什么是电火花加工

什么是电火花加工
什么是电火花加工

什么是电火花加工

一、什么是电火花加工

电火花是一种自激放电,其特点如下:火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,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。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为10-7-10-3s)后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,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。

二、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.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)。

三、电火花加工机床的组成及作用

从上面所谈的情况可以看到,要实现电火花加工过程,机床必须具备三个要素,即:脉冲电源,机械部分和自动控制系统,工作液过滤与循环系统。下面对这三要素的作用逐一加以简单讨论。

1.脉冲电源

加在放电间隙上的电压必须是脉冲的,否则,放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源,实际就是一种电气线路或装置,它们能发出具有足够能量的脉冲电压来。

2.机械部分和自动控制系统

其作用是维持工具电极和工件之间有一适当的放电间隙,并在线调整。

3.工作液净化与循环系统

工作液的作用是使能量集中,强化加工过程,带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。

上述三要素,有时也称为电火花加工机床的三大件,它们组成了电火花加工机床这一统一体,以满足加工工艺的要求。

四、实现电火花加工的条件

实现电火花加工,应具备如下条件:

1.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离。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,又可以适应在火花通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消耗,也不可能实现电腐蚀加工。

2.两电极之间必须充入介质。在进行材料电火花尺寸加工时,两极间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化时,两极间为气体介质。

3. 输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。在火花通道形成后,脉冲电压变化不大,因此,通道的电流密度可以表征通道的能量密度。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,通道一般必须有105-106A/cm2电流密度。

放电通道必须具有足够大的峰值电流,通道才可以在脉冲期间得到维持。一般情况下,维持通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10-7-10-3s。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。

5.脉冲放电需重复多次进行,并且多次脉冲放电在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通道;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,进而避免发生电弧和局部烧伤。

6.脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外,使重复性放电顺利进行。在电火花加工的生产实际中,上述过程通过两个途径完成。一方面,火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性;蚀除物以外的其余放电产物(如介质的汽化物)亦可以促进上述过程;另一方面,还必须利用一些人为的辅助工艺措施,例如工作液的循环过滤,加工中采用的冲、抽油措施等等。

五、极性效应

电火花加工时,相同材料两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大,这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同,则极性效应更加明显。

六、覆盖效应

在油类介质中放电加工会分解出负极性的游离碳微粒,在合适的脉宽、脉间条件下将在放电的正极上覆盖碳微粒,叫覆盖效应。利用覆盖效应

可以降低电极损耗。注意负极性加工才有利做覆盖效应。

七、加工速度

对于电火花成形机来说加工速度是指在单位时间内,工件被蚀除的体积或重量。一般用体积表示。若在时间T内,工件被蚀除的体积为V,则加

工速度Vw为: Vw=V/t(mm3/min)对于线切割机来说,加工速度是指在单位时间内,工件被切面积。即用mm2/min来表示。在规定表面粗糙度(如Ra=2.5μm),相对电极损耗(如1%)时的最大加工速度,是衡量电加工机床工艺性能的重要

指标。一般情况下,生产厂

给出的是最大加工电流,在最佳加工状态下所能达到的最高加工速度。因此,在实际加工时,由于被加工件尺寸与形状的千变万化,加工条件,排屑条件等与理想状态相差甚远,即使在粗加工时,加工速度也往往大大低于机床的最大加工速度指标。

八、工具电极损耗

在电火花成形加工中,工具电极损耗直接影响仿形精度,特别对于型腔加工,电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。

电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。

绝对损耗最常用的是体积损耗Ve和长度损耗Veh二种方式,它们分别表示在单位时间内,工具电极被蚀除的体积和长度。即

Ve=V/t(mm3/min)

Veh=H/t(mm/min)

相对损耗——工具电极绝对损耗与工件加工速度的百分比。通常采用长度相对损耗比较直观,测量也比较方便。在线切割加工中,电极丝的损耗对工件质量的影响不大,故一般不加以讨论。但快走丝机床使用钼作为电极丝,是重复放电,所以丝的损耗影响到电极丝的使用寿命,在实际加工中应予适当考虑。

在电火花成形加工中,工具电极的不同部位,其损耗速度也不相同。

在精加工时,一般电规准选取较小,放电间隙太小,通道太窄,蚀除物在爆炸与工作液作用下,对电极表面不断撞击,加速了电极损耗,因此,如能适当增大电间隙,改善通道状况,即可降低电极损耗。

九、表面粗糙度

表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差。对电加工表面来讲,即是加工表面放电痕——坑穴的聚集,由于坑穴表面会形成一个加工硬化层,而且能存润

滑油,其耐磨性比同样粗糙度的机加表面要好,所以加工表面允许比要求的粗糙度大些。而且在相同粗糙度的情况下,电加工表面比机加工表面亮度低。

国家标准规定:加工表面粗糙度用Ra(轮廓的平均算术偏差)和Rz(不平度平均高度)之一来评定。

工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能,如耐磨性,配合性质,接触刚度,疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速高洁,高压条件下工作的模具和零件,其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。

十、放电间隙

放电间隙,亦称过切量,加工中是指脉冲放电两极间距,实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量。

对电火花成形加工放电间隙的定量认识是确定加工方案的基础。其中包括工具电极形状,尺寸设计,加工工艺步骤设计,加工规准的切换以及相应工艺措施的设计。

十一、两电极蚀除量之间的矛盾

本篇中,已经明确阐述了脉冲放电时间越长,越有利于降低工具电极相对损耗。在电火花加工的实用过程中,粗加工采用长脉冲时间和高放电电流,既体现了速度高,又体现了损耗小,反映了加工速度和工具电极损耗这一矛盾的缓解。

但是,在精加工时,矛盾激化了。为了实现小能量加工,必须大大压缩脉冲放电时间。为达到脉冲放电电流与脉冲放电时间参数组合合理,亦必须大大压缩脉冲放电电流。这样,不仅加大了工具电极相对损耗,又大幅度降低了加工速度。

十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾

为了解决电火花加工工艺的这一基本矛盾,人们试图将一个脉冲能量分散为若干个通道同时在多点放电。用这种方法既改善了加工表面粗糙度,又维持了原有的加工速度。

到目前为止,实现人为控制的多点同时放电的有效方法只有一种,即分离工具电极多回路加工。

为了实现整体电极的多通道加工,人们设想了各种方法,并进行了多年的实验摸索。但是迄今为止,尚没有彻底解决。

在实用过程中,型腔模具的加工采用粗、中、精逐档过渡式加工方法。加工速度的矛盾是通过大功率、低损耗的粗加工规准解决的;而中、精加工虽然工具电极相对损耗大,但在一般情况下,中、精加工余量仅占全部加工量的极小部分,故工具电极的绝对损耗极小,可以通过加工尺寸控制进行补偿,或在不影响精度要求时予以忽略。

十三、电火花加工常用名词、术语及符号

1、放电间隙:放电间隙指加工时工具和工件之间产生火花放电的一层距离间隙。在加工过程中,则称为加工间隙S,它的大小一般在0.01-0.5mm之间,粗加工

时间隙较大,精加工时则较小。加工间隙又可分为端面间隙SF 和侧面间隙SL

2、脉冲宽度ti(μs):脉冲宽度简称脉宽,它是加到工具和工件上放电间隙

两端的电压脉冲的持续时间,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。粗加工可用较大的脉宽ti>100μs,精加工时只能用较少的脉宽

ti<50μs。

3、脉冲间隔to(μs):脉冲间隔简称脉间或间隔,也称脉冲停歇时间。它是两个电压脉冲之间的间隔时间。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,烧伤工具和工件;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。?

