选用合适的工作液可以提高加 工效率和表面质量。
电火花加工的实践操作和注
05
意事项
电火花加工的实践操作流程
准备工具和材料
根据加工需求选择合适的工具和材料，如电 极、工件、工作液等。
安装工具和工件
将电极和工作件安装在电火花机床上，确保安 装牢固。
02 铜电极
适用于加工有色金属，如铝、铜等，具有较好的 导电性和加工精度。
03 硬质合金电极
适用于加工高硬度材料，如硬质合金，具有较高 的电极损耗率和加工效率。
脉冲宽度和脉冲间隔
脉冲宽度
决定单个脉冲的能量，脉冲宽度越大，单个脉冲的能量越大，加工效率越高，但电极损耗也越 大。
脉冲间隔
决定脉冲的频率，脉冲间隔越小，脉冲频率越高，加工效率越高，但电极损耗也越大。
3.2.3和3.2.4 电火花加工工艺规律
现代制造技术
（2）放电间隙的大小。 尤其是对复杂形状的加工表面，棱角部位电场强度分布不均，
间隙越大，仿形的逼真度越差，影响越严重。 减少尺寸加工误差措施： 应该采用较小的加工规准，缩小放电间隙；另外，还必须
尽可能使加工过程稳定。
现代制造技术
（3）工具电极的损耗。
电极
工具电极的损耗对尺寸精度和形状精度都工 有件 影响。
3、影响加工精度的主要因素
（1）放电间隙的一致性。 由于工具电极与工件之间存在着一定的放电间隙，因此工件 的尺寸、形状与工具并不一致。 如果加工过程中放电间隙能保持不变，则可以通过修正工 具电极的尺寸对放电间隙引起的误差进行补偿，以获得较高的 加工精度。
然而，放电间隙的大小实际上是变化的，从而影响了加工 精度。
充分利用极性效应目的：最大限度地提高工件的蚀除量， 降低工具电极的损耗。
加工极性的选择 脉宽较宽时，负极性加工。 脉宽较窄是，正极性加工。
现代制造技术
• 电火花加工一般都采用单向脉冲电源。 • 当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的 极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗。
现代制造技术
2）电规准电参数
2）电规准电参数 3）金属材料的热学常数 4）工作液 5）其他因素
现代制造技术
1）极性效应 定义：由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫 做极性效应。 加工极性种类： “正极性”加工：把工件接脉冲电源的正极（工具电极接 负极）时， “负极性”加工，又称“反极性”加工：工件接脉冲电源的 负极（工具电极接正极）时，
过于集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少现代制造技术
3）金属材料的热学常数 金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热越高，电 蚀量将越少，越难加工。 比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。 熔化热：单位质量的固态物质熔化成同温度的液态物质 所吸收的热量。 汽化热：单位质量的液态物质蒸发成同温度的气体物质 所吸收的热量。 热导率较大的金属，会将瞬时产生的热量传导散失到其他 部位，因而降低了本身的蚀除量。
3.3电火花加工工艺规律(三)
1.电火花加工工件表面的凹坑大小与单个脉冲放电能量 有关，单个脉冲能量越大，则凹坑越大。
2.当峰值电流一定时，脉冲宽度越大，表面粗糙度越 差。
3.在脉冲宽度一定的条件下，随着峰值电流的增加，表 面粗糙度就变差。
4.在一定的脉冲能量下，不同的工件电极材料表面粗糙 度值大小不同，熔点高的材料表面粗糙度值要比熔点低的材 料小。
5.工具电极表面的粗糙度值大小也影响工件的加工表面粗 糙度值。例如，石墨电极表面比较粗糙，因此它加工出的工 件表面粗糙度值也大。
6.干净的工作液有利于得到理想的表面粗糙度。
教
学
过
程
及
主要教学内容及步骤
时
间
ห้องสมุดไป่ตู้
分
配
四、影响加工精度的主要因素 电加工精度包括尺寸精度和仿型精度(或形状精度)。 1．放电间隙 电火花加工中，工具电极与工件间存在着放电间隙，因此工件 的尺寸、形状与工具并不一致。
图3-21 冲油方式对电极端部损耗的影响 3．工具电极的损耗 在电火花加工中，随着加工深度的增加，工具电极进入放电区 域的时间是从端部向上逐渐减少的。实际上，工件侧壁主要是靠 工具电极底部端面的周边加工出来的。因此，电极的损耗也必然 从端面底部向上逐渐减少，从而形成了损耗锥度(如图3-22所 示)，工具电极的损耗锥度反映到工件上是加工斜度。
广东省粤东高级技工学校教案纸
章节课 题
3.3电火花加工工艺规律（三）
审阅者 签名
授课日 20 年 月 日第 周 星期 期节
第 授课时数
2
教学目 的
1.了解影响表面粗糙度的主要因素； 2.了解影响加工精度的主要因素； 3.了解电火花加工表面变化层和机械性能； 4.了解电火花加工的稳定性。
电火花切割加工工艺规律3
油杯
第四讲
油杯
3 4 1 2
0.5
冲油
1— 工 件 ； 2— 油 杯 管 ； 3— 管 接 头 ； 4— 抽 油 抽 气 管 ； 5— 底 板 ； 6— 油 塞 ； 7— 油 杯 5 6 抽油 7
第四讲
抬刀
1、抬刀方向的缺省方式：沿原加工路径进行； 2、抬刀方式： （1）自适应抬刀：自适应“拾刀”是根据放电间隙的状态，决定是否“拾
ie
^
is
时间 / s
第四讲
脉冲宽度
冲的持续时间。
粗加工脉冲宽度大， 精加工脉冲宽度小
1、脉冲宽度：加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉
C111 脉冲宽度20
2、一般，粗加工时可用较大的脉宽，
