电火花加工

电火花加工
电火花加工

1.电火花加工发展

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。按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征,可将电火花加工方式分为五类:利用成型工具电极,相对工件作简单进给运动的电火花成形加工;利用

轴向移动的金属丝作工具电极,工件按所需形状和尺寸作轨迹运动,以切割导电材料的电火花线切割加工;利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极,进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工;小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件;加工时无切削力;不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷;工具电极材料无须比工件材料硬;直接使用电能加工,便于实现自动化;加工后表面产生变质层,在某些应用中须进一步去除;工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。电火花加工的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,如硬质合金和淬火钢等;加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。一、电火花成形电极材料选择 从理论上讲,任何导电材料都可以做电极。不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。因此,在实际加工中,应综合考虑各个方面的因素,选择最合适的材料做电极。目前常用的电极材料有紫铜(纯铜)、黄铜、钢、石墨、铸铁、银钨合金、铜钨合金等。这些材料的性能如表3-1所示。

表3-1 电火花加工常用电极材料的性能

电极材料

电加工性能机加工性能

说 明稳定性电极损耗

钢较差中等好

在选择电规准时注意加工稳定

铸铁一般中等好为加工冷冲模时常用的电极材料

黄铜好大尚好电极损耗太大

紫铜好较大较差磨削困难,难与

模连接后同时加

石墨尚好小尚好机械强度较差,

易崩角

铜钨合金好小尚好

价格贵,在深

孔、直壁孔、硬

质合金模具加工

中使用

银钨合金好小尚好

价格贵,一般少

1)铸铁电极的特点 (1)来源充足,价格低廉,机械加工性能好,便于采用成型磨削,因此电极的尺寸精度几何形状精度及表面粗糙度等都容易保证。 (2)电极损耗和加工稳定性均较一般,容易起弧,生产率也不及铜电极。(3)是一种较常用的电极材料,多用于穿孔加工。 2)钢电极的特点。(1)来源丰富,价格便宜,具有良好的机械加工性能。(2)加工稳定性较差,电极损耗较大,生产率也较低。(3)多用于一般的穿孔加工。3)紫铜(纯铜)电极的特点(1)加工过程中稳定性好,生产率高。

(2)精加工时比石墨电极损耗小。(3)易于加工成精密、微细的花纹,采用精密加工时能达到优于1.25微米糙度。(4)因其韧性大,故机械加工性能差,磨削加工困难。(5)适宜于做电火花成型加工的精加工电极材料。4)黄铜电极的特点(1)在加工过程中稳定性好,生产率高。(2)机械加工性能尚好,它可用仿形刨加工,也可用成型磨削加工,但其磨削性能不如钢和铸铁。(3)电极损耗最大。5)石墨电极的特点(1)机加工成型容易,容易修正。(2)加工稳定性能较好,生产率高,在长脉宽、大电流加工时电极损耗小。(3)机械强度差,尖角处易崩裂。(4)适用于做电火花成型加工的粗加工电极材料。因为石墨的热胀系数小,也可作为穿孔加工的大电极材料。一、电火花ZNC—EDM加工电参数在电火花加工中,电参数的选择对加工的工艺指标起着重要作用,只有正确的选择电参数才能加工出品质优良的产品。影响电参数选择的因素主要有:电极材料、工件材料、电极体积、表面粗糙度、放电间隙、电极损耗、加工速度等。电参数选择的一般规律:1.脉宽(TA):一般来说,在峰值电流一定的条件下,脉宽越大,光洁度越差,但电极损耗越小,所以一般粗加工时选150-600:精加工时逐渐减小。2.脉间(TB):脉间增大

