电火花加工用脉冲电源
电火花成形加工的原理与必要条件
电火花成形加工的原理与必要条件一、引言电火花成形加工是一种常用于金属材料加工的非传统加工方法,它通过电火花放电来加工工件表面,从而得到所需形状和尺寸的加工件。
本文将介绍电火花成形加工的原理和必要条件。
二、原理电火花成形加工的原理是利用电火花放电的高温、高压和高速烧蚀工件表面,使工件表面产生微小的熔融和蒸发,并通过冷却剂将熔融的材料冷却成形,最终得到所需形状和尺寸的加工件。
具体来说,电火花成形加工包括以下几个步骤:1. 电极接触:将电极和工件表面接触,并保持一定的压力,以确保电流能够正常流动。
2. 放电击穿:通过施加一定的电压,使电流通过电极和工件之间的间隙,形成电火花放电。
3. 烧蚀剥离:电火花放电时,电极和工件表面的金属材料会瞬间熔化和蒸发,形成微小的烧蚀坑,并冲击周围的材料,使其脱落。
4. 冷却成形:通过喷射冷却剂,将熔融的材料迅速冷却成形,形成所需的加工形状。
三、必要条件要进行电火花成形加工,需要满足以下几个必要条件:1. 电源系统:提供稳定的电流和电压,以保证电火花放电的正常进行。
通常使用直流电源或脉冲电源。
2. 控制系统:控制电火花放电的频率、时间和电流大小等参数,以实现所需的加工效果。
控制系统通常由计算机和数控装置组成。
3. 电极系统:电极是电火花成形的关键部件,它需要具有良好的导电性和耐热性。
常见的电极材料有铜、铜合金和钼等。
4. 冷却系统:冷却系统用于对工件和电极进行冷却,以防止过热和损坏。
常见的冷却方法有喷水冷却和气体冷却等。
5. 工作液:工作液用于清洗和冷却工件表面,以去除烧蚀产物和保持加工质量。
常用的工作液有去离子水、石油和酒精等。
6. 工件材料:电火花成形适用于导电性材料,如金属材料、合金材料和陶瓷材料等。
不同材料的加工难度和效果也有所差异。
7. 加工环境:电火花成形需要在一定的环境条件下进行,如温度、湿度和气压等。
不同的材料和加工要求可能需要不同的环境条件。
四、总结电火花成形加工是一种利用电火花放电来加工金属材料的非传统加工方法。
数控电火花加工脉冲电源的设计与实践
特种加工技术
第五节 电火花加工的自动进给调节系统
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基本组成部分 电液自动进给调节系统 电-机械式自动系统的作用、技术要求和分类
电火花加工与切削加工不同, 属于“不接触加工”。正常电火花加 工时,工具和工件间有一放电间隙S, 见图2-20。S过大,脉冲电压击不穿 间隙间的绝缘工作液,则不会产生火 花放电,必须使电极工具向下进给, 直到间隙S等于、小于某一值(一般 S=0.1~0.01mm,与加工规准关), 才能击穿和火花放电。在正常的电火 花加工时,工件以Vw的速度不断被 蚀除,间隙S将逐渐变大,必须使电 极工具以速度Vd补偿进给,以维持 所需的放电间隙。
获得等脉冲电流宽度的方法, 通常是在间隙加上直流电压后,利 用火花击穿信号(击穿后电压突然 降低)来控制脉冲电源中的一个单 稳态电路,令它开始延时,并以此 作为脉冲电流的起始时间。经单稳 定电路延时te之后,发出信号关断 导通着的功放管,使它中断脉冲输出,切断火花通道,从而完成 一次脉冲放电,同时并触发另一个单稳电路,使经过一定的延 时(脉冲间隔t0),发出下一个信号使功放管导通,开始第二个脉 冲周期,这样所获得的极间放电电压和电流波形如图2-17所示, 每次的脉冲电流宽度te都相等,而电压脉宽ti则不一定相等。
5、自选加工规准电源和智能化、自适应控制电源
由于计算机、集成电路技术的发展,可以把不同材料、粗、 中、精不同的电加工参数、规准做成曲线表格,作为数据库 写入“只读存储器(EPROM) ”集成芯片内,作为脉冲电源的 一个组成部分。操作人员只要“输人”工具电极、工件材料 和表面粗糙度等加工条件,通过内部“查表”。电源就可 “输出”较佳的加工规准参数(脉宽、脉间、峰值电流、电 压、极性等),成为具有自选加工规准的脉冲电源。 智能化、自适应控制脉冲电源还有一个较完善的控制系统, 能不同程度地代替人工监控功能,即能根据某一给定目标 (保证一定表面粗糙度下提高生产率)来连续不断地检测放 电加工状态,并与最佳模型(数学模型或经验模型)进行比 较运算,然后按其计算结果控制有关参数,以获得最佳加工 效果。这类脉冲电源实际上已是一个自适应控制系统,它的 参数是随加工条件和极间状态而变化的。当工件和工具材料、 粗、中、精不同的加工规准、工作液的污染程度与排屑条件、 加工深度及加工面积等条件变化时,自适应控制系统都能自 动地,连续不断地调节有关脉冲参数如脉间和进给,抬刀系 数,防止电弧放电,并达到生产率最高的最佳稳定放电状态, 成为电火花加工的“专家系统”。