精加工时只能用较小的脉宽
20是代号，不 是真正时间
第四讲 工件冲油（常 用于穿孔加工） 工件抽油（常 用于穿孔加工） 电极冲油（常 用于型腔加工）
预加工后工件表面
第四讲
（ 3 ）工件的热处理。 热处理工序（淬火、回火）尽量 安排到电火花加工前面，因为这样可避免热处理变形 对电火花加工尺寸精度、型腔的变形等影响。但热处 理安排在电火花加工前也有它的弱点，如电火花加工 将淬火表层加工掉一部分，影响了热处理的质量和效 果。 （4）工件在电火花加工前还必须除锈去磁，否则在加工 中工件吸附铁屑，很容易引起拉弧烧伤。
加工条件选用
( 一 ) 、电极的尺寸差（缩放量）为 0.6mm, 根据电极的投影面积 3.14cm2， 选择首要加工条件为C130。
( 二）、由表面粗糙度要求确定最终加工条件。根据最终表面粗 糙度为Ra=2.0，查看加工条件参数表，侧面、底面均满足要求
时选C125。
（三）、中间条件全选，即加工过程为： C130—C129—C128— C127—C126—C125
(最新整理)特种加工技术第三章电火花线切
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3.电极丝损耗量
对高速走丝机床，用电极丝在切割10000mm2面积后电极丝 直径的见少量来表示，一般每切割10000mm2后，钼丝 直径减少不应大于0.01mm。
4.加工精度
高速走丝线切割加工精度在0.01~0.02mm左右，
低速走丝线切割加工精度在0.005~0.002μm左右
(最新整理)特种加工技术第三章电火花线切
2021/7/26
1
第三章 电火花线切割加工
在电火花加工的基础上发展起来的一种新 的工艺形式，是用线状电极（钼丝或铜丝） 靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花 线切割，简称线切割。
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2
第一节 电火花线切割加工原理、特点及 应用范围
一、线切割加工的原理
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第四节 影响线切割工艺指标的因素
一、线切割加工的主要工艺指标 1.切削速度 在保持一定的表面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极
丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度， 单位mm2/min， 高速走丝线切割速度40~80 mm2/min， 2.表面粗糙度 高速走丝线切割表面粗糙度Ra5~2.5μm，最佳只有Ra1μm 低速走丝线切割表面粗糙度Ra1.25μm，最佳可达Ra0.2μm
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第二节 电火花线切割加工设备
主要由机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和 机床附件等几部分组成。
1-卷丝筒 2-走丝溜板 3-丝架 4-上滑板 5-下滑板 6-床身 7-电源、控制柜
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第二节 电火花线切割加工设备
一、机床本体
机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、 附件和夹具等几部分组成。
电火花加工工艺流程
但是，当脉冲宽度一定时，都会各有一个使工件电 蚀量最大的最佳脉宽
4.工作液对电蚀量的影响 工作液的作用： 1）形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢 复间隙的绝缘状态；
2）对放电通道产生压缩作用； 3）帮助电蚀产物的抛出和排除； 4）对工具、工件产生冷却作用，因而对电蚀量也有 较大的影响
介质性能好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电 通道，提高放电的能量密度，强化电蚀产物的抛出效应， 但粘度大不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。
2.热影响层 位于熔化层和机体之
间，只受热的影响而没有 晶相组织的变化，它与机 体没有明显的界限，对未 淬火钢主要是产生淬火区
3.显微裂纹
加工表面层受高温作用后又迅速冷却而产生残余拉 应力。在脉冲能量较大时，表面层甚至出现细微裂纹， 裂纹主要产生熔化层，只有脉冲能量很大时才扩展到热 影响层，不同的材料对裂纹的敏感性也不同，硬淬材料 容易产生裂纹，脉冲能量越大，显微裂纹越宽越深，脉 冲能量很小时，一般不会出现显微裂纹。
qa KaWM ft
va
qa t
KaWm
f
Qa——电极在某段时间内的总蚀除量；
Va——电极的蚀除速度；
WM——单个脉冲能量; Φ——有效脉冲利用率 F——脉冲频率
单个脉冲放电能量为：
WM
te u(t)i(t)dt
0
te---单个脉冲实际放电时间(S); U(t)---放电间隙中随时间而变化的电压（V）； i(t)---放电间隙中随时间而变化的电流（A）；
热导率越大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传 导散失到其他部位，因而降低了本身的蚀除量。
单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值越小，脉冲宽度越 长，散失的热量也越多