时,电极损耗会增大,但有利于排渣。本机设有EDM自动匹配功能,一般情况下脉间有自动匹配而定,若发现积碳严重时可将自动匹配后的脉间再加大一档。例如自动匹配后的脉间为3,就可改为4。3.高压电流(BP):高压脉冲的主要作用是形成先导击穿,有利于加工稳定和提高加工效率。一般加工时高压电流选为0-2,在加工大面积或深孔时可适当加大高压电流,以利于防积碳。高压电流加大时,电极损耗会稍有增加。4.低压电流(AP):在脉间和脉宽一定时,低压电流增大。加工速度提高,电极损耗增大。低压电流的选择应根据电极放电面积而确定,若电流密度过大,则容易产生拉弧烧伤,因此一般选择低压电流使得通过电极加工表面每平方厘米面积的电流不超过6A。5.间隙电压:粗加工时选取较低值,以利于提高加工效率:精加工时选取选取较高值,以利于排渣,一般情况下由EDM自动匹配即可。6.伺服敏感度,机头上升、下降时间一般由EDM自动匹配而定,在积碳严重时,可以减少下降时间或加大上升时间来解决。电火花加工技巧:1)适宜的排屑是保证加工稳定顺利进行的关键。一般排屑常采用在电极或工件上进行冲油(喷流)、抽油(吸流),电机与工件间侧冲油,以及利用抬刀过程进行挤压排屑等方式进行。对排屑不良的情况,如在盲孔和在电极或工件上没有冲油孔的型膛加工中,应采用定时抬刀或自适应抬刀以利于排屑。若要求表面粗糙度越小,则每分钟抬刀次数也应越多2)实现无损耗加工或低损耗加工,在启始加工时由于接触面积较小,应设定小电流进行加工,以保证电极不致受损,待电极与工件完全接触后,再逐步增加加工电流3)以降低表面粗糙度为目标时,应采用分段加工的方法,即每一段一组加工参数,后一段的加工参数使得粗糙度比前一段降低1/2,直达最重要求。4)加工极性一般采用负极性即工件接负极。三、影响电火花成形加工因素1)影响加工速度的因素(1)加工速度以3 mm/min表示。(2)增加矩形脉冲的峰值电流和脉冲宽度;减小脉间;合理选择工件材料、工作液,改善工作液循环等能提高加工速度。2)影响加工精度的因素工件的加工精度除受机床精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度影响之外,主要受放电间隙和电极损耗的影响。(1)电极损耗对加工精度的影响在电火花加工过程中,电极会受到电腐蚀而损耗,电极的不同部位,其损耗不同。(2)放电间隙对加工精度的影响①由于放电间隙的存在,使加工出的工件型孔(或型腔)尺寸和电极尺寸相比,沿加工轮廓要相差一个放电间隙(单边间隙)②实际加工过程中放电间隙是变化的,加工精度因此受到一定程度的影响。3)影响表面质量的因素脉冲宽度、峰值电流大,表面粗糙度值大。电火花加工的特点及应用1)电火花加工的特点(1)优点:① 适合于机械加工方法难于加

工的材料的加工,如淬火钢、硬质合金、耐热合金。②可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的零件,如各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件 ,小孔、深孔、窄缝等 。(2)缺点:①只能加工导电工件;②加工速度慢;③由于存在电极损耗,加工精度受限制。在电火花加工过程中,