节能型电火花加工脉冲电源的研究现状及其分析
图 2 单 回路 式 高 频 开 关 节 能 型 电火 花 加 工 脉 冲 电源
1 6 一
综 述 流过 电感 的 电 流 。 由 电感 电流 不 能 突 变 的特 性 可 知 , 隙的加 工 电 流 必 然会 存 在 脉 宽 开 始 的爬 坡 和 间
Ab t a t sr c :Th s p p r i t o u e b u t e de eo me t o r s a c i g on n r y s v n i a e n r d c a o t h v l p n f e e r h n e e g a i g EDM
感 是直 接 与加 工 间 隙 串联 的 , 工 间隙 的 电流 就是 加
型
整 流 滤 波 逆 变
m
而 限流 电 阻 和 加 工 间 隙 又 通 过 相 同 的 电 流 , 使 致 7 %左 右 的电能 消 耗 在 限流 电阻 上 , 0 电能 利用 率 仅
为 3 %左右 。 而 电阻 的发 热 使 电源 的 散 热 设 计 更 0
冲 电源按 其 电路 结构 的不 同而分 类 , 出各个 电源的优 点与 不足 , 指 并提 出一种 新 型的基 于 电感的 节 能型 电火花加 工脉 冲 电源 的结构模 型 , 最后展 望 了未 来节能 型 电火花加 工脉 冲 电源的发展 前 景 。 关键 词 : 节能 ; 回路 ; 单 复合 回路 ; 细加工 ; 微 电火花加 工
又 以电感 限流 为主 。电感 限流 主要是 利用流 过 电感
的电流不 能突变 的特 性 , 间 隙被击 穿瞬 间 , 过间 使 流
隙的电流 不会 瞬问 变得很 大 。几 种典 型节 能型 电路
收稿 日期 :2 1 0 0—0 0 3 6
电火花加工的基本原理和优缺点
电火花加工的基本原理和优缺点前言电火花加工是一种常用于制造业的先进加工技术,它可以精确地切割金属材料,实现复杂零件的加工。
本文将介绍电火花加工的基本原理以及其优缺点。
一、电火花加工的基本原理电火花加工是利用脉冲电火花在工件与电极之间产生放电,瞬时高温点熔化工件,通过去除熔融金属颗粒来完成加工的一种技术。
其基本原理如下:1.电极和工件的导电性:电火花加工中,工件材料和电极都需要具备良好的导电性。
工件通常是金属材料,而电极则通常选择铜或铜合金制成。
2.电火花放电:通过控制电极与工件之间的放电间隙和电气参数,使用脉冲电源施加高压电流至电极,产生强大的电场。
当电场强度超过工作介质的击穿电场强度时,电极和工件之间产生放电,形成电火花。
3.电火花的热效应:电火花的放电会使介质发生局部熔化,形成高温熔融的电火花区。
高温电火花区对工件表面进行剥蚀,并将熔融金属颗粒击碎,从而实现加工。
4.工作液的冷却和清洗:为了稳定电火花放电的过程,防止电极和工件过热,电火花加工通常需要使用工作液进行冷却和清洗。
工作液不仅能降低电极和工件的温度,还可以冲洗加工过程中产生的碎屑。
二、电火花加工的优点电火花加工在现代制造业中被广泛应用,并具有以下优点:1.加工精度高:电火花加工能够制造出高精度的零件,加工精度可达到0.001mm,甚至更高。
这使得电火花加工适用于制造精密器件和模具等需求高精度的产品。
2.适用于任意硬度的材料:电火花加工不受被加工材料硬度的限制,可以加工任何导电材料,无论是高硬度的钢铁材料,还是脆性的陶瓷材料,都可以进行有效加工。
3.无影响材料外形特征:由于电火花加工是通过放电熔化工件表面来实现加工的,不需要接触工件表面,因此可以保持材料的原始形状和特征。
这种非接触加工方式最大程度地避免了材料变形和应力引起的问题。
4.适用于复杂几何形状:电火花加工具有良好的灵活性,可以加工出复杂的几何形状,如细小孔洞、内外轮廓形状复杂的零件等。
“中走丝”电火花线切割加工脉冲电源的研究
“ 中走丝 ” 电火 花线 切割 加工 是在 传统 往复 走丝
管何种 脉 冲电源 , 脉 冲 的发 生 和控 制 都 是 非 常重 要
的。本文 针对 “ 中走 丝” 电火 花线切 割加 工脉 冲 电源 的电参 数 大范 围可 调 的基 本性 能要 求 , 设 计 了一 种
电火 花线 切割 加 工 的基 础 上 , 通 过 借 鉴 单 向走 丝 电
e l e c t r i c a l p a r a me t e r s a r e wi t h a wi d e r a n g e ,a d j u s t a b l e , s t a b l e a n d r e l i a b l e .