若脉冲宽度越短，脉冲电流幅值越大，由于热量过于 集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少，但抛出 的金属中气化部分比例增大，多耗用不少气化热，电蚀 量也会降低
4.工作液对电蚀量的影响 工作液的作用： 1）形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢 复间隙的绝缘状态；
2）对放电通道产生压缩作用； 3）帮助电蚀产物的抛出和排除； 4）对工具、工件产生冷却作用，因而对电蚀量也有 较大的影响
介质性能好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电 通道，提高放电的能量密度，强化电蚀产物的抛出效应， 但粘度大不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。
2.热影响层 位于熔化层和机体之
间，只受热的影响而没有 晶相组织的变化，它与机 体没有明显的界限，对未 淬火钢主要是产生淬火区
3.显微裂纹
加工表面层受高温作用后又迅速冷却而产生残余拉 应力。在脉冲能量较大时，表面层甚至出现细微裂纹， 裂纹主要产生熔化层，只有脉冲能量很大时才扩展到热 影响层，不同的材料对裂纹的敏感性也不同，硬淬材料 容易产生裂纹，脉冲能量越大，显微裂纹越宽越深，脉 冲能量很小时，一般不会出现显微裂纹。
qa KaWM ft
va
qa t
KaWm
f
Qa——电极在某段时间内的总蚀除量；
Va——电极的蚀除速度；
WM——单个脉冲能量; Φ——有效脉冲利用率 F——脉冲频率
单个脉冲放电能量为：
WM
te u(t)i(t)dt
0
te---单个脉冲实际放电时间(S); U(t)---放电间隙中随时间而变化的电压（V）； i(t)---放电间隙中随时间而变化的电流（A）；
热导率越大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传 导散失到其他部位，因而降低了本身的蚀除量。
单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值越小，脉冲宽度越 长，散失的热量也越多
若脉冲宽度越短，脉冲电流幅值越大，由于热量过于 集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少，但抛出 的金属中气化部分比例增大，多耗用不少气化热，电蚀 量也会降低
第三章电火花线切割加工
偏差判断 进给 偏差计算 终点判断
直线
y
B
0
x
曲线
y
o
x
2.加工控制功能
(1)进给速度控制 –根据加工轨迹自动调整伺服进给速度，保持某一平 均放电间隙，使加工稳定，提高切割速度和加工精 度。 (2) 短路回退 –记忆路线，原路回退。 (3) 间隙补偿 –人工编程补偿。 –自动补偿 (4) 图形的缩放、旋转和平移 –图形的切割 –旋转功能：齿轮、电动机定转子等类零件的编程大 大简化，只要编一个齿形的程序，就可切割出整个 齿轮； –平移功能：跳步模具的编程。
一、机床本体
床身：一般为铸件，是坐标工作台、绕丝机构及丝架的支承和 固定基础。通常采用箱式结构，应有足够的强度和刚度。机床
内部安置电源和工作液箱。
坐标工作台：电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与电 极丝的相对运动来完成对零件加工的。 走丝机构：走丝系统使电极以一定的速度运动并保持一定的张 力。
Y Q D 由于计数方向是GX， P 所以J=|OC| A C O N 由于计数方向是GY， 所以J=|OQ|+|QP|
B X
4.整个工件的编程举例
• 直线AB: – BBB40000GxL1 • 斜线BC: – B1B9B90000GyL1 • 圆弧CD – B30000B40000B60000GxNR1 • 斜线DA – B1B9B90000GyL4
• 脉冲电源
– R-C脉冲电源 – 晶体管脉冲电源
三、工作液循环系统
• 工作液的作用是 – 加工介质 – 冷却作用 – 排除电蚀产物 • 工作液循环系统：连续充分供给清洁的工 作液，以保证脉冲放电过程稳定而顺利地 进行。 • 快走丝线切割机床的工作液循环系统 – 工作液：种类繁多的专用乳化液 – 工作液循环与过滤装置主要包括：工 作液箱、工作液泵、流量控制阀、进 液管、回液管、过滤网罩等。 • 慢走丝线切割机床的工作液循环系统 – 工作液：去离子水，精加工时用煤油 – 工作液循环系统：去离子水系统
电火花加工工艺规律课件
放电电流
总结词
放电电流的大小直接影响到电火花加工的效率和精度。
详细描述
放电电流的大小决定了电子流量的多少，从而影响电火花放电的能量。较大的放 电电流可以提高加工效率，但同时也会导致电极损耗增加和加工精度下降。因此 ，需要根据实际加工需求选择合适的放电电流。
放电时间
总结词
放电时间的长短对电火花加工的效率和加工质量有显著影响。
电火花加工适用于各种难加工材料的加工，通过合理选择电极材料和加工 参数，实现对硬材料的快速、高效加工。
电火花加工在难加工材料的加工中具有较高的灵活性和适应性，为解决传 统机械加工无法解决的问题提供了有效途径。
微细加工
微细加工是指对微小尺寸的零件或结构进行精密加工的技术。
随着科技的发展，微细加工在许多领域如电子、生物医学、光学仪器等都得到了广 泛应用。
电火花加工工艺规 律
加工速度与电极材料
加工速度
在电火花加工过程中，电极材料的硬 度、导电性、热导率等因素都会影响 加工速度。一般来说，硬而脆的材料 加工速度较低，而软而韧的材料加工 速度较高。
总结