4、开路电压或峰值电压:开路电压是间隙开路时电极间的最高电压,等于电源的直流电压。峰值电压高时,放电间隙大,生产率高,但成型复制精度稍差。

5、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25V左右,但它实际是一个高频振荡的电压。电弧的维持电压比火花的维持电压低5V左右,高频振荡频率很低,一般示波器上观察不到高频成分,观察到的是一水平亮线。过渡电弧的维持电压则介于火花和电弧之间。

6、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、短路和脉冲间隔等零电压的平均值。在正常加工时,加工电压在30-50V,它与占空比、预置进给量等有关。占空比大、欠进给、欠跟踪、间隙偏开路,则加工电压偏大;占空比小、过跟踪或预置进给量小(间隙偏短路),加工电压即偏小。

7、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。

8、短路电流IS(A)

短路电流是放电间隙短路时(或人为短路时)电流表上指示的平均电流(因为短路时还有停歇时间内无电流)。它比正常加工时的平均电流要大20-40%。

9、峰值电流IS(A)

峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值(瞬时),日本、英国、美国常用IS表示,虽然峰值电流不易直接测量,但它是实际影响生产率、表面粗糙度等指标的重要参数。在设计制造脉冲电源时,每一功率放大管串联限流电阻后的峰值电流是预先选择计算好的。为了安全,每个50W的大功率晶体管选定的峰值电流约为 2-3A,电源说明书中也有说明,可以按此选定粗、中、精加工时的峰值电流(实际上是选定用几个功率管进行加工)。

10、放电状态

放电状态指电火花加工时放电间隙内每一脉冲放电时的基本状态。一般分为五种放电状态和脉冲类型:

第一、开路(空载脉冲)

放电间隙没有击穿,间隙上有大于50V的电压,但间隙内没有电流流过,为空载状态(td=ti)。

第二、火花放电(工作脉冲,或称有效脉冲)

间隙内绝缘性能良好,工作液介质击穿后能有效地抛出、蚀除金属。波形特点是:电压上有td,te和Ie波形上有高频振荡的小锯齿波形。

第三、短路(短路脉冲)

放电间隙直接短路相接,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。

第四、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,局部热量积累,温度升高,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局部,因此称为稳定电弧,常使电极表面结炭、烧伤。波形特点是td和高频振荡的小锯齿波基本消失。

第五、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td很小或接近于零,仅成为一尖刺,电压电流波上的高频分量变低成为稀疏和锯齿形。早期检测出过渡电弧放电,对防止电弧烧伤有很大意义。

以上各种放电状态在实际加工中是交替、概率性地出现的(与加工规准和进给量、冲油、间隙污染等有关),甚至在一次单脉冲放电过程中,也可能交替出现两种以上的放电状态。

11、加工速度vw或VW(mm3/min),vm或Vm(g/min)

加工速度是单位时间(min)内从工件上蚀除加工下来的金属体积(mm3),以质量(g)计算时用vm或Vm表示,也称加工生产率。大功率电源粗加工时

vW>500mm3/min,但电火花精加工时,通常vw<20mm3/min。

12、相对损耗或损耗比(损耗率)θ(%)

相对损耗或损耗比是工具电极损耗速度和工件加工速度之比值,并以此来综合合衡量工具电极的耐损耗程度和加工性能。

13、面积效应:面积效应指电火花加工时,随加工面积大小变化而加工速度、电极损耗比和加工稳定性等指标随之变化的现象。一般加工面积过大或过小时,工艺指标通常降低,这是由“电电流密度”过小或过大引起的。

14、深度效应:随着加工深度增加而加工速度和稳定性降低的现象称深度效应。主要是电蚀产物积聚、排屑不良所引起的。

线切割是冲模零件的主要加工方式,然而进行合理的工艺分析,正确计算数控编程中电极丝的设计走丝轨迹,关系到模具的加工精度。通过穿丝孔的确定与切割路线的优化,改善切割工艺,这对于提高切割质量和生产效率,是一条行之有效的重要途径。

2实际轨迹的计算

根据大量的统计数据表明,线切割加工后的实际尺寸大部分处于公差带的中位值(或称“中间尺寸”)附近,因此对于冲模零件图样中标注公差的尺寸,应采用中位值尺寸作为实际切割轨迹的编程数据,其计算公式为:中位值尺寸=基本尺寸+(上偏差+下偏差)。

例如:图样尺寸外圆半径R25–0.04,其中位值尺寸为

25+(0–0.04)/2=24.98(mm)。

由于线切割放电加工的特点,工件与电极丝之间始终存在放电间隙。因此,切割加工时,工件的理论轮廓(图样)与电极丝的实际轨迹应保持一定的距离,即电极丝中心轨迹与工件轮廓的垂直距离,称为偏移量f0(或称为补偿值)。

f0=R丝+δ电

式中R丝——电极丝半径

δ电——单边放电间隙

线切割加工冲模的凸、凹模,应综合考虑电极丝半径R丝、单边放电间隙δ电以及凸、凹模之间的单边配合间隙δ配,以确定合理的间隙补偿值f0。

例如:加工冲孔模(即要求保证工件的冲孔尺寸),以冲孔的凸模为基准,故凸模的间隙补偿值为:f凸=R丝+δ电,凹模尺寸应增加δ配。而加工落料模(即要求保证冲下的工件尺寸),以落料的凹模为基准,凹模的间隙补偿值f凸=R 丝+δ电,凸模的尺寸应增加δ配。见图1。偏移量的大小将直接影响线切割的加工精度和表面质量。若偏移量过大,则间隙太大,放电不稳定,影响尺寸精度;偏移量过小,则间隙太小,会影响修切余量。修切加工时的电参数将依次减弱,非电参数也应作相应调整,以提高加工质量。

图1凸模与凹模的间隙补偿值

(a)凸模(b)凹模

根据实践经验,线切割加工冲裁模具的配合间隙应比国际上所流行的“大”间隙冲模(《手册》推荐值)应小些。因为凸、凹模线切割加工中,工件表面会形成一层组织脆松的熔化层,电参数越大,表面粗糙度越差,熔化层较厚。且随着模具冲裁次数的增加,这层脆松的表层会逐渐磨损,使模具的配合间隙逐渐增大,满足“大”间隙的要求。