工作液的作用是: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;对放电通道产生压缩作用;帮助电蚀产物的抛出和排除;对工件、工具的冷却作用;因而对电蚀量也有较大的影响。影响电蚀量的还有其他一些因素,如加工过程的稳定性、加工面积的大小、电极材料、电极材料瞬时熔化或气化而抛出,这些都对电蚀量有一定影响。影响加工精度的因素很多,除电火花加工机床的机械结构,机械传动以及装夹定位的误差外,影响精度的主要因素有下述几方面:恒定的侧向间隙可以不影响加工精度,但在加工过程中,有关参数不可避免地要发生变化,特别排屑条件及放电间隙中的电蚀产物浓度的变化,导致各处二次放电机会不同,造成侧向间隙的不均匀,形成斜度和不圆度。提高脉冲峰值电压和增大单个脉冲能量都会导致侧向间隙的增大,粗加工时,因脉冲电流大,脉宽大,所以侧面间隙也大;精加工时,侧面间隙较小。工具电极的损耗直接影响加工精度,损耗愈小,加工精度愈高。由于尖端部分电场强度大而出现尖端放电现象,因此尖角和棱边的工具电极损耗比较大,故影响仿形精度。脉冲电压虽高,以及单个脉冲能量愈大,影响就愈大。电火花加工的表面质量主要包括表面粗糙度、表面变质层和表面力学性能三部分。表面粗糙度主要决定于单个脉冲能量,单个脉冲能量愈大,粗糙度愈低。电火花加工后的工件表面,是脉冲放电时所形成的大量凹穴的重叠结果;电火花加工后,工件表面的物理、化学和机械能有所变化,变化层的深度与工件材料及电参数有关。单个脉冲能量愈大及脉冲宽度愈宽变化层愈深。未经淬火的钢材在电火花加工后表面有淬火现象,硬度高而耐磨。淬火经电火花加工后,表面出现二次淬火层和热影响层。由于电参数、冷却条件及材料的原来热处理不同,表面硬度有时降低,有时有不同程度的提高;加工硬质合金和金属陶瓷等硬脆材料,容易产生表面裂纹。工件材料愈脆,单个脉冲能量愈大,脉冲宽度愈宽愈容易产生裂纹。反之,则不易产生裂纹。根据不同的工件材料,合理地选择脉冲参数及工艺过程,可以妥善解决电火花加工中的表面裂纹问题。最后我将简单介绍一下电火花加工的工艺方法、分类及应用范围。

工艺方法有电火花成形加工和电火花线切割加工。电火花成形加工又分为穿孔和型腔加工两大类:穿孔是电火花加工中应用最广的一种,

常用来加工冷冲模、拉丝模、喷嘴、喷丝孔等;型腔加工是对锻模、

压铸模、挤压模、胶木和塑料压模等型腔加工及整体式叶轮、叶片等

曲面零件的加工。线切割加工是利用一根运动着的细金属丝(直径从

0.02-0.3mm的钼丝或黄铜丝)作工具电极,并在金属丝与工件间通

以脉冲电流,使工件产生电蚀而进行切割加工。由于生产发展的需

要,除上述两种方法外,先后出现了许多形式的电火花加工方法,主

要有:电火花磨削、电火花铣削和电火花共轭回转加工等诸多方法,

可用于加工精度及表面粗糙度要求较高的小孔、外圆和小模数滚刀

等。利用工具电极和工件在气体介质中进行放电的办法来强化刀具、

量具和模具的刃口,还可以在各种金属工具和产品上打印标记和图

形。多孔加工,用许多黄铜丝组成的刷子电极,一次可加工数万个小

孔。次外,还扩展到对半导体材料和非导体材料的加工,如加工锗、硅、金刚石及各种人造宝石等。(2)电参数调节不正确对放电稳定产生不良影响。电参数使用不正确是产生放电不稳定现象的主要原因。