选择电极材料时，应根据工件材料的 硬度、加工精度和效率要求综合考虑 ，以达到最佳的加工效果。
表面质量与电极材料
电火花加工工艺规律 课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 电火花加工原理 • 电火花加工参数 • 电火花加工工艺规律 • 电火花加工应用 • 电火花加工发展前景
01
电火花加工原理
电火花放电原理
放电间隙
电火花放电时，电极与工件之间的放电间隙很小 ，通常只有几微米到几十微米。
加工操作
第三章 电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律
电 压 /V
^ui
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
is
i^e
时 间 /s
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
第三章 电火花加工工艺规律
4．脉冲间隔to(μs)) 脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、TOFF表示)， 它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。间隔时 间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电 弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生 产率。加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。 5．放电时间(电流脉宽)te(μs) 放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电 流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一 个击穿延时td。ti和te对电火花加工的生产率、表面粗糙度 和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te。
第三章 电火花加工工艺规律
在实际加工中，极性效应受到电极及电极材料、加工 介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的影响，其中 主要原因是脉冲宽度。
在电场的作用下，放电通道中的电子奔向正极，正离 子奔向负极。在窄脉宽度加工时，由于电子惯性小，运动 灵活，大量的电子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表 面迅速熔化和气化；而正离子惯性大，运动缓慢，只有一 小部分能够到达负极表面，而大量的正离子不能到达，因 此电子的轰击作用大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量 大于负极的电蚀量，这时应采用正极性加工。
由上可见，要提高电蚀量，应增加平均放电电流、 脉冲宽度及提高脉冲频率。
第三章 电火花加工工艺规律 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。例如，增加平 均放电电流，加工表面粗糙度值也随之增大。
电火花 加工工艺规律
极
性
电极材料
常用电极材料中黄铜的损耗最大，紫铜、铸铁、钢次之， 石墨和铜钨、银钨合金较小。紫铜在一定的电规准和工艺条 件下，也可以得到低损耗加工
石墨做粗加工电极， 紫铜做精加工电极
工件材料
加工硬质合金工件时电极损耗比钢工件大
用高压脉冲加工或用 水作工作液，在一定条 件下可降低损耗
工 作 液
常用的煤油、机油获得低损耗加工需具备一定的工艺条件； 水和水溶液比煤油容易实现低损耗加工(在一定条件下)， 如硬 质合金工件的低损耗加工，黄铜和钢电极的低损耗加工
①电火花加工表面粗糙度随单个脉冲能量的增
加而增大。
②当峰值电流一定时，脉冲宽度越大，单个脉
冲的能量就大，放电腐蚀的凹坑也越大、越深， 所以表面粗糙度就越差。
③在脉冲宽度一定的条件下，随着峰值电流的
增加，单个脉冲能量也增加，表面粗糙度就变 差。
④在一定的脉冲能量下，不同的工件电极材料
表面粗糙度值大小不同，熔点高的材料表面粗 糙度值要比熔点低的材料小。
1
0
1000 2000 3000 4000
2 A / mm
图3-14 加工面积对电极相对损耗的影响
/%
2 紫铜 1 石墨
0
0.05
0.1
2) P / (kg / cm
图3-15 冲油压力对电极相对损耗的影响
⑶电极的形状和尺寸的影响 在电极材料、电参数和其他工艺条件完全相 同的情况下，电极的形状和尺寸对电极损耗影响 也很大(如电极的尖角、棱边、薄片等)。
100
10 0 1 10 100 1000 ti / s
图3-3 脉冲宽度与加工速度的关系曲线
3 vw / (mm/ min)
电火花线切割编程、加工工艺及实例
示)；若y>x，则G=Gx (如图3-5(b)所示)；若y=x，则Gx、Gy均可。
•
由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小决定，其确定方
法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图3-5(
c)。
•
3) J的确定
•
圆弧编程中J的取值方法为：由计数方向G确定投影方向，若G=Gx，
加工轨迹与零件图相差一个补偿量，补偿量的大小为0.18/2+0.01=0.1 mm
• 在加工中需要注意的是E′F′圆弧的编程，圆弧EF(如图3-8(a)所示)与圆弧E′F′(如图3-8