3穿丝孔的确定

穿丝孔的位置对于加工精度及切割速度关系甚大。通常,穿丝孔的位置最好选在已知轨迹尺寸的交点处或便于计算的坐标点上,以简化编程中有关坐标尺寸的计算,减少误差。当切割带有封闭型孔的凹模工件时,穿丝孔应设在型孔的中心,这样既可准确地加工穿丝孔,又较方便地控制坐标轨迹的计算,但无用的切入行程较长。对于大的型孔切割,穿丝孔可设在*近加工轨迹的边角处,以缩短无用行程。在切割凸模外形时,应将穿丝孔选在型面外,最好设在*近切割起始点处。切割窄槽时,穿丝孔应设在图形的最宽处,不允许穿丝孔与切割轨迹发生相交现象。此外,在同一块坯件上切割出两个以上工件时,应设置各自独立的穿丝孔,不可仅设一个穿丝孔一次切割出所有工件。切割大型凸模时,有条

件者可沿加工轨迹设置数个穿丝孔,以便切割中发生断丝时能够就近重新穿丝,继续切割。

穿丝孔的直径大小应适宜,一般为Φ2mm~Φ8mm。若孔径过小,既增加钻孔难度又不方便穿丝;若孔径太大,则会增加钳工工作量。如果要求切割的型孔数较多,孔径太小,排布较为密集,应采用较小的穿丝孔(Φ0.3mm~Φ0.5mm),以避免各穿丝孔相互打通或发生干涉现象。

4切割路线的优化

切割路线的合理与否将关系到工件变形的大小。

因此,优化切割路线有利于提高切割质量和缩短加工时间。切割路线的安排应有利于工件在加工过程中始终与装夹支撑架保持在同一坐标系内,避免应力变形的影响,并遵循以下原则。

(1)一般情况下,最好将切割起始点安排在*近夹持端,将工件与其夹持部分分离的切割段安排在切割路线的末端,将暂停点设在*近坯件夹持端部位。

(2)切割路线的起始点应选择在工件表面较为平坦、对工作性能影响较小的部位。对于精度要求较高的工件,最好将切割起始点取在坯件上预制的穿丝孔中,不可从坯件外部直接切入,以免引起工件切开处发生变形。

(3)为减小工件变形,切割路线与坯件外形应保持一定的距离,一般不小于5mm。

线切割加工中对于一些具体工艺要求,应重点关注切割路线的优化。

(1)二次(或多次)切割法对于一些形状复杂、壁厚或截面变化大的凹模型腔零件,为减小变形,保证加工精度,宜采用二次切割法。通常,精度要求高的部位留2mm~3mm余量先进行粗切割,待工件释放较多变形后,再进行精切割至要求尺寸。若为了进一步提高切割精度,在精切割之前,留0.20mm~0.30mm

余量进行半精切割,即为3次切割法,第1次为粗切割,第2次为半精切割,第3次为精切割。这是提高模具线切割加工精度的有效方法。

(2)尖角切割法当要求工件切割成“尖角”(或称“清角”)时,可采用方法一,在原路线上增加一小段超切路程,如图2所示的A0-A1段,使电极丝切割的最大滞后点达到程序A0点,然后再前进到附加点A1,并返回至A0点,接着再执行原程序,便可切割出尖角。也可采用图3所示的方法二的切割路线,在尖角处增加一段过切的小正方形或小三角形路线作为附加程序,这样便可保证切割出棱边清晰的尖角。

图2尖角切割方法

图3尖角切割方法二

(3)拐角的割法线切割放电加工过程中,由于放电的反作用力造成电极丝的实际位置比机床X、Y坐标轴移动位置滞后,从而造成拐角精度较差。

电极丝的滞后移动则会造成工件的外圆弧加工过亏,而内圆弧加工不足,致使工件拐角处精度下降。为此,对于工件精度要求高的拐角处,应自动调慢X、Y轴的驱动速度,使电极丝的实际移动速度与X、Y轴同步。也就是,加工精度要求越高,拐角处的驱动速度应越慢。

(4)小圆角切割法若发现图样要求的内圆角半径小于切割时的偏移量,将会造成圆角处“根切” 现象。为此,应明确图样轮廓中最小圆角必须大于最后一遍修切的偏移量,否则应选择直径更细的电极丝。在主切割加工及初修切割加工中,可根据各遍加工时不同的偏移量,设置不同的内圆角半径,即对于同段轮廓编制不同的内圆角半径子程序,子程序中的内圆角半径应大于此遍切割的偏移量,这样就可切割出很小的圆角,并获取较好的圆角切割质量。

5切割前工件的准备

为了减少切割过程中模具的变形及提高加工质量,切割前凸凹模零件应满足以下要求:

(1)工件上、下两平面的平行度误差应小于0.05mm。

(2)工件应加工一对正交立面,作为定位、校验与测量基准。

(3)模具切割应采用封闭式切割,以降低切割温度,减小变形。

(4)切割工件的四周边料留量应为模具厚度的1/4为宜,一般边缘留量不小于5mm。

(5)为减小模具变形,并正确选择加工方法和严格执行热处理规范,对于精度要求高的模具,最好进行两次回火处理。

(6)工件淬火前应将所有销孔、螺钉孔加工成形。

(7)模具热处理后,穿丝孔内应去除氧化皮与杂质,防止导电性能降低而引起断丝故障。

(8) 线切割前,工件表面应去除氧化皮和锈迹,并进行消磁处理。

6结语

编程完成后、正式切割加工之前,应对编制的程序进行检查与验证,确定其正确性。线切割机床的数控系统均提供程序验证的方法,常用的方法有:画图检验法主要用于验证程序中是否存在错误语法及是否符合图样加工轮廓;空行程检验法可检验程序的实际加工情况,检查加工中是否存在碰撞或干涉现象,以及机床行程是否满足加工要求等;动态模拟加工检验法通过模拟动态加工实况,对程序及加工轨迹路线进行全面验证。通常,可按编制的程序全部运行一遍,观察图形是否“回零”。对于一些尺寸精度要求高、凸、凹模配合间隙小的冲模,可先用薄板料试切割,检查有关尺寸精度与配合间隙,如发现不符要求处,应及时修正程序,直至验证合格后,方可正式切割加工。正式切割结束后,不可急于拆下工件,应检查起始与终结坐标点是否一致,如发现有问题,应及时采取“补救”措施。

电火花加工原理和特点

电火花加工原理和特点 电火花加工是利用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加 工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。 1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50年代初,改进为电阻-电感-电容等回路。同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗降低。 随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代中期,出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的可调范围。 到70年代,出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面,从最初简单地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到利用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 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。

电火花加工技术概述

《先进制造技术》课程学习报告 题目:电火花加工技术概述 专业:机械类 姓名:喻娇艳 年级:2013级 班级:机械类 1306 班 学号:201303164193 武汉科技大学机械自动化学院 2016年 6月 10日