电规准主要由电流、脉冲宽度、脉冲间隙三大电参数组成。使用过大

的电流,过大的脉冲宽度,过小的脉冲间隙是电参数调节不合理产生

放电不稳定现象的主要原因。三者应根据加工中的稳定性和加工的工

艺指标要求来具体设定选择。在放电不稳定的情况下,首先考虑增大

脉冲间隙,可以使加工保证消电离,改善排屑状况,对工艺指标影响

也不大。其次考虑减小脉冲宽度,过大的脉冲宽度使加工中短时内放

电次数过多,加工中来不及消电离,易产生烧弧。加工中其它参数也

很重要。像直接影响排屑效果的抬刀速度、放电时间、抬刀高度等参

数。放电不稳定的情况下应加快抬刀速度,减少放电时间,增大抬刀

高度。处理电参数时应特别注意粗加工与精加工中放电稳定性的差

别。粗加工中由于放电能量大,火花间隙大,排屑效果好,往往能实

现较稳定的加工,精加工则恰恰相反,容易出现放电不稳定现象。所

以对精加工应特别加以监控。加工的极性应正确,如果在通常加工中

误使用负极性(电极为负极)加工,也会发生放电不稳定的现象,根本

无法加工下去,应将加工极性改过来。加工特点成型电极放电加工,

无宏观切削力2.电极相对工件做简单或复杂的运动3.工件与电极之间

的相对位置可手动控制或自动控制4.加工一般浸在煤油中进行5.一般

只能用于加工金属等导电材料,只有在特定条件下才能加工半导体和

非导电体材料6.加工速度一般较慢,效率较低,且最小角部半径有限

制加工特点应用范围1.高硬脆材料2.各种导电材料的复杂表面3.微细

结构和形状4高精度加工5.高表面质量加工工作液使用要点 1.闪点尽

量高的前提下,粘度要低。电极与工件之间不易产生金属或石墨颗粒对工件表面的二次放电,这样一方面能提高表面的粗糙度,又能相对防止电极积炭率2.为提高放电的均匀、稳定,加工精度,加工速度,可采用工作液混粉(硅粉、铬粉等)的工艺方法。 3.按照工作液的使用寿命定期更换。4.严格控制工作液高度。5.根据加工要求选择冲液、抽液方式,并合理设置工作液压力。工作液一、对工作液的要求:要求低粘度,高闪火点、高沸点,绝缘性好,安全,对加工件不污染、不腐蚀,氧化安全性要好,寿命长,价格便宜。二、工作液的种类:常用电火花加工专用油(七十年代至八十年代),合成型、高速型和混合性电火花加工液(八十年代到九十年代开始)。三、工作液使用要点: 1.闪点尽量高的前提下,粘度要低。电极与工件之间不易产生金属或石墨颗粒对工件表面的二次放电,这样一方面能提高表面的粗糙度,又能相对防止电极积炭率2.为提高放电的均匀、稳定,加工精度,加工速度,可采用工作液混粉(硅粉、铬粉等)的工艺方法。 3.按照工作液的使用寿命定期更换。4.严格控制工作液高度。 5.根据加工要求选择冲液、抽液方式,并合理设置工作液压力。