(b)所示)有较多不同点，它们的特点比较如表3-3所示。
表3-3 圆弧EF和E′F′特点比较表
起点
圆弧 EF
E
圆弧 E′F′ E′
起点所在象限 X 轴上
第一象限
圆弧首先进入象限 第四象限 第一象限
圆弧经历象限 第二、三象限 第一、二、三、四象限
•
(2) 计算并编制圆弧E′F′的3B代码。在图3-8(b)中，最难编制的是圆弧E′F′，其
具体计算过程如下：
• mm =
以圆弧E′F′的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，则E′点的坐标为： 。
•
圆弧E′F′首先在第一象限顺时针切割，故加工指令为SR1。
•
由上可知，圆弧E′F′的3B代码为
•
(3) 经过上述分析计算，可得轨迹形状的3B程序，如表3-4所示。
E′F′ B 19900 B 100 B
40000 G Y
SR
1
表3-4 切割轨迹3B程序
A′B′ B
0
B
0
B
3.2.3和3.2.4 电火花加工工艺规律
Ⅳ
电火花同 步共轭回 转加工
Ⅴ
电火花高 速小孔加 工
1.采用细管(>φ 0.3mm) 电极，管内冲入高压 1.线切割穿丝预孔 水基工作液 2.深径比很大的小孔，如 2.细管电极旋转 喷嘴等 3.穿孔速度较高 (60mm/min)
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
Ⅵ
电火花表 面强化、 刻字
1.工具在工件表面上 振动 2.工具相对工件移动
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
约占电火花机床 总数2%~3%， 典型设备D9105 电火花强化器等
现代制造技术
3.2.4 电火花加工的基本规律
1. 影响材料放电腐蚀的主要因素
研究的意义： 对于应用电火花加工方法，提高加工的生产率，降低工具 电极的损耗是极为重要的。 影响因素 1）极性效应 2）电规准电参数 3）金属材料的热学常数 4）工作液 5）其他因素
现代制造技术 1）极性效应 定义：由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫 做极性效应。 加工极性种类： “正极性”加工：把工件接脉冲电源的正极（工具电极接 负极）时， “负极性”加工，又称“反极性”加工：工件接脉冲电源的 负极（工具电极接正极）时，
－ 脉 冲 电 源 ＋ 工 具 电 极
＋ 脉 冲 电 源 －
表面，而大量的正离子不能到达，因此电子的轰击作用大于 正离子的轰击作用，正极的电蚀量大于负极的电蚀量， 这时应采用正极性加工。
现代制造技术
在宽脉冲宽度加工时，因为质量和惯性都大的正离子 将有足够的时间到达负极表面，由于正离子的质量大， 它对负极表面的轰击破坏作用要比电子强，同时到达负 极的正离子又会牵制电子的运动，故负极的电蚀量将大 于正极，这时应采用负极性加工。 充分利用极性效应目的：最大限度地提高工件的蚀除量， 降低工具电极的损耗。 加工极性的选择
电火花线切割加工工艺规律
辽 阳 职 业 技 术 学 院
4．电极丝损耗量 对快走丝机床，电极丝损耗量用电极丝在切割10 000 mm2面积后电极丝直径的减少量来表示，一般减 小量不应大于0.01 mm。对慢走丝机床，由于电极丝是 一次性的，故电极丝损耗量可忽略不计。
辽 阳 职 业 技 术 学 院
3.2 电参数对工艺指标的影响
辽 阳 职 业 技 术 学 院
综上所述，电参数对线切割电火花加工的工艺指 标的影响有如下规律： (1) 加工速度随着加工峰值电流、脉冲宽度的增大 和脉冲间隔的减小而提高，即加工速度随着加工平均 电流的增加而提高。实验证明，增大峰值电流对切割 速度的影响比用增大脉宽的办法显著。 (2) 加工表面粗糙度数值随着加工峰值电流、脉冲 宽度的增大及脉冲间隔的减小而增大，不过脉冲间隔 对表面粗糙度影响较小。
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2 vw / (mm/ min)
60 50 40 30 20 10 0 2 4 6 8 10 12 14 vs / (m / s)
图3-1 快速走丝方式丝速对加工速度的影响
辽 阳 职 业 技 术 学 院
对应最大加工速度的最佳走丝速度与工艺条件、加工 对象有关，特别是与工件材料的厚度有很大关系。当其他 工艺条件相同时，工件材料厚一些，对应于最大加工速度 的走丝速度就高些，即图3-1中的曲线将随工件厚度增加 而向右移。 在国产的快走丝机床中，有相当一部分机床的走丝速 度可调节，比如深圳福斯特数控机床有限公司生产的线切 割机床的走丝速度有3 m/s、6 m/s、9 m/s、12 m/s，可根 据不同的加工工件厚度选用最佳的加工速度(如表3-2所示)； 还有另外一些机床只有一种走丝速度，如北京阿奇公司的 FW系列快走丝机床的走丝速度为8.7 m/s。
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16．加工电流I(A) 加工电流是加工时电流表上指示的流过放电间隙的平均 电流。精加工时小，粗加工时大，间隙偏开路时小，间隙合 理或偏短路时则大。
第三章 电火花加工工艺规律
17．短路电流Is(A) 短路电流是放电间隙短路时电流表上指示的平均 电流。它比正常加工时的平均电流要大20%～40%。 18．峰值电流(A) 峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值(瞬 时)，在日本、英国、美国常用Ip表示(见图3-2)。虽然 峰值电流不易测量，但它是影响加工速度、表面质量 等的重要参数。在设计制造脉冲电源时，每一功率放 大管的峰值电流时预先计算好的，选择峰值电流实际 是选择几个功率管进行加工。