电火花加工技术概述 喻娇艳 (武汉科技大学机械自动化学院, 湖北 ,武汉) (13 级机械类专业,学号 201303164193 ) 摘要:电火花加工( Electrospark Machining )在日本和欧美又称为放电加工( Electrical Discharge Machining, 简称EDM) ,是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺,本文从电火花加工的 研究现状、基本原理、发展前景等三方面加以论述关键词:电火花加工的研究现状基本原理 . 发展前景 Summarize of Electrospark Machining Technique YU Jiao-yan (College of Machinery and Automation, WuHan University of Science and Technology, HuBei WuHan 430074) Abstract : Electrospark Machining Technique is also called Electrical Discharge Machining(EDM) in Japan and Occident,it ’s a new technology of machining using electrical and heat energy directly.This article discusses it in addition in three aspects including it ’s research status,fundamental principle,future prospects,etc. Keywords: Research status;Fundamental principle; Future prospects 1、前言 从前苏联科学院拉扎连柯夫妇在1943 年研制出世界上第一台实用化电火花加工装置以 来,电火花加工已有 70 多年的历史 ,发展速度是惊人的 ,目前已广泛应用于机械、宇航、航空、电子、电机、仪器仪表、汽车、轻工等行业,它不仅是一种有效的机械加工手段,而且已经成为在某些场合不可替代的加工方法.例如 ,在解决难、硬材料及复杂零件的加工问题时,应用电火花加工技术十分有效 . 据统计 ,目前电火花加工机床的市场占有率已占世界机床市场的6%以上 .而且随着科学技术的不断发展 ,现代制造技术极其相关技术为电火花技术的发展提供了良好机遇.柔性制造、人工智能技术、网络技术、敏捷制造、虚拟制造和绿色制造等现代制造技术正逐渐渗透到电 火花加工技术中来 ,给电火花加工技术的发展带来了新的生机.近年来 ,国内外很多研究机构对电火花加工技术进行了大量的研究,并且在许多方面取得了显著进展[1-5]. 2、电火花加工技术的研究现状 经过60 多年的发展,电火花加工技术已日趋完善.2011年第十二届中国国际展览会 上 ,40余家国内外特种设备生产商携机参展.在高速铣削技术日趋成熟且飞速发展的今天,包

电火花加工工艺

电火花加工工艺 1. 常用工件金属材料 1.1 钢的名称、牌号及用途 普通碳素结构钢:用于一般机器零件,常用的牌号有 A1~A7,代号 A 后的数字愈大,钢的抗拉强度愈高而塑性愈低。 优质碳素结构钢:用于较高要求的机械零件。常用牌号有钢 10~钢 70。钢 15(15 号钢)的平均含碳量为 0.15%,钢 40 为 0.40%,含碳量愈高,强度、硬度也愈高,但愈脆。 合金结构钢:广泛用于各种重要机械的重要零件。常用的有 20Cr、40Cr(作齿轮、轴、杆)、18CrMnTi、38CrMoAlA(重要齿轮、渗氮零件)及 65Mn(弹簧钢)。前边的数字 20 表示平均含碳量为 0.20%,38 表示 0.38%。末尾的 A 表示高级优质钢。中间的合金元素化学符号含义为:Mn 锰、Si硅、Cr 铬、W 钨、Mo 钼、Ti 钛、AL 铝、Co 钴、Ni 镍、Nb 铌、B 硼、V 钒。 碳素工具钢:因含碳量高,硬而耐磨,常用作工具、模具等。碳素工具钢牌号前加 T 字,以此和结构钢有所区别。牌号后的 A 表示高级优质钢。常用的有 T7、T7A、T8、T8A (13) T13A等。 合金工具钢:牌号意义与合金结构钢相同,只是前面含碳量的数字是以 0.10%为单位(含碳量较高)。例如 9CrSi 中平均含碳量为 0.90%。常用作模具的有 CrWMn、Cr12MoV(作冷冲模用)、5CrMnMo(作热压模用)。 1.2 铸铁的名称、牌号及用途 灰口铸铁:牌号中以灰、铁二字的汉语拼音第一字母为首,后面第一组数字为最低抗拉强度,第二组数字为最低抗弯强度。常用的有 HT10-26,HT15-33,HT20-40,HT30-54,HT40-68 等,用以铸造盖、轮、架、箱体等。 球墨铸铁:比灰口铸铁强度高而脆性小,常用的牌号有 QT45-0,QT50-1.5,QT60-2 等。第一组数字为最低抗拉强度,最后的数字为最低延伸率%。 可锻铸铁:强度和韧性更高,有 KT30-6,KT35-10 等,牌号意义同上。 1.3 有色金属及其合金 铜及铜合金:纯铜又称紫铜,有良好的导电性和导热性、耐腐蚀性和塑性。电火花加工中广泛作为电极材料,加工稳定而电极损耗小。牌号有 T1~T4(数字愈小愈纯)。铜合金主要有黄铜(含锌),常用牌号有 H59、H62、H80 等。黄铜电极加工时特别稳定,但电极损耗很大。 铝及铝合金:纯铝的牌号有 L1~L6(数字愈小愈纯)。铝合金主要为硬铝,牌号有 LY11~LY13,用作板材、型材、线材等。 1.4 粉末冶金材料 最常用的是硬质合金,具有极高的硬度和耐磨性,广泛用作工具及模具。由于其成分不同而分为钨钴类和钨钛类两大类硬质合金。

电火花加工的费用.doc

电火花加工 一、加工费用:电火花加工的费用计算方法与其它机加工方法是相似的,一般是按小时来计算加工费的。时间可以按从调平工件开始到完成加工为止来计算,也可以按自动加工的时间累加时间来计算。每小时的加工费用,可以按照[(电极设计费+电极加工费+机器折旧费+人工费+电费+期望的利润值)*(1+税率)]来计算。当然,加工后工件的表面粗糙度和精度是每小时加工费用的重要参考指标,工件在加工后表面粗糙度越小、精度越高,则每小时加工费越高。 电火花加工需要丰富的经验,用合适的加工方式、到位的粗加工和半精加工、以及用高效的精加工条件一次性地完成图纸的要求,是获取低成本电火花加工的决定因素。 机床的精度、电极的精度以及电极的损耗程度是电火花加工精度的决定因素。

二、电火花加工 目录 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下: 简介 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下: 简介 电火花加工是利用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加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。 发明与发展 由苏联学者发明 1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。

50年代初 改进为电阻-电感-电容等回路。同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗降低。 随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。 60年代中期 出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的可调范围。 70年代 出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面,从最初简单地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到利用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 电火花加工 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。 电火花加工 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、