Ke y wo r d s : MS — W EDM ; e l e c t r i c a l p a r a me t e r s ; b a s i c p e r f o r ma n c e r e q u i r e me n t s ; p u l s e p o we r
不 是 所有 的往 复走丝 电火 花线 切 割机床 都 能进 行 多 次 切割 , 这 与其 配 置 的脉 冲 电源有 很 大 的关
系 。“ 中走丝 ” 电火 花 线切 割加 工 过 程 中 , 在 粗 加 工
和精加 工 时 由于 加 工 目的 不 同 , 所 以对 加 工 电参 数
有 着不 一样韵 要 求 。不 同加工 电参 数 的调整 是通 过 脉 冲 电源 的调节 来 实 现 的 , 一些 传统 的往 复 走 丝 线 切 割脉 冲 电源很 难 满足 “ 中走 丝” 电火花 线切 割加 工 电参 数调 整 的要 求 。 目前 , 电 火 花线 切 割 脉 冲 电 源
电火花成形加工脉冲电源控制系统的设计
电火花成形加工脉冲电源控制系统的设计摘要:电火花成形加工是一种体积小、施加能量大的加工方法。
本文探讨电火花成形加工脉冲电源控制系统的设计方案。
首先,说明了电火花成形加工的原理,并介绍了主要组成部分。
其次,提出了用于脉冲电源控制的设计方案,重点介绍了以中央处理器为核心的系统控制结构,包括电源管理电路、脉冲发生器、软件等,并对相关参数进行了分析和对比。
最后,介绍了电火花成形加工脉冲电源控制系统的主要功能。
综上所述,本文探讨的电火花成形加工脉冲电源控制系统的设计工作在提高加工的精度、可靠性和加工效率方面取得了良好的效果。
关键词:电火花成形加工;脉冲电源控制;中央处理器1.论电火花成形(Electric Discharge Machining,简称EDM)加工是一种体积小、施加能量大的加工方法,它利用局部电源产生的火花,在电极表面和工件表面之间形成痕迹,从而达到加工的目的。
由于它可以实现特殊材料和复杂形状的部件成形,在汽车、航空航天、工具制造、电子信息等领域得到了广泛应用。
为了提高电火花成形加工的精度、效率和可靠性,必须采用先进精密的控制系统。
脉冲电源控制系统(Pulse Power Control System,简称PPCS)是其中的一种,可以实现快速、复杂的加工轨迹及更高的加工精度,是当前电火花成形加工自动化技术的发展方向之一。
本文首先对电火花成形加工的原理及其主要组成部分进行了介绍,然后提出了用于脉冲电源控制的设计方案,并对相关参数进行了分析和对比,最后介绍了电火花成形加工脉冲电源控制系统的主要功能。
2.火花成形加工原理电火花成形加工是一种利用放电热效应来切削金属的特殊加工方法,它的基本原理是利用火花放电来溶解金属中的原子,形成融洞,从而达到加工的目的。
电火花成形加工是一种非接触加工方法,因此不存在刃具损耗和刃具磨损等问题,具有尺寸精度高、加工质量好、加工部位不易受损和特殊材料也能加工等特点,是目前具有广泛应用前景的新型加工方法。
电火花考试题目及答案
电火花考试题目及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 电火花加工的原理是利用()。
A. 机械力B. 电能C. 热能D. 光能答案:B2. 电火花加工中,电极材料通常不选择()。
A. 铜B. 石墨C. 钢D. 铝答案:D3. 在电火花加工中,脉冲电源的主要作用是()。
A. 提供稳定的电压B. 提供稳定的电流C. 控制脉冲的频率和宽度D. 调节电极与工件之间的距离答案:C4. 电火花加工中,影响加工精度的主要因素不包括()。
A. 脉冲宽度B. 脉冲间隔C. 电极材料D. 工件材料答案:D5. 电火花线切割加工中,导丝的移动方式是()。
A. 直线移动B. 往复移动C. 旋转移动D. 螺旋移动答案:B6. 电火花加工中,为了提高加工效率,应选择()。
A. 较小的脉冲宽度B. 较大的脉冲宽度C. 较小的脉冲间隔D. 较大的脉冲间隔答案:B7. 电火花加工中,为了提高加工表面质量,应选择()。
A. 较小的脉冲宽度B. 较大的脉冲宽度C. 较小的脉冲间隔D. 较大的脉冲间隔答案:A8. 电火花加工中,电极损耗主要取决于()。
A. 脉冲宽度B. 脉冲间隔C. 电极材料D. 工件材料答案:C9. 电火花加工中,为了减少电极损耗,可以采取的措施是()。
A. 增加脉冲宽度B. 减少脉冲间隔C. 提高脉冲频率D. 降低脉冲频率答案:D10. 电火花线切割加工中,导丝的张力应()。
A. 尽可能大B. 尽可能小C. 保持适中D. 无要求答案:C二、多项选择题(每题3分,共15分)11. 电火花加工的特点包括()。
A. 加工精度高B. 加工表面粗糙度低C. 可以加工硬质材料D. 可以加工脆性材料答案:A、C、D12. 电火花加工中,影响加工效率的因素包括()。
A. 脉冲宽度B. 脉冲间隔C. 电极材料D. 工件材料答案:A、B、C、D13. 电火花加工中,影响加工表面质量的因素包括()。
A. 脉冲宽度B. 脉冲间隔C. 电极材料D. 工件材料答案:A、B、C14. 电火花线切割加工中,影响加工精度的因素包括()。
采用电火花加工应满足以下工艺条件
采用电火花加工应满足以下工艺条件
(1)电火花成型加工必须采用脉冲电源,提供瞬间脉冲放电
为了保证电火花放电所产生的热量不会从放电点传导扩散出去,必须形成极小范围内的瞬间高温,使金属局部熔化,甚至汽化,脉冲宽度应小于0.001s。
脉冲放电后,为使放电介质有足够时间恢复绝缘状态,环需右一定的脉冲间隔时间。