短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，没有 蚀除加工作用。
第三章 电火花加工工艺规律 4) 电弧放电(稳定电弧放电) 由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，导致 局部热量积累，温度升高，如此恶性循环，此时火花放电就 成为电弧放电。由于放电点固定在某一点或某一局部，因此 称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤。电弧放电的波形 特点是td和高频振荡的小锯齿基本消失。 5) 过渡电弧放电(不稳定电弧放电，或称不稳定火花放 电) 过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状 态，是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时很小或接 近于零，仅成为一尖刺，电压电流表上的高频分量变低或成 为稀疏的锯齿形。
14．火花维持电压 火花维持电压是每次火花击穿后，在放电间隙上火花放 电时的维持电压，一般在25 V左右，但它实际是一个高频振 荡的电压(见图3-2)。 15．加工电压或间隙平均电压U(V) 加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放 电间隙两端的平均电压，它是多个开路电压、火花放电维持 电压、短路和脉冲间隔等电压的平均值。
13．开路电压或峰值电压(V) 开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td时间内电极间 的最高电压(见图3-2)。一般晶体管方波脉冲电源的峰值电 压=60～80 V，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为 175～300 V。峰值电压高时，放电间隙大，生产率高，但 成形复制精度较差。
第三章 电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律
6．击穿延时td(μs) 从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延 续时间td，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间td称 为击穿延时(见图3-2)。击穿延时td与平均放电间隙的大小有 关，工具欠进给时，平均放电间隙变大，平均击穿延时td就 大；反之，工具过进给时，放电间隙变小，td也就小。 7．脉冲周期tP(μs) 一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为 脉冲周期，显然tP=ti+to(见图3-2)。
第三章 电火花加工工艺规律
电 压 /V
i
^u
ti
to td te
tp
ti
to
电 流 /A 空载火花 Nhomakorabea电弧
时 间 / s 过渡电弧 短路
i s
e
^
i
时 间 / s
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
第三章 电火花加工工艺规律
4．脉冲间隔to(μs)) 脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、TOFF表示)， 它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。间隔时 间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电 弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生 产率。加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。 5．放电时间(电流脉宽)te(μs) 放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电 流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一 个击穿延时td。ti和te对电火花加工的生产率、表面粗糙度 和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te。
第三章 电火花加工工艺规律
8．脉冲频率fP(Hz)
脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲个数。显然，
它与脉冲周期tP互为倒数，即
fp
1 tp
9．有效脉冲频率fe(HZ)
有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上发生有效放电
的次数，又称工作脉冲频率。
10．脉冲利用率λ
脉冲利用率λ是有效脉冲频率fe与脉冲频率fp之比，又称
第三章 电火花加工工艺规律
4
3
21
1— 工 具 电 极 ； 2— 工 件 ； 3— 脉 冲 电 源 ； 4— 伺 服 进 给 系 统
图3-1 电火花加工示意图
第三章 电火花加工工艺规律