本文通过对各类电火花加工电极材料进行及其对加工效果、电极损耗和生产率的影响进行了详细的分析,提出了在实际加工中合理选取电极材

料的原则,对进一步提高加工质量具有一定意义。摘要:本文通过对各

类电火花加工电极材料进行及其对加工效果、电极损耗和生产率的影响

进行了详细的分析,提出了在实际加工中合理选取电极材料的原则,对

进一步提高加工质量具有一定意义。关键词:模具制造;电火花;电

极;材料电极材料的选取直接关系到放电加工的效果,在很大程度上,

材料的选取是否恰当,决定了放电速度、加工精度以及表面粗糙度的最

终情况。应根据不同类型模具的实际需求,有针对性地对材料进行选择

使用。1 电极材料的加工性能及特点电火花加工型腔常用的电极材料主要有紫铜、石墨,特殊情况下也可采用铜钨合金与银钨合金材料。下文

对这几种电极材料的加工性能及特点作介绍。1.1 紫铜紫铜是目前在电加工领域应用最多的电极材料。紫铜材料塑性好,可机械加工成形、锻

造成形、电铸成形及电火花线切割成形等,能制成各种复杂的电极形

状,但难于磨削加工。用于电火花加工的紫铜必须是无杂质的电解铜,

最好经过锻打。紫铜加工稳定性好,在电火花加工过程中,物理性能稳定,能比较容易获得稳定的加工状态,不容易产生电弧等不良现象,在

较困难的条件下也能稳定加工。精加工中采用低损规准可获得轮廓清晰

的型腔,因组织结构致密,加工表面光洁度高,配合一定的工艺手段和电源后,表面加工粗糙度可达Ra0.025μm的镜面超光加工。但因本身材料熔点低(1083℃),不宜承受较大的电流密度,一般不能超过30A电流的加工,否则会使电极表面严重受损、龟裂,影响加工效果。紫铜热膨胀系数较大,在加工深窄筋位部分,较大电流下产生的局部高温很容易使电极发生变形。紫铜电极通常采用低损耗的加工条件,由于低损耗加工的平均电流较小,其生产率不高,故常对工件进行预加工。紫铜电极可适合较高精度模具的电火花加工,像加工中、小型型腔,花纹图案,细微部位等均非常合适。1.2石墨石墨也是模具制造中常用的电极材料。近年来,由于国内外石墨生产企业大力推广EDM用的石墨,石墨的优越性逐渐被大家所认识和接受,越来越多地把它当作电极材料使用。石墨的机械加工性能优良,其切削阻力小,容易磨削,很容易制造成形,无加工毛刺。密度小,只有铜的1/5,电极制作和准备作业容易。石墨电极的制作有专门的石墨CNC高速加工机,CNC加工速度快,对于超高(50㎜-90㎜)、超薄(0.2㎜-0.5㎜)的电极,加工时不易变形;做成整体电极时,存在种种隐性清角,由于石墨易修整的特性,使这一难题很容易得到解决;对石墨的切削加工中,刀具很容易磨损,一般建议用硬质合金或金刚石涂层的刀具,在粗加工时刀具可直接在工件上下刀,精加工易发生崩角、碎裂的现象,常采用轻刀快走的方式加工,切削深度可小于0.2㎜;石墨电极CNC加工时产生的灰尘比较大,粉尘有毒性,这就要求机床应有相应的处理装置,机床密封性要好;在加工前将石墨在煤油中浸泡一段时间也是防止加工崩角、减少粉尘的方法。随着石墨材料制作工艺的不断完善,高新技术的发展,多种石墨材料可满足不同的加工需求。石墨电极材料选择的依据有很多种,但主要有以下四个标准直接决定着材料的使用性能:(1)材料的平均颗粒直径。材料的平均颗粒直径直接影响到材料放电的状况。平均颗粒越小,材料的放电越均匀,放电状况越稳定,表面质量越好,损耗情况越小。对于精度要求不高的模具,可使用颗粒较粗的材料,对于精度要求较高的模具,推荐使用平均颗粒在4μm以下的材料。(2)材料的抗折强度。材料的抗折强度是材料强度的直接体现,显示材料内部结构的紧密程度。强度高的材料,其放电的耐损耗性能相对较好,对于精度要求高的电极,尽可能选择强度较好的材料。(3)材料的肖氏硬度。在特种石墨行业中,通用的硬度检验标准是肖氏硬度测量。据测试,石墨的硬度比金属材料还要高,由于其较高的硬度,在切削时,刀具的损耗比切削金属还要大些,与此同时,硬度高的石墨材料在放电损耗方面的控制比较优秀。(4)材料的固有电阻率。根据材料的特性统计,如果材料的平均颗粒相同,电阻率较大的放电速度会比电阻率小的慢。对于同等

平均颗粒的材料,其强度和硬度也会相应略低于电阻率高的材料。即放电的速度、损耗会有所不同。因此根据实际应用的需要选择材料非常重要。综上所述,石墨电极特别适用于加工蚀除量较大的型腔,在大面积加工情况下能实现低损耗、高速粗加工,像在大型塑料模具、锻模、压铸模等模具的电火花加工中可发挥其独特的加工优势。石墨材料的电极因其重量轻,常用于大型电极的制造,热变形小,是用于加工精度要求高的深窄缝条的首选材料。1.3 铜钨合金与银钨合金铜钨合金与银钨合金类电极材料在通常加工中很少采用,只有在高精密模具及一些特殊场合的电火花加工中才常被采用。铜钨合金与银钨合金类电极材料它的强度和硬度高,密度大,熔点将近3400℃,由于含钨量高,可以有效地抵御电火花加工时的损耗,能保证极低的电极损耗,在极困难的加工条件下也能实现稳定的加工,能加工出高品位的表面。其电极制造采用机械加工较容易成形。缺点是其价格昂贵,材料来源困难。加工电子接插件类高精度模具时,对细微部分的形状(如深长直壁孔、复杂小型腔)要求很严格,这就要求加工中电极的损耗必须极小,选用铜钨合金与银钨合金类材料来制造工具电极是加工技术的基本要求。铜钨合金与银钨合金类电极也适合用来加工普通电极难以加工的金属工件,铜钨电极针对钨钢,高碳钢,耐高温超硬合金金属,因普通电极损耗大,速度慢,铜钨电极是首选材料,注射模具中铍铜镶件的电火花加工也非常适合采用铜钨合金。银钨电极是电极中的极品,一般加工设备及刀具很难加工出高光洁度的电极,用此电极修普通电极能达到最佳光洁度,从而使模具达到非常高的精度2电极材料选择的综合考虑如何能够应用有限的资源提高产值?如何在同等情况下节省时间、费用与能源?选择电极材料时,应综合考虑各方面的因素,对各种电极材料作出对比,合理选择电极材料。