微信公众号:hcsteel在电火花成型加工中,必须是直流脉冲电源。
(2)脉冲放电必须有足够的放电能量
输送到两电极间的脉冲能量应足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蚀除坑(凹坑),通道内的电流密度一般为l05 ~106 A/cm2。
维持通道的峰值电流不小于2A。
(3)工具电极和工件之间必须保持合理的放电间隙
间隙过大,极间电压不能击穿极闯介质,就不会发生火花放电;间隙过小,很容易短路,同样不能产生火花放电,因此,电火花加工过程中,必须保持合理的放电间隙,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能不断击穿介质,产生火花放电条件,又可以适应在火花通道熄灭后介质除电离及排出蚀除物的要求。
一般合理的间距为0. 02 ~03mm。
(4)火花放电必须在有一定绝缘性的液体介质中进行
液体介质不仅有利于脉冲性的火花放电,同时还有排除放电闯隙中的电蚀物及冷却电极的作用。
常用的液体介质有煤油、皂化液、去离子
水等。
生产中用得最多的还是煤油,煤油还有防锈蚀的作用。
电火花加工的基本规律和脉冲电源
电火花加工的基本规律和脉冲电源电火花加工是一种利用电火花放电原理进行金属材料加工的方法。
它是通过将电极和工件之间产生高频脉冲电流,并产生电火花放电,利用电火花的热能和电弧冲击力来实现材料的剪切、腐蚀和熔化等加工过程。
电火花加工具有高精度、高表面质量和适用于任何导电材料等特点,广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域。
脉冲电源是电火花加工中的重要组成部分,它提供脉冲电流来驱动电火花放电。
脉冲电源的设计和控制能直接影响到电火花加工的效果和加工质量。
脉冲电源一般由脉冲发生器、电源装置和控制系统组成。
脉冲发生器产生高频脉冲信号,电源装置将脉冲信号转化为脉冲电流供给电极和工件,控制系统对脉冲电流进行调节和控制。
电火花加工的基本规律是在电极与工件之间产生电火花放电时,电极和工件表面的金属材料发生溶解、蒸发和氧化等物理化学变化,从而实现材料的剪切、腐蚀和熔化。
电火花加工的基本规律可以总结为以下几点:1. 放电能量与电极间隙大小有关:电火花加工是利用电火花放电来实现材料加工的,放电能量与电极间隙大小有关。
当电极间隙较小时,放电能量较大,加工效果较好;当电极间隙较大时,放电能量较小,加工效果较差。
2. 放电能量与脉冲电流参数有关:放电能量与脉冲电流的脉宽、峰值电流和重复频率等参数有关。
脉冲电流的脉宽决定了电火花的持续时间,峰值电流决定了放电能量的大小,重复频率决定了放电的频率。
合理选择脉冲电流参数可以实现不同材料的加工。
3. 放电能量与电极材料有关:电火花加工电极通常采用铜、铜合金或铜镍合金等导电性好的材料。
放电能量与电极材料的热导率、电导率和耐磨性等性能有关。
高热导率和电导率的电极能快速散热,减少电极烧蚀;耐磨性好的电极能提高加工寿命。
4. 放电能量与工作液有关:电火花加工过程中需要用到工作液来冷却电极和冲洗加工区。
工作液的性能对放电能量和加工效果有影响。
一般来说,工作液应具有较高的电导率、热导率和冷却性能,以提高放电能量和加工质量。
电火花机加工原理
电火花机加工原理
电火花机加工(Electrical Discharge Machining,EDM)是一种特殊的非接触式精密加工方法,其基本原理是利用电极与工件之间脉冲放电时产生的电蚀现象来蚀除金属材料,从而达到对工件进行精密加工的目的。
具体工作过程如下:
1、工具电极与工件电极设置:电火花机加工过程中,工件和工具电极(通常是铜或石墨)不直接接触,而是保持一定的放电间隙(一般在几十微米到几百微米之间)。
2、脉冲电源供电:工件和工具电极分别接到脉冲电源的两极,通过脉冲电源向间隙中施加电压,当电压达到一定程度时,工作液(如去离子水或矿物油)被击穿,形成电弧放电通道。
3、电蚀过程:在放电通道中,瞬时高温使极小区域内(微观级别)的金属材料瞬间熔化、气化,并在压力作用下以微小颗粒的形式被工作液冲走。
每次放电蚀除的金属量极小,但通过高频脉冲反复放电,累积起来就可以实现对工件的精确切割或成型。
4、自动进给:在加工过程中,工具电极通过伺服系统自动向工件靠近,保持稳定的放电间隙,以确保连续蚀除材料,实现三维轮廓的精确加工。
电火花机加工主要用于加工高硬度、高韧性、复杂形状或含有细微结构的零件,尤其适用于模具制造、航空航天零件加工以及精密仪器制造等领域。
电火花加工数控脉冲电源问题研究
( 2 ) 加工面积的适应控制。 在 电火花加工腔体过程 中,加工面积是不断变化
的, 加 工 型腔 时 , 开始 的 面积小 , 随着 加 工 深度 增加 , 面 积扩大 , 到最 后 成 型 时 面 积最 大 ; 而在 加工 型孔 时 , 加
在电火花加工中, 主轴 S H上的位置信息和速度信
件 和工 具 电极浸 末 在工 作液 中 ,利 用 脉 冲式 的放 电过
程逐步蚀除工件上的金属 ,使之对工具电极的轮廓仿
形, 最后 实现工 件 的尺寸 加工 。
花加工数控脉冲电源特点进行研究 。
1 电火 花  ̄ j , - r - 原理【 ’ 】
2 电火花加工数控脉冲 电源特点
V
( 2 ) 通过键盘输入参数 , 可以随时调整。
( 3 ) 在 电火 花加 工过 程 中 , 数 控脉 冲电源 能 根据 放
S=
其中,骧 示加工面积, 单位 :m l n :
( , 1