2．放电间隙 放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它 的大小一般在0.01～0.5 mm之间，粗加工时间隙较大， 精加工时则较小。 3．脉冲宽度ti(μs) 脉冲宽度简称脉宽(也常用ON、TON等符号表示)， 是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续 时间(如图3-2所示)。为了防止电弧烧伤，电火花加工 只能用断断续续的脉冲电压波。一般来说，粗加工时 可用较大的脉宽，精加工时只能用较小的脉宽。
第三章 电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律
3.1 电火花加工的常用术语 3.2 影响材料放电腐蚀的因素 3.3 电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律
3.1 电火花加工的常用术语
电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下： 1．工具电极 电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一， 故称为工具电极，有时简称电极。由于电极的材料常 常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。
频率比，即 f e fp
第三章 电火花加工工艺规律
亦即单位时间内有效火花脉冲个数与该单位时间 内的总脉冲个数之比。
11．脉宽系数τ 脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之比，其计算 公式为
ti ti
tp ti to
第三章 电火花加工工艺规律
12．占空比ψ 占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比，ψ=ti/to。粗加 工时占空比一般较大，精加工时占空比应较小， 否则放电 间隙来不及消电离恢复绝缘，容易引起电弧放电。
第三章 电火花加工工艺规律
19．短路峰值电流(A) 短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流的最大值(见 图3-2)，它比峰值电流要大20％～40％，与短路电流Is 相差一个脉宽系数的倍数，即
Is iˆs
3) 短路(短路脉冲) 放电间隙直接短路，这是由于伺服进给系统瞬时 进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙
第三章 电火花加工工艺规律
17．短路电流Is(A) 短路电流是放电间隙短路时电流表上指示的平均 电流。它比正常加工时的平均电流要大20%～40%。 18．峰值电流(A) 峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值(瞬 时)，在日本、英国、美国常用Ip表示(见图3-2)。虽然 峰值电流不易测量，但它是影响加工速度、表面质量 等的重要参数。在设计制造脉冲电源时，每一功率放 大管的峰值电流时预先计算好的，选择峰值电流实际 是选择几个功率管进行加工。
短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，没有 蚀除加工作用。
第三章 电火花加工工艺规律 4) 电弧放电(稳定电弧放电) 由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，导致 局部热量积累，温度升高，如此恶性循环，此时火花放电就 成为电弧放电。由于放电点固定在某一点或某一局部，因此 称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤。电弧放电的波形 特点是td和高频振荡的小锯齿基本消失。 5) 过渡电弧放电(不稳定电弧放电，或称不稳定火花放 电) 过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状 态，是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时很小或接 近于零，仅成为一尖刺，电压电流表上的高频分量变低或成 为稀疏的锯齿形。
14．火花维持电压 火花维持电压是每次火花击穿后，在放电间隙上火花放 电时的维持电压，一般在25 V左右，但它实际是一个高频振 荡的电压(见图3-2)。 15．加工电压或间隙平均电压U(V) 加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放 电间隙两端的平均电压，它是多个开路电压、火花放电维持 电压、短路和脉冲间隔等电压的平均值。
13．开路电压或峰值电压(V) 开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td时间内电极间 的最高电压(见图3-2)。一般晶体管方波脉冲电源的峰值电 压=60～80 V，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为 175～300 V。峰值电压高时，放电间隙大，生产率高，但 成形复制精度较差。
第三章 电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律
6．击穿延时td(μs) 从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延 续时间td，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间td称 为击穿延时(见图3-2)。击穿延时td与平均放电间隙的大小有 关，工具欠进给时，平均放电间隙变大，平均击穿延时td就 大；反之，工具过进给时，放电间隙变小，td也就小。 7．脉冲周期tP(μs) 一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为 脉冲周期，显然tP=ti+to(见图3-2)。