2.1 电极材料必须具备的特点在电火花加工的过程中,电极用来传输电脉冲,蚀除工件材料。电极材料必须具有导电性能良好、损耗小、加工成形容易、加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格更便宜等特点。表3-1为各种电极材料的特点。

2.2 电极材料的选择原则合理选择电极材料,可以从下列方面进行考虑:电极是否容易加工成形;电极的放电加工性能如何;加工精度、表面质量如何;电极材料的成本是否合理;电极的重量如何。在很多情况下,选择不同的电极材料各有其优劣之处,这就要求抓住加工的关键要素。如果进行高精度加工,那就要抛弃电极材料成本的考虑,如果要求进行高速加工,那就要将加工精度要求放低。很多企业在选择电极材料上,根本就不作考虑,大小电极一律习惯选用紫铜,这种做法在通常加工中不会发现其弊端,但在极限加工中就明显存在问题,影响加工效

果,在精细加工中就往往会埋怨机床损耗太大,需要采用很多个电极进行加工,大型电极也选用紫铜,致使加工所耗时间很多。2.3 电极材料选择的优化方案即使是同一工件的加工,不同加工部位的精度要求都是不一样的。选择电极材料在保证加工精度的前提下,应以大幅提高加工效率为目的。高精度部位的加工可选用铜作为粗加工电极材料,选用铜钨合金作为精加工材料;较高精度部位的加工粗精加工均可选用铜材料;一般加工可用石墨作为粗加工材料,精加工选用铜材料或者石墨也可以;精度要求不高的情况下,粗精加工均选用石墨。这里的优化方案还是强调、充分利用了石墨电极加工速度快的特点。

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、

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

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

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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。

电火花加工技术教案

天津工程师范学院 精密数控电火花加工技术 机械制造技能实训基地

第一部分基础知识 一、电火花加工:在加工过程中,使工具和工件之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。 二、电火花加工的原理:基于工件和工具(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,以达到对零件的尺寸、形状及表面预定的加工要 求。 三、加工条件: 1、必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙。 2、火花放电必须使瞬时的脉冲性放电,放电延续一段时间后,需停歇一段时 间。 3、火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行。 四、电火花加工的机理: 1、极间介质的电离、击穿、形成放电通道 2、介质热分解、电极材料熔化、气体热膨胀 3、电极材料的抛出 4、极间介质的消电离 五、电火花加工的一些基本规律: 1、影响材料放电腐蚀的主要因素 2、电火花加工的加工速度和工具的损耗速度 3、影响加工精度的主要因素 4、电火花加工的表面质量:( 1)表面粗糙度( 2)表面变质层( 3)表面力 学性能 六、基本术语: 1、工具电极 2 、放电间隙 3 、脉冲电源 4 、工作液介质 5、电蚀产物 6 、电规准 7 、脉冲宽度 8 、脉冲间隔 9、放电时间 10 、峰值电压 11 、加工点流 12 、短路电流 13、峰值电流 14 、 短路峰值电流 七、主要用途及使用范围:采用紫铜、石墨、钢、铜钨合金等电极材料,能对碳素钢、工具钢、淬火钢、硬质合金及其它高硬度金属材料进行放电加工,可加工冲压模(落料模、复合模、级进模等),型腔模(精锻模、压铸模、压延模、注塑模等)以及各种零件的坐标孔及复杂的异形曲面,还 可以加工0.1mm以上的小孔和0.2mm以上的窄缝。广泛应用于电机、仪表、汽车、航天、轻工、军工、模具等行业。 八、机床的组成部分:由主机、工作油箱、脉冲电源柜等部分组成。