( 4 ) 一般用户对数控脉冲电源难于维修 , 因此研制
或 生产单 位需 要建 立一 支专业 维修 队伍 。
电火花 加 工 ( E l e c t r i c a l D i s c h a r g e Ma c h i n i n g , 简 称
3 数控脉冲 电源 的构成 。
根 据具 体要 求 和技 术 条 件 ,数控 脉 冲 电源 可有 多
息反馈给微机 , 检测电路 G D C检测放电状态。这些信
息经过微机处理后 , 用来控制脉冲电源输出的电参数 ,
以提 高 电火 烧
工面积先小后大 , 最后又变最小。为了保持加工质量 ,
电火花成形加工的基本原理及特点
3 电火花成形加工的特点和适用范围
▪ 可以加工特殊及复杂形状的零件
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,因此适宜加工低刚度工件及微细工件,如加工细长、薄、脆性 零件及微细深孔。由子可以简单地将各工具电极的形状复制到工件 上,因此特别适用于加工复杂表面形状的工件。
3 电火花成形加工的特点和适用范围
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工必须具备以下条件:
2 脉冲放电必须有足够的放电能量。脉冲放电的能 量要足够大,电流密度应大,足以使金属局部熔 化和气化,否则只能使金属表面发热。
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工必须具备以下条件:
3 工具电极和工件之间必须保持一定的距离以形成 放电间隙。这一间隙随加工条件而定,通常约为 几微米至几百微米。如果间隙尺寸过大,极间电 压不能击穿极间介质,火花放电就不会产生;如 果间隙尺寸过小,很易形成短路,同样不能产 生火花放电。为此,在电火花成形加工中必须有 专门的调节装置以维持正常的放电间隙。
电火花成形加工的基本Байду номын сангаас理及特点
电火花成形加工的基本原理
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工表面形状示意
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工必须具备以下条件:
1 电火花成形加工必须采用脉冲电源提供瞬间脉冲放 电。为防止电弧烧伤,电火花加工只能用断断续续 的脉冲放电波。为了形成极小范围内的瞬时高温, 以使金属局部熔化,甚至气化,必须保证电火花放 电所产生的热量来不及从放电点传导扩散出去,因 而,实际脉冲放电时间应小于0 .001s放电之后,为 使放电介质有足够时间恢复绝缘状态,以免引起持 续电弧放电,烧伤加工表面,还要有一定的脉冲间 隔时间。
电火花小孔加工脉冲电源的微观控制方法研究
如图3所示,在正常放电时,主振脉冲微观控 制过程分为6个步骤,循环执行。发生异常事件触 发时,系统根据检测结果,按图4所示流程执行,其 控制过程如下:
放电间隙状态直接反映脉冲电源的工作状态! 检测电路采集放电间隙状态信号,经处理后反馈给 控制系统,成为脉冲电源闭环控制的重要依据!
放电间隙状态信号检测的电气原理见图2。间 隙检测模块采集得到4个状态信号,分别是:放电 电压加工电流!#、放电击穿信号S%、路信号S&。 其中,!"和匕为数值信号、S%和S&为电平信号。对 于微观控制方法而言,发挥重要作用的是S%和S&, 而和匕只起到辅助作用。 2.2微观控制原理
(1)放电截止
电火花加工
《电加工与模具》2021年第3期
图2放电间隙状态信号检测原理图
此阶段为整个控制周期的起始,也是上次脉冲 放电周期的结束,放电间隙处于放电结束后消电离 过程"此时,脉冲停歇时间计数器不断作计数操作"
(2) 短路探测 在放电脉冲停歇时间即将结束前,系统给放电 间隙发出一个短路探测脉冲%脉宽可通过外部设 置,脉冲不晚于主脉冲停歇结束时撤销o系统通过 判断收到短路信号S",决定下一步走向°如无短路 发生,则按时开启主脉冲,否则,重新进入放电截止 阶段,主脉冲也不会开启°如一直探测间隙至出现 短路,系统则会在放电截止和短路探测两个阶段不 断循环,直至检测到无短路发生° (3) 脉冲开始 在检测到间隙无短路之后,系统立即开启主脉 冲,间隙之间即刻施加放电电压,等待放电击穿%此 时,脉宽时间计数器被赋初值% (4) 击穿探测 在开启主脉冲的同时,系统监控击穿信号 如间隙无发生击穿,则继续等待,脉宽时间计数器 继续赋初值,直到发生击穿,进入下一阶段% (5) 放电加工 间隙之间持续放电,脉冲宽度时间计数器不断 作计数操作!直至计数器计数完成,系统关闭主脉 冲,放电终止% (6) 间隙清理 放电主脉冲关闭后,由于放电回路的寄生电 感、电容的作用,间隙之间会发生脉冲无法立即关 闭的情况,严重影响间隙消电离效果,从而妨碍下 一周期的放电过程°因此,脉冲电源系统设计了专 门的间隙清理回路,在关闭主脉冲后,即刻发出间 隙清理脉冲,其脉冲时间预先设置,可以有效增强 消电离效果° 2・3微观控制方法的CPLD实现
电火花线切割加工原理
电火花线切割加工原理电火花线切割加工,也称为电火花放电加工或电火花蚀刻加工,是一种常见的金属加工方法。
它利用电火花放电的原理,通过电极与工件之间的高频脉冲放电,从而在工件表面产生火花,使其被腐蚀并切割。
以下是电火花线切割加工的一些基本原理:1. 原理概述:电火花线切割加工利用电压较高的脉冲电源,使电极与工件之间形成一定的间隙,然后通过高频脉冲放电产生电火花。