特种加工课后答案 第二章

第二章电火花加工 1.两金属在 (1)在真空中火花放电; (2)在空气中; (3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中; (4)在线切割乳化液中; (5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处? 答: (1)两金属在真空中火花放电时,当电压(电位差)超过一定时即产生"击穿",电子由"-"极逸出飞向"+"极,由于真空中没有物质阻挡电子的运动,所以没有正离子形成,没有发热的放电"通道"的概念,示波器、显像管中电子流的运动与此类似。基本上没有"电蚀产物"成生。 (2)两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化、涂覆。电焊、等离子切割、等离子焊等,也是在空气中放电,利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道,在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化、涂覆、切割和焊接。 (3)在纯水、蒸馏水或去离子水中,两金属间电火花放电与在煤油中类似,只是水分子、原子受电子、正离子撞击发热气化,最后分解为氧原子和氢原子(分子),而不像煤油中会分解出碳原子(碳黑微粒)和氢气等。 (4)、 (5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另行论述。

2.有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源?在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源?(提示: 轧辊电火花对磨、齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削、切割下料等工具、工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么?)答: 如提示所述,在不需要"极性效应"、不需考虑电极损耗率等的情况下,可以直接用220V的50Hz交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等。不过回路中应串接限流电阻,限制放电电流不要过大。如需精规准对磨或跑合,则可在交流工频电源上并联RC 电路(R500~1000, C 0.1~ 0.01μF),再接到两个工件上。在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削、电火花切断、下料时,如果可以不计电极损耗率,则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削。由于工具电极高速转动,所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件。最好是经调压变压器降压到5~100V 再整流供磨削之用,一则可以调节电压或电流,二则和220V交流电源隔离,以保障人身避免触电的危险。 3.电火花加工时的自动进给系统和车、钻、磨削时的自动进给系统,在原理上、本质上有何不同?为什么会引起这种不同? 答: 电火花加工时工具电极和工件间并不接触,火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙,而车、钻、磨削时是接触加工,靠切削力把多余的金属除去,因此进给系统是刚性的、等速的,一般不需要自动调节。 4.电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同?工具电极和工件上的瞬间放电点之间有无相对移动?加工内螺纹时为什么不会"乱扣"?用铜螺杆做工具电极,在内孔中用平动法加工内螺纹,在原理上和共轭同步回转法有何异同?

电火花基本知识

电火花基本知识 一、什么是电火花加工 二、电火花加工的特点 三、电火花加工机床的组成及作用 四、实现电火花加工的条件 五、极性效应 六、覆盖效应 七、加工速度 八、工具电极损耗 九、表面粗糙度 十、放电间隙 十一、两电极蚀除量之间的矛盾 十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾 十三、电火花加工常用名词、术语及符号 十四、电火花加工粗糙度对照表 一、什么是电火花加工 电火花是一种自激放电,其特点如下:火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,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。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为10-7-10-3s)后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,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。 二、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.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。

电火花加工

电火花加工 一、概述 二、电火花成形加工 1.电火花加工机床 常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个部分组成。 (1)机床主体:包括床身、工作台、立柱、主轴头及润滑系统。用于夹持工具电极及支承工件,保证它们的相对位置,并实现电极在加工过程中的稳定进给运动。 (1) 脉冲电源:把工频的交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流。 (2) 伺服进给系统:使主轴作伺服运动。 (3) 工作液循环过滤系统:提供清洁的、有一定压力的工作 2.电火花成形加工的原理 电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。要达到这一目的,必须创造下列条件: (1)必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。一般为0.01~0.1mm左右。 (2)脉冲波形是单向的,如图所示。 (3)放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。 (4)有足够的脉冲放电能量,以保证放电部位的金属熔化或气化。 如图,自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上。当电压升高到间隙中介质的击穿电压时,会使介质在绝缘强度最低处被击穿,产生火花放电。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料,形成小的凹坑。 1

一次脉冲放电之后,两极间的电压急剧下降到接近于零,间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后,两极间的电压再次升高,又在另一处绝缘强度最小的地方重复上述放电过程。多次脉冲放电的结果,使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成 极性效应 (1)什么是极性效应? 在脉冲放电过程中,工件和电极都要受到电腐蚀。但正、负两极的蚀除速度不同,这种两极蚀除速度不同的现象称为极性效应。 (2)为什么会有极性效应? 产生极性效应的基本原因是由于 电子的质量小,其惯性也小,在电场力作用下容易在短时间内获得较大的运动速度,即使采用较短的脉冲进行加工也能大量、迅速地到达阳极,轰击阳极表面。而正离子由于质量大,惯性也大,在相同时间内所获得的速度远小于电子。 ①当采用短脉冲进行加工时,大部分正离子尚未到达负极表面,脉冲便已结束,所以负极的蚀除量小于正极。这时工件接正极,称为“正极性加工”。 ②当用较长的脉冲加工时,正离子可以有足够的时间加速,获得较大的运动速度,并有足够的时间到达负极表面,加上它的质量大,因而正离子对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击,负极的蚀除量则大于正极。这时工件接负极,称为“负极性加工”。 (3)极性效应在电火花加工过程中的作用 在电火花加工过程中,工件加工得快,电极损耗小是最好的,所以极性效应愈显著愈好, 3.电火花加工的特点及应用 1)电火花加工的特点 (1)优点 2

电火花操作工培训教材.

电火花操作工培训教材 、安全教育 1.电柜输入电源为三相380V,不使用交流电源中性线,机床须可靠接地。三 相交流电源的缺相故障将导致电柜工作异常,损坏电器元件等。 2.电柜上安装的保险丝容量为5A,如遇到保险丝熔断的情况,请检查设备。 排除故障后更换相同容量的保险丝,千万不可盲目将保险丝容量随意加大。 3.在操作过程中,如遇到严重异常情况,要立刻关闭电柜总电源开关,切断 输入电源。若遇到一般性异常现象,则关闭急停开关即可。 4.在需要打开电柜门的时候,务必要关闭总电源开关以保证安全。 5.操作人员离开工作现场时,应使设备处在停止加工状态。 6.操作人员在进行放电加工之前要仔细检查设备的安全装置是否处在正常状 态,如防火侦测及液面开关是否正常。 7.加工时应控制加工液液面高于工件上表面5-10厘米以上。 8.放电加工中,不得两手分别接触正、负电极以免遭受电击。 9.在机床工作场地适当位置必须放置必要的消防设施。 10.易燃品不得放置在加工槽内。 11.. 电柜箱内风扇须保持正常运转,避免温升过高。 12.在加工时要使用电加工专用液或工业煤油,严禁使用生活煤油。 、电火花加工介绍 电火花加工是利用浸在工作液中的正、负两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称

