放电加工工艺

放电加工工艺

一. 绪论

二. 电火花加工效应

三. 电火花加工工艺指针

四. 电火花加工基本矛盾及解决

五. 机床操作及电极制作

六. 注意事项

一. 绪论

1. 什么是电火花加工

平时我们在开电灯或关电闸时,不时会看到开辟处碰出火花.久而久之,开辟触片便被电腐蚀,影响开辟寿命.所以一直被人们视为有害放电现象,经过长期观察发现,这种火花放电在特定场合具有其特殊作用,可通过脉冲电源使这种电腐蚀持续进行,在较短时间内产生较大金属腐蚀量.从而加工出特异形状之工件.这便是电火花加工之雏形.

电火花是脉冲电源产生的一种自激放电，是一种利用电、热能量进行加工的方法。在加工过程中，使工具电极和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部，瞬时产生的高温把金属蚀除下来。亦称放电加工或电蚀加工。火花放电不同于弧光放电、辉光放电等其它形式的自激放电，其特点如下：

火花放电的两个电极间在放电前具的较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。火花信道必须在维持暂短的时间（通常为10-7-10-8μs）后及时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性（即信道能量转换的热能来不及传至电极纵深），使信道能量作用于极小范围。信道能量的作用，可使电极局部被腐蚀。

利用火花放电时产生的腐蚀现象对导电材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。

电火花加工是在较低的电压范围内，在液体介质中的火花放电。

2.电火花加工的特点

电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。

随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。

电火花加工的特点如下：

1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。

2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。

3.加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。

4.直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化。

5.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。

基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项：

1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。

2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。

3) 在金属板材上切割出零件。

4) 加工窄缝。

5) 磨削平面和圆面。

6) 其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。

3. 实现电火花加工的条件

实现电火花加工，应具备如下条件：

电火花加工的原理是基于工具电极和工件（正,负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以使零件的尺寸，形状和表面质量达到预定的要求。要实现电火花加工，必须满足下列条件。

1.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离，即相应于脉冲电压和相应于介质的绝缘强度的距离。在该距离范围内，既可以满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应在火花信道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电，若两电极短路，则在两电极间没有脉冲能量有消耗，也不可能实现电腐蚀加工。由此可见，两电极间的合理距离必须较小，但又不可短路。

在电火花加工中，工具电极与工件电极之间的距离叫作“间隙”。

“加工间隙”或“放电间隙”就是指两电极之间的合理距离。

间隙是否合理，受到脉冲电压、火花信道的能量以及介质的介电系数等很多因素制约。因而，间隙的大小随这些因素的变化而变化。一般情况下，电火花加工的放电间隙在数微米到数百微米范围内。

若将间隙调整到合理间隙和短路之间（即小于合理间隙），虽然不妨碍冲电压击穿介质，但是由于间隙过小会导致积炭，甚至发生电弧，给加工造成危害。

2.两电极之间必须充入介质。在进行电火花尺寸加工时，两极间为液体介质，在进行材料电火花尺寸加工时，两极间为液体介质；在进行材料电火花表面强化时，两极间为气体介质。

两极间没有介质（即真空）的自激放电属于辉光放电，不能实现电火花加工。

3.输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。

在火花信道形成后，脉冲电压变化不大，因此，信道的电流密度可以表征信道的能量密度。能量密度足够大，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕（凹坑），实现电火花加工。因而，信道一般必须有105-106A/cm2电流密度。

放电信道必须具有足够大的峰值电流，信道才可以在脉冲期间得到维持。一般情况下，维持信道的峰值电流不小于2A。

4.放电必须是短时间的脉冲放电。放电持续时间一般为10-6-10-3s。由于放电时间短，使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散，从而把能量作用局限在很小范围内，保持火花放电的冷极特性。

如果放电时间等于或大于10-2s，则必然使放电沿火花一过渡电弧一弧光放电这一规律发展，从而使加工不能正常进行。

5.脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电有时间上和空间上是分散的。

这里包含两个方面的意义：其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成信道；其二，若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域，则在另一段时间内，脉冲放电应转移到另一区域。只有如此，才能避免积炭现象，进而避