电火花在电极和工件之间不断产生并扩散,造成局部区域的电除碳蚀刻和腐蚀,最终实现对工件的切割加工。
2. 放电过程:当电极与工件之间的间隙达到一定数值时,高频脉冲电源会发送电流给电极,形成瞬时放电。
放电过程中,由于电流的高频变化,导致电极与工件之间的间隙迅速产生击穿放电,形成电火花。
电火花在间隙中扩散并烧腐工件表面,使其被切割。
3. 放电参数:电火花线切割加工的放电参数包括放电电流、放电时间、放电重复频率等。
这些参数的设定与材料的性质、切割厚度、要求的切割质量等相关。
过高或过低的放电参数都会对切割效果产生不良影响。
4. 动力与控制系统:电火花线切割加工通常由动力系统和控制系统组成。
动力系统提供高频脉冲电源,产生放电所需的电压和电流。
控制系统则负责监测和控制放电参数,以实现对加工质量和切割速度的调节。
5. 切割精度与表面质量:电火花线切割加工可以实现较高的加工精度和表面质量。
放电过程中,电火花以微米级的精度进行放电,切割出的工件边缘平整度较高,切割面光滑。
但同时,切割速度相较于其他加工方法较慢。
总结起来,电火花线切割加工利用高频脉冲放电的原理,通过电极与工件之间的放电产生电火花,最终实现对工件的切割加工。
该方法具有较高的加工精度和表面质量,但切割速度较慢。
机械制造电火花加工技术
机械制造电火花加工技术机械制造是现代制造业的重要组成部分,而电火花加工技术则作为一种特殊的加工工艺,在机械制造中起着重要的作用。
本文将深入探讨机械制造中的电火花加工技术,包括其定义、原理、应用以及未来发展方向。
一、电火花加工技术的定义电火花加工技术,也称为放电加工技术,是利用电火花在工件与电极之间的放电裂谷中产生的高温、高压等物理效应,对工件进行加工的一种非接触式加工方法。
该技术主要适用于导电性好的金属材料,如铜、铝、钢等。
二、电火花加工技术的原理电火花加工技术主要基于工件与电极之间发生的电火花放电现象,该现象产生的高温和高压可以使工件表面发生熔化、蒸发以及电化学反应,从而实现对工件的精密加工。
电火花加工技术通常采用脉冲电源,通过电极与工件的间隙中的电离气体形成放电通道,电火花能量在放电区域形成微小的电脑加工坑或有规律的加工形貌。
三、电火花加工技术的应用1. 模具制造:电火花加工技术在模具制造中有着广泛的应用。
通过电火花加工技术可以对模具进行复杂的零件加工,如线切割、冲击孔、镜面抛光等。
这些加工过程可以大幅度提高模具的加工精度和表面质量。
2. 航空航天领域:在航空航天领域,电火花加工技术主要应用于航空发动机燃烧室、涡轮叶片等高精度复杂零件的制造。
电火花加工技术可以实现对大型、复杂零件的高效精密加工,提高零件的一致性和可靠性。
3. 高精密仪器制造:电火花加工技术在高精密仪器制造方面具有独特的优势。
通过电火花加工技术可以对微型零件进行加工,如微机械零件、微细结构等。
该技术在生物医学仪器、精密仪器等领域有着广泛的应用前景。
四、电火花加工技术的未来发展方向1. 高能源电火花加工技术:随着工业需求的不断增长,对电火花加工的精度和效率提出了更高的要求。
未来的发展方向之一是开发高能源电火花加工技术,以提高电火花的能量密度,实现更高的加工效率和加工精度。
2. 绿色环保电火花加工技术:传统的电火花加工技术通过进行大量的放电加工来实现对工件的加工,这样容易产生大量的废弃物和环境污染。
电火花加工用脉冲电源
电火花加工及其脉冲功率电源的研究电火花加工又称放电加工(electrical discharge machining,简称EDM),由于其能进行难切削材料和复杂形状零件的加工,而得到广泛的应用。
其中最主要的部分是脉冲电源,脉冲电源的技术性能好坏直接影响电火花成形加工的各项工艺指标,如加工质量精度、加工速度、电极损耗等。
本文将对电火花加工的原理及其脉冲电源进行简要介绍和研究。
一、电火花加工的工作原理进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。
通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。
在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。
这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。
这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。
因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。
工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。
在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属的蚀除量,甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。
常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电火花加工及其脉冲功率电源得研究电火花加工又称放电加工(electrical discharge machining,简称EDM),由于其能进行难切削材料与复杂形状零件得加工,而得到广泛得应用。
其中最主要得部分就是脉冲电源,脉冲电源得技术性能好坏直接影响电火花成形加工得各项工艺指标,如加工质量精度、加工速度、电极损耗等。