EDM。

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,或将工作液冲入放电间隙。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。 在放电瞬间产生大量热能,使这一点工作表面局部微量金属材料立刻熔 化、气化,飞溅到工作液中,形成固体金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑,放电短暂停歇,两电极间的工作液处在绝缘状态。 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。 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, 一边移动工具电极不断地向工件进给,最后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。 电火花加工主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件,加工各种硬、脆材料,加工深细孔、异形孔、深槽和切割薄片等。 三、本厂模具车间电火花设备 E46P 可程式放电加工机台湾奕庆机电公司 E46PM 可程式放电加工机台湾奕庆机电公司 EA22 可程式放电加工机日本 S450ZNC 高精密放电加工机高盛 S750ZNC 高精密放电加工机高盛

电火花加工工艺

电火花加工工艺 模具制造行业中,电火花加工是一种很很普通和极重要的加工方法之一:其加工原理是电极(阳极)进入钢件(阴极)成型的一个过程.为了提高具制作效率和加工质量,火花加工工艺越需要规范化,合理化. 一.放电加工的工艺流程. 1).仔细审图,确定加工方向,加工尺寸. 2).去除工件,铜公毛刺,清洁磁台,以便找数的准确性,确保加工出来之产品误差减小到最小.. 3).装夹并校正工件,铜公,并找出加工坐标. 4).根据加工工位的实际情况,合理地选用各参数,以便达到最好的加工效果和最快的加工效率.[下载自管理资源吧] 5)根据加工工位的排渣的难易度选择冲油方,式切忌过猛和逆向冲油,否则会导致积碳的产生而损坏工件和过猛冲油引起放电不均而使工件深度不一. 6).放前可模拟试放一次,可确认现加工中的坐标是否与图纸要求的数据相符,尽早地发现由于错误加工带来不必要的损失.当确定准确无误,方可开始放电加工. 7).开始放电之后,还应检查各参数设定是否合理,可根据加工情况修改不合理之参数,以达到最好的加工效果. 8).开始放电之后,要保证勤巡加工,确保加工中出现的不良状况能得到实时解决. 9).当工件加工完之后,仔细检查加工形状,加工尺寸是否与要求相符,确保加工出来之工件质量无误. 二.放电参数的主要攻能及它的设定选择: 1).电流:(又叫低压电流)它主要决定加工速度和表面精细度,设定值愈大,加工速度愈快,表面粗细度就愈精;反之,则速度慢,表面精细度愈细.当加工时,可根据放电的余量和铜公的数量(一般可粗,中,精三种,特殊则只为一个粗或一个精公),以及加工的实际情况来设定所需之电流.在允许范围内,书量用到偏大范围,这样可保证加工效率. 2).放电幅:由于机床的不同,它分为分段式和直接输入式两种.总之,它所表示的设定值愈小,表示放电频率高,加工物表面精细度愈细,电极消耗愈大;反之放电频率低,加工物表面粗细度愈粗,电极消耗愈小.可根据实际情况配合电流的大小使用,设定电幅时,选择放电时间长短,与电流配合可决定工件表面粗细度.电极消耗,加工速度,在同一电流放电时,放电时间愈短,表面精度愈佳.但电极消耗较大,放电时间长,表面精度愈粗.但电极消耗较大,低消耗加工时,放电时间

电火花加工专题论文

河海大学文天学院 《现代制造技术》专题论文 ——电火花加工技术 专 业____________ 班 级____________ 姓 名____________ 学 号____________ 10机械工程及其自动化 机械四班 方浩、张剑波 100330409、100330436

汪永明 指导老师____________ 摘要:电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性放电时的电腐现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工主要优点是适合于难切削材料,可以加工特殊及复杂形状的零件。电火花加工主要用于加工金属等导电材料,但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点,因此其应用领域日益扩大。 关键字:电火花加工不接触加工电蚀加工

第一章电火花加工技术的产生与发展 一、电火花加工的概念 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM【1】。 二、电火花加工技术的产生背景【2】 提到电火花加工,我们首先就会想到特种加工技术。特种加工技术有别于传统的机械加工,他的产生不是偶然的。第二次世界大战后,特别是进入20世纪50年代以来,随着现代科学技术的发展,各个行业,尤其是国防工业部门,要求尖端科技产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展,以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠的工作。为了适应这些要求,各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现,其结构和形状越来越复杂,材料的性能越来越强韧,对精度要求越来越高,对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格,使现代机械制造面临着一系列严峻的任务。如:各种难切削材料的加工问题;各种特殊复杂型面的加工问题;各种超精密、光整零件的加工问题;特殊零件的加工问题等。 要解决上述一系列的问题,仅仅依靠传统的切削加工方法很难实现,有些甚至无法实现。为此,人们相继探索、研究新的加工方法。特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。

电火花加工

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电火花加工 1.概述 电火花加工是一种自激放电,故又称放电加工(EDM),于20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产,是目前机械制造业中应用最广泛的特种加工方法之一,在难切削材料、复杂型面零件等的加工中得到了广泛应用。 2.原理 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,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。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,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。 3.特点 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.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。

电火花加工报告技术

电火花加工技术 一:电火花技术概述 电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象,放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来。 早在十九世纪,人们就发现了电器开光的触点开闭时,以为放电,使接触部位烧蚀,造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。起初,电腐蚀被认为是有害的,为减少和避免这种有害的电腐蚀,人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。当人们掌握了它的规律之后,便创造条件,转害为益,把电腐蚀用于生产中。1870年,英国科学家普利斯特里最早发现电火花对金属的腐蚀作用。当两极产生放电的过程中,放电通道瞬时产生大量的热,足以使电极材料表面局部熔化或汽化,并在一定条件下,熔化或汽化的部分能抛离电极表面,形成放电腐蚀的坑穴。直到1934年,前苏联科学家拉扎连柯等把电火花对金属的腐蚀作用利用起来。 后来,人们进一步认识到,在液体介质中进行重复性脉冲放电时,能够对导电材料进行尺寸加工,因此,创立了“电火花加工法”。电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一,最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。随着人类进入信息化时代,电加工技术取得了突飞猛进的发展,可控性更高,数字化程度更好。 在中国电火花加工技术起步稍晚。根据中国的国情,实现电火花加工技术的原始创新是很困难的,只能采取引进消化吸收再创新的策

略,因为这套系统集成了很多学科领域的知识,如计算机的软硬件、微电子、数控、电力半导体、机械技术、电气技术等,是多方面、多学科集成的产品,是比较复杂的高科技产品。国内现在显然还没有一个能够独立进行原始创新的团队,因此注定要经历一个长时间痛苦的积淀过程,所以我认为中国的电火花技术创新之路别无选择。政府也越来越认识到高校已经不再是创新的主战场,必须依托企业才能实现。 制造业是一个传统行业。一个国家的发展终归要落脚于制造业,因此作为基础工业,制造业必定拥有永久的生命力,而电加工行业也不例外。随着各项技术的不断发展,电加工技术也在进步,至于一项技术能够发展多久,也要看这个行业中的人怎样去尽心敬业、钻研并推进它。 二: 加工原理及原理图 电火花加工是利用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加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。 电火花加工时,脉冲电源的一极接工具电极,另一极接工件电极,两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质(常用煤油或矿物油或去离子水)中。工具电极由自动进给调节装置控制,以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙(0.01~ 0.05mm)。当脉冲电压加到两极之间,便将当时条件下极间最近

