(数控模具设计)第章模具零件电火花加工

（数控模具设计）第章模具零件电火花加工

20XX年XX月

成都电子机械高等专科学校

教案

课程名称模具制造工艺及实训

教研室模具专业教研室

教研室模具专业教研室

第 4 章模具零件电火花加工

电火花加工是在加工过程中，利用俩极（工具电极和工件电极）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，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。

电火花加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是俩极的蚀除量不同，这种现象称为极性效应。工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。电火花放电加工按工具电极和工件的相互运动关系的不同，能够分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字等。其中，电火花穿孔成形加工和电火花线切割在模具加工中应用最广泛。

4.1 电火花加工的基础知识

4.1.1电火花加工的基本原理及必要条件

1）工具电极和工件电极之间在加工时必须保持壹定的间隙。

2）火花放电必须在壹定绝缘性能的介质中进行。

3）放电点局部区域的功率密度足够高。放电所产生的热量就足以使电极表面的局部金属瞬时熔化甚至汽化。

4）火花放电是瞬时的脉冲性放电。

5 ）在先后俩次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电蚀产物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能，以保证每次脉冲放电不在同壹点进行，避免发生局部烧伤现象，使重复性脉冲放电顺利进行

4.1.2 电火花加工的特点

1、电火花加工中，加工材料的去除是靠放电时的热作用实现的，材料的可加工性主要取决

于材料的导电特性及其热学特性，如熔点、沸点（汽化点）、比热容、热导率、电阻率等，而

几乎和其力学性能（硬度、强度）无关，因此适合于加工难以切削加工的材料。

2、放电加工中，加工工具电极和工件不直接接触，没有机械加工中的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。由于能够简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状的加工。

3、加工范围可小至几微米的小轴、孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。

4、电火花加工的局限性在于：用于导电材料的加工；壹般加工速度较慢；存在电极损耗。

4.1.3电火花加工的微观过程

1.极间介质的击穿和放电

图 4.1.4 矩形波脉冲放电时的电压（u ）和电流（i ）波形

2.能量的转换、分布和传递

3.电极材料的抛出

4.极间介质的消电离

4.1.4电火花加工常用术语和符号

1）工具电极

2）放电间隙

3）脉冲电源

4）伺服进给系统

5）工作液介质

6）电蚀产物

7）电规准电参数

8）脉冲宽度t i 5s）

9）脉冲间隔to 5s）

10）放电时间（电流脉宽）t e （声）

11）击穿延时td 5s）

12）脉冲周期t p （阴）

13 ）开路电压（空载电压）或峰值电压u i（V）

14）加工电流I（A ）

15）峰值电流i e（A）

16）正、负极性加工

17 ）放电状态

18）加工速度V w （mm 3/min ）或V m （g/min）

19）损耗速度V E（mm 3/min 或g/min ）

4.2 电火花成形加工

4.2.1 电火花成形加工机床

图4.2.1 所示的电火花成形加工机床通常包括：床身、立柱、工作台及主轴头等主机部

分；液压泵（油泵）、过滤器、各种控制阀、管道等工作液循环过滤系统；脉冲电源、伺服进给（自动进给调节）系统和其他电气系统等电源箱部分

4.2.2电火花成形加工的控制参数和主要影响因素

1、影响工件的加工速度、工具电极的损耗速度的主要因素

（1）极性效应的影响

在用短脉冲加工时，正极材料的蚀除速度大于负极材料的蚀除速度，这时工件应接正极；当

采用长脉冲加工时，质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速，到达且轰击负极表面，由于正离子的质量

大，对负极表面的轰击破坏作用强，故采用长脉冲时负极的蚀除速度要比正极大，工件应接负极。

（2）工具电极材料的影响铜钨、银钨合金等复合材料，熔点高，且且导热性好，因而电极损耗小，但也由于

成本高且机械加工比较困难，壹般只在少数的超精密电火花加工中采用。故常用的是纯铜和石墨，这俩种材

料在宽脉冲粗加工时都能实现低损耗。

铜的熔点虽然低，但其导热性好，会使电极表面保持较低温度从而减少损耗。纯铜不易产生电弧，在较困难的条件下也能实现稳定加工；精加工时比石墨电极损耗小，易于加工成精密、微细的花纹，采用精微加工能达到R a1.25 u m的表面粗糙度；用过的电极经锻造后仍可加工

为其他形状的电极，材料利用率高。但纯铜的机械加工性能不如石墨好。

石墨电极的优点是：机械加工成形容易（但不易做成精密、微细的花纹）；电火花加工的性能也很好，在长脉冲粗加工时能吸附游离的碳来补偿电极的损耗，因此目前已广泛用做型腔粗加工的电极。缺点是石墨电极容易产生电弧烧伤现象。

（3）电参数的影响

提高电蚀量和生产率的途径：

1 ）减小脉冲间隔，提高脉冲频率；

2）增加放电电流及脉冲宽度，增加单个脉冲能量。

3.影响工件加工精度的主要因素

（1）放电间隙的大小

（2 ）工具电极的损耗

4.影响工件表面质量的主要因素

（1）表面粗糙度对表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量。

（2）表面力学性能

电火花表面由于瞬间的先热胀后冷缩，因此加工后的表面存在残余拉应力，使抗疲劳强度减弱，比机械加工表面低了许多。采用回火热处理来降低残余拉应力，或进行喷丸处理把残余拉应力转化为压应力，能够提高其耐疲劳性能。

4.2.3电火花成形加工工具电极的设计和制造