本文将对电火花加工得原理及其脉冲电源进行简要介绍与研究。
一、电火花加工得工作原理进行电火花加工时,工具电极与工件分别接脉冲电源得两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。
通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间得间隙达到一定距离时,两电极上施加得脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。
在放电得微细通道中瞬时集中大量得热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量得金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体得金属微粒,被工作液带走。
这时在工件表面上便留下一个微小得凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近得另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。
这样,虽然每个脉冲放电蚀除得金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多得金属,具有一定得生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙得条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应得形状来。
因此,只要改变工具电极得形状与工具电极与工件之间得相对运动方式,就能加工出各种复杂得型面。
工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工得耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金与钼等。
在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属得蚀除量,甚至接近于无损耗、工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。
常用得工作液就是粘度较低、闪点较高、性能稳定得介质,如煤油、去离子水与乳化液等。
图1电火花加工基本原理1-工件;2—脉冲电源;3—自动进给调节装置;4—工具;5—工作液;6—过滤器;7—工作液泵图2数控电火花成型加工机床基本组成二、电火花加工得特点与应用⑴电火花加工得优点①适合于难切削材料得加工。
电火花加工就是靠放电时得电热作用实现得,材料得可加工性主要取决于材料得导电性及其热学特性,如熔点、沸点、比热容、热导率、电阻率等,而几乎与其力学性能(硬度、强度等)无关,因此电火花加工突破了传统切削工具得限制,实现了用软得工具加工硬韧得工件,甚至可以加工像聚晶金刚石,立方氮化硼一类得超硬材料、②可以加工特殊及复杂形状得零件。
电火花加工中工具电极与工件不直接接触,没有机械加工得切削力,因此适宜加工低刚度工件及细微加工、由于可以简单地将工具电极得形状复制到工件上,因此特别适用于复杂表面形状工件得加工,如复杂型腔模具加工等。
③易于实现加工过程自动化。
电火花加工直接利用电能加工,而电能、电参数易于数字控制,因此电火花加工适应智能化控制与无人化操作等。
④可以改进加工零件得结构设计,改善其结构得工艺性、例如采用电火花加工可以将拼镶结构得硬质合金冲模改为整体式结构,从而减少了模具加工工时与装配工时,延长了模具得使用寿命。
⑵电火花加工得局限性①只能用于加工金属等导电材料,不能用来加工塑料、陶瓷等绝缘得非导电材料,在一定条件下可以加工半导体与聚晶金刚石等非导体超硬材料。
②加工速度一般较慢。
因此通常安排工艺时多采用切削来去除大部分余量,然后再进行电火花加工,以提高生产率,如果采用特殊水基不燃性工作液进行电火花加工,其粗加工生产率可以高于切削加工。
③存在电极损耗。
因此电火花加工靠电、热来蚀除金属,电极也会遭受损耗,而且电极损耗多集中在尖角或底面,影响成形精度。
现在,粗加工时电极相对损耗比可以将至0、1%以下,在中、精加工时能将损耗比将至1%甚至更小。
④最小角部半径有限制、一般电火花加工能得到得最小角部半径等于工作间隙(通常为0、02~0。
03mm),若电极有损耗或采用平动头加工,则角部半径还要增大。
现在,多轴数控电火花加工机床采用X、Y、Z轴数控摇动加工,可以清棱清角地加工出方孔、窄槽得侧壁与底面。
⑶电火花加工得主要应用①加工各种金属及其合金材料,导电超硬材料(如聚晶金刚石、立方氮化硼、金属陶瓷等),特殊得热敏材料,半导体与非导体材料。
②加工各种复杂形状难加工得型孔与型腔工件,包括加工圆孔、方孔、异形孔、微孔、深孔等型孔工件,特别适宜于加工弱刚度、薄壁工件得复杂外形,及各种型面得型腔工件,弯曲孔等、③各种工件与材料得切割,包括材料得切断、特殊结构零件得切断、切割微细窄缝及细微窄缝组成得零件(如金属栅网、慢波结构、异形孔喷丝板、激光器件等)。
④结构各种成形刀、样板、工具、量具、螺纹等成形器件。
⑤工件得磨削,包括小孔、深孔、内圆、外圆平面等磨削与成形磨削。
⑥刻写、打印名牌与标记。
⑦表面强化与改性,如金属表面高速淬火、渗氮、渗碳、涂敷特殊材料及合金化等。
⑧辅助用途,如去除折断在零件中得丝锥、钻头,修复磨损件,跑合齿轮啮合件等。