电火花加工方法解读

兰州理工大学机电工程学院 《特种加工》专题论文 ——电火花加工技术 专 业____________ 班 级____________ 姓 名____________ 学 号____________ 指导老师____________ 10机械工程及其自动化 机电(3)班 刘晓军 10610011 宁会峰

摘要:电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性放电时的电腐现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工主要优点是适合于难切削材料,可以加工特殊及复杂形状的零件。电火花加工主要用于加工金属等导电材料,但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点,因此其应用领域日益扩大。 关键字:电火花加工不接触加工电蚀加工 第一章电火花加工技术的产生与发展 一、电火花加工的概念 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM【1】。 二、电火花加工技术的产生背景【2】 提到电火花加工,我们首先就会想到特种加工技术。特种加工技术有别于传统的机械加工,他的产生不是偶然的。第二次世界大战后,特别是进入20世纪50年代以来,随着现代科学技术的发展,各个行业,尤其是国防工业部门,要求尖端科技产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展,以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠的工作。为了适应这些要求,各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现,其结构和形状越来越复杂,材料的性能越来越强韧,对精度要求越来越高,对

电火花加工技术

电火花加工技术的应用及其发展 1.电火花加工技术的简介 从前苏联科学院拉扎连柯夫妇在1943年研制出世界上第一台实用化电火花加工装置以来,电火花加工技术得到了飞速的发展,电火花加工技术是历史最悠久的特种加工方法之一,在模具制造业,航空和航天,电子等众多领域得到了广泛的应用。电火花加工又称放电加工,也有称电脉冲加工,它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同,在加工过程中,工件和工具不接触,而是靠工具与工件之间的脉冲性火花放电,产生局部,瞬间的高温把金属材料逐步的蚀除掉。由于放电的过程产生火花所以也称电火花加工。 图1. 电火花加工的原理图 如图1的原理图所示,工件与工具分别连接到脉冲电源的两个不同的极性的电极上。当两电极加上脉冲电源后,工件和电极保持适当的距离,就会把工件和工具之间的介质击穿,形成放电通道。放电通道产生瞬间高温,使工件表面的材料融化甚至气化,同时也使工作介质气化。在放电间隙处迅速热膨胀并产生爆炸。工件表面一部分材料被蚀除掉抛出,形成微小的电蚀坑。脉冲放电结束后,经过一段时间间隔,使工作液恢复绝缘,脉冲电源反复作用于工件和工具电极上,上述过程不断重复进行,工件逐渐被加工成想要的形状。

2.电火花加工技术的应用范围 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,其利用领域日益扩大,已经覆盖到机械、宇航、航空、电子、核能、仪器、轻工等部门,用以解决各种难加工材料、复杂形状零件等有特殊要求的零件的制造,成为常规切削、磨削加工的重要补充和发展:模具制造是电火花成型加工应用最多的领域,而且非常的典型。 2.1以下简单介绍电火花成则加工在模具制造方面的的应用 1.高硬度零件加工 对于某些要求硬度较高的模具,或者是硬度要求特别高的滑块、顶块等零件,在热处理后其表固硬度高达50HRc以上,采用机加的方式将很难加工这么高硬度的件.采用屯火花加工可以不受材料硬度的影响。 2. 型腔尖角部位加工 如锻模、热固性利热塑性翅料模、压铸模、挤压模、橡皮模等各种模具的型腔常存在着一些尖角部位,在常规切削加工中因为工具半径而无法加工到位,使用电火花加工可以完全成型。 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,用机加工的方法很难将其加工成型,而使用电火花可以很便利地进行加工。 4.深腔部位的加工 由于机加工时,没有足够长度的刀具,或者这种刀具没有足够的刚性,不能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,以及长深比非常大的深孔,很难采用钻孔方法加工,如采用电火花或者专用的高速小孔加工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。另外通过选择合理加工参数,也可以直接用电火花加工出一定形状的表面蚀纹。 2.2、电火花线切割加工的应用 电火花线切割加工与电火花成型加工不同的是,它是用细小的电极丝作为电极工具,可以用来加工复杂型面、微细结构或窄缝的零件:下面是其应用实例。 1.加工模具

电火花加工基础知识

电火花加工基础知识 电火花加工是直接利用电能对零件进行加工的一种方法。 加工原理:当工具电极与工件电极在绝缘体中靠近达到一定距离时,形成脉冲放电,在放电通道中瞬时产生大量热能,使工件局部金属熔化甚至气化,并在放电爆炸力的作用下,把熔化的金属抛出,达到蚀除金属的目的。 电火花加工设备应由以下部分组成: 1.脉冲电源。脉冲电源是放电蚀除的供能装置,它产生具有足够大能量密度的电脉冲,加在工件与工具电极上,产生脉冲放电。 2.间隙自动调节器。为使工件与工具电极间的脉冲放电正常进行,就必须使其保持一定间隙。间隙过大,工作电压击不穿液体介质;间隙过小,则形成短路,也无法放电。因此,必须用间隙自动调节器,自动调节极间距离,使工具电极的进给速度与电蚀速度相适应。 3.机床本体。用来实现工件和工具电极的装夹、固定及调整其相对位置精度等的机械系统。 4.工作液及其循环过滤系统。火花放电必须在绝缘液体介质中进行,否则,不能击穿液体介质,形成放电通道,也不能排除悬浮的金属微粒和冷却表面。 电火花加工方式很多,常见的有成型加工、穿孔加工、电火花切割加工、电火花磨削以及电火花雕刻花纹等。 (一)电火花成型加工机床 主要由脉冲电源箱、工作液箱和机床本体组成。 机床本体由主轴头、工作台、床身和立柱组成。其中,主轴头是电火花成型加工机床的关键部件,它和间隙自动调节装置组成一体。主轴头的性能直接影响电火花成形加工的加工精度和表面质量。 工作台的作用是支承和装夹工件。 (二)电火花切割加工机床 电火花切割加工机床是利用一根运动着的金属丝(钼丝或硬性黄铜丝),作为工具电极,在工具电极和工件电极之间通以脉冲电流,使之产生电腐蚀,工件被切割成所需要的形状。 数控电火花切割机床由机床本体、数控装置、脉冲电源和工作液循环系统四大部分组成。其中,坐标工作台由上、下两层拖板构成,两层拖板的长丝杠分别由两个步进电动机驱动,工作台上装有工件安放架。