第三章 电火花加工工艺规律
电 压 /V
i
^u
ti
to td te
tp
ti
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电 流 /A 空载火花 Nhomakorabea电弧
时 间 / s 过渡电弧 短路
i s
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时 间 / s
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
第三章 电火花加工工艺规律
4．脉冲间隔to(μs)) 脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、TOFF表示)， 它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。间隔时 间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电 弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生 产率。加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。 5．放电时间(电流脉宽)te(μs) 放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电 流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一 个击穿延时td。ti和te对电火花加工的生产率、表面粗糙度 和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te。
第三章 电火花加工工艺规律
8．脉冲频率fP(Hz)
脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲个数。显然，
它与脉冲周期tP互为倒数，即
fp
1 tp
9．有效脉冲频率fe(HZ)
有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上发生有效放电
的次数，又称工作脉冲频率。
10．脉冲利用率λ
脉冲利用率λ是有效脉冲频率fe与脉冲频率fp之比，又称
第三章 电火花加工工艺规律
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1— 工 具 电 极 ； 2— 工 件 ； 3— 脉 冲 电 源 ； 4— 伺 服 进 给 系 统
图3-1 电火花加工示意图
第三章 电火花加工工艺规律
2．放电间隙 放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它 的大小一般在0.01～0.5 mm之间，粗加工时间隙较大， 精加工时则较小。 3．脉冲宽度ti(μs) 脉冲宽度简称脉宽(也常用ON、TON等符号表示)， 是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续 时间(如图3-2所示)。为了防止电弧烧伤，电火花加工 只能用断断续续的脉冲电压波。一般来说，粗加工时 可用较大的脉宽，精加工时只能用较小的脉宽。
第三章 电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律
3.1 电火花加工的常用术语 3.2 影响材料放电腐蚀的因素 3.3 电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律
3.1 电火花加工的常用术语
电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下： 1．工具电极 电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一， 故称为工具电极，有时简称电极。由于电极的材料常 常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。
频率比，即 f e fp
第三章 电火花加工工艺规律
亦即单位时间内有效火花脉冲个数与该单位时间 内的总脉冲个数之比。
11．脉宽系数τ 脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之比，其计算 公式为
ti ti
tp ti to
第三章 电火花加工工艺规律
12．占空比ψ 占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比，ψ=ti/to。粗加 工时占空比一般较大，精加工时占空比应较小， 否则放电 间隙来不及消电离恢复绝缘，容易引起电弧放电。
第三章 电火花加工工艺规律
19．短路峰值电流(A) 短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流的最大值(见 图3-2)，它比峰值电流要大20％～40％，与短路电流Is 相差一个脉宽系数的倍数，即
Is iˆs
3) 短路(短路脉冲) 放电间隙直接短路，这是由于伺服进给系统瞬时 进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