由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟得优点,因此其应用领域日益扩大,电火花加工技术已广泛用于机械(特别就是模具制造)、航天、航空、电子、原子能、计算机技术、仪器仪表、电机电器、精密机械、汽车拖拉机、轻工等行业、以解决难加工材料及复杂形状零件得加工问题,加工范围从微小得轴、孔、缝、到超大型模具与零件。
为各种新型材料得发展与应用开辟了广阔得途径,为各种工业产品得设计改进与制造提供了新得加工技术,为现代科学技术得发展与试验设计水平得提高提供了有效得手段、三、电火花加工脉冲功率电源电火花成形加工机床得脉冲电源得作用就是把普通220V或380V、50Hz交流电转换成在一定频率范围,具有一定输出功率得单向脉冲电,提供电火花成形加工所需要得放电能量来蚀除金属,满足工件加工要求得设备装置。
⑴电火花加工脉冲电源得分类电火花加工脉冲电源按其作用原理与所用得主要元件、脉冲波形等可分为多种类型,按脉冲产生形式分为两大类,即非独立式脉冲电源与独立式脉冲电源;按功能可分为等电压脉宽(等频率)、等电流脉宽脉冲电源;模拟量、数字量、微机控制、智能化等脉冲电源、电火花加工脉冲电源类型⑵弛张式脉冲电源国外在40—50年代、我国在50—60年代初,都曾在电火花加工中广泛地使用弛张式脉冲电源、这种电源得基本电路就是RC型与RLC型等电路、工作原理就是利用电容器存储电能,而后瞬时放电,成为脉冲电流,达到蚀除金属得目得、因为电容器时而放电,时而充电,一张一弛,故称为弛张式电源。
因为这种线路得脉冲参数(放电波形、脉冲延时、放电频率及放电能量等)直接受加工过程中得电极间隙物理状态得影响(加工间隙得大小及介质得污染程度等),所以称为非独立式脉冲电源。
①RC型脉冲电源RC线路就是弛张式脉冲电源中最简单、最基本得一种,原理电路如图3。
图3 RC型弛张式脉冲电源电路1—工具电极 2-工件当直流电源接通后,电流经限流电阻R向电容C充电,电容C两端得电压按指数曲线逐步上升,因为电容两端电压就就是工具电极与工件间隙两端得电压,因此当电容C两端电压上升到工具电极与工件间隙得击穿电压u d时,间隙就被击穿,电容器上存储得能量瞬时放出,形成较大得脉冲电流i e。
电容上得能量释放后,电压瞬时下降到接近于零,间隙中得工作液偶遇迅速恢复绝缘状态。
此后电容器再次充电,又恢复前述过程。
如果间隙过大,则电容器上得电压uc按指数上升到直流电源电压E。
RC线路脉冲电源得最大优点就是结构简单,工作可靠,成本低;在小功率时可以获得很窄得脉宽(小于0.1μs)与很小得单个脉冲能量,可用做光整结构与精微加工;电容器瞬时放电可达很大得峰值电流,能量密度很高,放电爆炸、抛出能力强,金属在汽化状态下被蚀除得百分比大,不易产生表面裂纹,加工稳定。
但这种脉冲电源存在着以下缺点:I、脉冲参数不稳定,其放电熄灭电压、单个脉冲能量及电容器输出功率都就是随机变化得,与单个脉冲能量稳定得脉冲电源相比,在相同得加工粗糙度下,其加工速度则较低、II、波形不好,影响加工速度。
RC型电路得充电电压波形以指数曲线上升,对放电间隙得消电离过程不利,迫使加工用得脉冲频率降低、通常就是借增大限流电阻R值来降低加工频率得。
但随着电阻得增大,输出功率便减小,因此RC型弛张式脉冲电源不适用于大功率得电火花加工。
III、电能利用率较低。
这种脉冲电源得电能利用率一般为25~35%、它不仅多消耗了电能,而且增大了电源箱得发热量。
IV、工具电极得损耗大。
电容器直接向间隙快速放电,而电流幅值又较大,因此增大了工具电极得损耗。
此外,电容器在放电回路得分布电感影响下常形成振荡式得放电过程,出现负波放电,进一步增大了工具电极得损耗。
②RLC型脉冲电源基于RC型脉冲电源得上述缺点,在其充电回路中加入了一个电感L,组成工作性能较好得RLC型弛张式脉冲电源,其原理电路如图4。
图4 RLC型弛张式脉冲电源得电路RLC型脉冲电源与RC型相比具有以下两个优点:I、充电电压得波形较好RLC型弛张式脉冲电源得充电电压不就是按指数曲线上升,而就是接近正弦曲线上升,这种曲线对放电间隙得消电离较为有利。
因此,它比RC型脉冲电源得实用频率可提高一倍以上,在加工精度相同时其加工速度亦可提高一倍以上。
II、电能利用率较高在此电源电路中,由于电容器得充电电压可以超过直流电源电压,所以放电效率大为提高,实用中得充电效率可达60%以上。
但就是,RLC型弛张式脉冲电源也就是非独立式得,即脉冲频率、单个脉冲能量与输出功率等电参数仍取决于放电间隙得物理状态,因此,它与RC型脉冲电源类似,也会对加工得工艺指标产生不利得影响;又因放电回路与RC型脉冲电源相似,工具电极得损耗也较大。
此外,由于充电回路中电感L得作用,在电火花加工过程中经常会在电容器两端出现过电压,因此须对贮能电容器提出耐压较高得要求,通常应为直流电源电压值得4—5倍。
③ RLCL及RCR型脉冲电源为了进一步改善弛张式脉冲电源得某些性能,可在放电回路中附加一个电感L2或电阻R2,如图5。
图5 RLCL及RCR型弛张式脉冲电源得电路a)RLCL型 b)RCR型RLCL型脉冲电源在放电回路中空芯电感L2得作用就是延长脉冲放电得时间。
虽然电感L2会使放电得电流幅值有所降低,但由于放电脉冲宽度加大,引起电感L1中得磁场能量得加大而得到了一定得补偿,结果脉冲电流得幅值可保持大致相同,而脉冲宽度却加大了。
所以,RLCL型脉冲电源得加工速度比RLC型脉冲电源提高10~15%,而工具电极得损耗则可减少10~15%。
RCR型脉冲电源中电阻R2得作用就是使贮能电容器C产生非周期性得单向放电,从而降低了放电得电流幅值,又加大放电脉冲得宽度。