电火花加工

电火花加工技术 摘要:电火花加工是利用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加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。本文简要介绍了电火花加工技术的发展历程、国内外研究现状以及未来发展趋势。 关键词:电火花加工;发展历程;现状;发展趋势 一、电火花加工简介 电火花加工(英语:Electrical Discharge Machining,简称EDM),是特种加工技术的一种,广泛应用在模具制造、机械加工行业。放电加工可以用来加工传统切削方法难以加工的超硬材料和复杂形状的工件,通常用于加工导电的材料,可以在诸如钛合金、工具钢、碳钢和硬质合金等难加工材料上加工复杂的型腔或者轮廓。 其原理是在导电的工具电极和工件之间施加上周期性快速变化的电压脉冲,通过浸没在绝缘介质中的工具电极与工件之间的脉冲性放电所产生的局部高温使工件表面金属熔化、气化,从而蚀除金属。因此在加工过程中几乎不存在切削力。 二、电火花加工发展历程 1943年,苏联学者拉扎连科夫妇(Dr. B.R. Lazarenko 及 Dr. N.I. Lazarenko )发明电火花机,使用电阻、电容回路,即RC 回路。50年代,改进为电阻、电感、电容等回路,即既RLC回路。60年代,改进为晶体管,可控硅脉冲电源。 70年代,改进为高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲、可调波形脉冲电源。80年代,采用工业级CPU控制,能实现G码编辑等功能,极大的提升了使用性能。日本牧野(Makino)公司在1980年发明第一台数字控制放电加工机。至1990年代,采用了多轴控制及刀库(ATC)技术。近些年,无电阻技术、直线导轨技术、混粉技术等一批新工艺也成功运用在电火花机上。 在我国,电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。控制系统也越 来越复杂,从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。20世纪90年代初期,3轴电火花机在国内还是空白,主要是从日本和瑞士弓I进。直到90年代中期,北京市电加工研究所才和日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机,也可以说开始步人国内电火花加工机的真正快速发展轨道,后来在此基础上又生产研发了4轴4联动电火花加工机[1]。 三、电火花加工国内外研究现状 1 独特的精密、微细加工能力 根据国外的调查和统计,在众多的微细加工方法中(切削、线切割、磨削、激光、超声、电子束等加工),电火花微细加工的应用占第一位[2],这说明了电火花微细加工的重要作用。 实现精密、微细加工的一个重要条件是加工单位(即每次放电的蚀除量)尽可能小。随着现代电力电子技术的发展,电火花加工的加工精度与表面质量得到了极大的提高,加工单位也日趋变小,有些零件的加工精度已属于微纳加工的范畴。目前,应用电火花成形加工技术已可稳定地得到尺寸精度高于0.1μm、表面粗糙度Ra <0.01μm的加工表面。电火花成形加工已成为零件精、微加工的有效手段之一。 对于微细孔和微细轴的加工,日本东京大学生产技术研究所增泽隆久教授加工出的5μm微细孔和2.5μm微细轴,代表了当前这一领域的世界先进水平。 我国生产的数控高速电火花小孔加工机的工艺指标已达到国际先进水平,加工的小孔深径比已超过1000:1,可加工不锈钢、硬质合金、铜、铝等各种导电难加工材料。具有从斜面和曲面穿人、直接使用自来水工作液等特点.最高加工速度可达60mm/min。 除了微细孔和微细轴的加工外,微细电火花加工技术更深远的意义在于通过微细

电火花加工

实验名称电火花成型加工实验 一、实验目的1、使学生了解电火花成型加工机床的一般结构和基本工作原理;2、使学生掌握电火花成型加工机床各部分的功能,及机床的操作使用方法;3、使学生掌握电火花穿孔与成型加工中各种电加工工艺参数的选择,学会电极的安装、工件的装夹及找正方法;4、使学生加深对电火花成型加工技术的原理、特点及应有范围的理解。5、通过实验,督促学生观察电火花加工中极性效应和炭黑吸附效应等特有现象,并以此加深学生对电火花加工理论知识的理解。 二、实验基本原理电火花成型加工是利用工具电极和工件电极,即正、负电极之间产生脉冲性火花放电时产生的电腐蚀现象,来蚀除工件上多余的金属,以达到对工件的尺寸、形状和表面质量预定的加工要求。 如下图所示: 与线切割加工所用的钼丝工具电极不同,电火花成型加工所用的工具电极是按照工件的形状及其它要求专门制造的,其材料一般为紫铜或石墨。 三、实验基本步骤 1、实验指导教师讲解电火花成型加工实验的目的和要求,强调实验的纪律,并进行安全教育。 2、实验指导教师讲解数控电火花成型加工机床的结构、各部分的功能和操作使用方法。 3、实验指导教师讲解并演示工具电极的安装与更换、工件装夹和找正的方法,并说明此次实验属于电火花穿孔加工实验。 4、实验指导教师讲解并演示电火花穿孔加工时对加工深度分组,并说明其意义在于将整个加工过程划分成粗加工、半精加工和精加工,以达到提高加工效率和满足加工精度的要求;加工深度分组方法时对各加工深度内电规准参数选择的依据和输入方法。 5、学生在实验指导教师的指导下,开启数控电火花成型加工机床,完成零件的穿孔加工任务。 6、在机床加工过程中,实验老师提醒学生观察电火花加工的各种现象,包括火花放电状态、工作液冲油式工作方式、工作液介质过滤方式、电极在加工过程中的回退现象、负极性加工时工具电极上的炭黑吸附现象等。 7、实验指导教师讲解电火花成型加工机床用途之一:如何取断丝锥。

电火花加工工艺介绍

电火花加工工艺介绍 电火花加工是使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电,靠放电时局部、瞬时产生的高温把工件材料蚀除下来,电火花加工也有自己的分类和原理。 电火花成型加工基本原理 脉冲电源的一极接工具电极,另一极接工件电极,两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质(常用煤油或矿物油或去离子水)中。工具电极由自动进给调节装置控制,以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙(0。01~0。05mm)。当脉冲电压加到两极之间,便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿,形成放电通道。由于通道的截面积很小,放电时间极短,致使能量高度集中(10~107W/mm),放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发,以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后,经过很短的间隔时间,第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去,工具电极不断地向工件进给,它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。与此同时,总能量的一小部分也释放到工具电极上,从而造成工具损耗。 电火花加工的分类 电火花加工在电加工行业中应用最为广泛的一种加工方法,约占该行业的90%。按工具电极和工件相对运动的方式不同,大致可分为电火花成型加工、线切割加工、电火花磨削加工、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字加工等六大类。其中线切割加工占了电火花加工的60%,电火花成型加工占了30%。随着电加工工艺的蓬勃发展,线切割加工就成了先进工艺制作的标志。 线切割放电加工基本原理 线切割放电加工以铜线作为工具电极,在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V 的脉冲电压,并保持5~50um间隙,间隙中充满煤油、纯水等绝缘介质,使电极与被加工物之间发生火花放电,并彼此被消耗、腐蚀。在工件表面上电蚀出无数的小坑,通过NC控制的监测和管控,伺服机构执行,使这种放电现象均匀一致,从而达到加工物被加工,使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。

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