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

电火花加工技术概述

电火花加工技术概述-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

《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

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

【教学课题】电火花加工的原理、特点及分类【教学目的】1)、重点掌握

【教学课题】电火花加工的原理、特点及分类 【教学目的】: 1)、重点掌握电火花加工的物理本质; 2)、掌握电火花线切割、成形加工的异同点。 3)、熟悉电火花加工的特点及其适用范围; 【教学重点及难点】:电火花加工中一次放电现象所经过的过程 【教学方法】:讲授、多媒体辅助教学等 【教学准备】:多媒体课件 【教学过程设想】: 1、导入新课: 通过电火花产品演示导入(提高学生学习的主动性、积极性及好奇心)2、讲授新课: 讲授电火花的基本原理和基本工作过程后,播放电火花工作的全过程,进一步熟悉电火花加工的原理。同时可使静态、抽象的概念动态、具体、直观化,进一步提高学生的学习兴趣。 3、突破难点: 电火花加工中一次放电现象所经过的过程是本节的重点,通过多媒体播放,ppt课件展示讲解让学生掌握电火花加工的工作过程和原理。 4、知识拓展: 课前布置学生查阅资料了解电火花加工及其应用领域,了解目前制造业的最新加工手段。让学生以小组为单位查阅资料,课堂分享。一次培养学生的自主学习能力,查阅资料能力,协作工作能力。

【教学时间】:1课时 【教学过程】 1.请一个小组展示收集的电火花加工零件,并做简单介绍。 引出问题:什么是电火花加工? 2.新课讲授 电火花加工(Electrical Discharge Machining,简称EDM)是通过工件和工具电极间的放电而有控制地去除工件材料,以及使材料变形、改变性能的特种加工。其中成形加工适用于各种孔、槽模具,还可刻字、表面强化等;切割加工适用于各种冲模、粉末冶金模及工件,各种样板、磁钢及硅钢片的冲片,钼、钨、半导体或贵重金属。(ppt课件) 播放电火花加工视频(完整的加工过程,) 基本原理 一次电火花放电所经历的过程: 电离—放电—热膨胀—抛金属—消电离 图1-1 1—工件;2—脉冲电源;3—自动进给装置 4—工具电极;5—工作液;6—过滤器;7—泵(ppt课件)

精密加工技术_电火花加工现状与发展

电火花加工现状与发展 张杰 (上海理工大学机械工程学院,上海) 摘要:首先简要地说明了电火花加工的原理、特点、分类和其在机械制造领域内的应用,继而详细地论述了近年来电火花加工的国内外研究现状,最后通过对一些资料的查阅对电火花加工的发展方向以及进一步深入研究时所需要注意的问题进行了初步的探讨。 关键词:电火花加工,电火花成形加工,电火花线切割加工,发展现状,发展方向Present Situation and Development of EDM ZhangJie (School of Mechanical Engineering ,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai) Abstract : The principles ,features ,classifications of EDM and its applications in the fields of mechanical manufacturing are briefly stated, and then the research at home and abroad are presented in detail . Finally ,by the reference of several documents, some problems in need of a further investigation are proposed . Key words :EDM, Electric spark forming, wire-cut electrical discharge machining,present situation, future direction. 1.概述 电火花加工是特种加工的一种。早在前苏联,拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时,发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉,从而开创和发明了电火花加工方法。 1.1电火花加工原理

电火花加工工艺方法分类

按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同,大致可分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、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六大类。前五类属电火花成形、尺寸加工,是用于改变零件形状或尺寸的加工方法;后者则属表面加工方法,用于改善或改变零件表面性质。以上以电火花穿孔成形加工和电火花线切割应用最为广泛。下表所列为总的分类情况及各类加工方法的主要特点和用途。电火花加工工艺方法分类 类别工艺方法特点用途备注 1 电火花穿孔成形加工 (1)、工具和工件间主要只有一个相对的伺服进给运动 (2)、工具为成形电极、与被加工表面有相同的截面和相应的形状 3.穿孔加工:加工各种冲模、挤压模、粉末冶金模、各种异形孔及微孔等 4.型腔加工:加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件 5.约占电火花机床总数的30%,典型机床有D7125,D7140等电火花穿孔成形机床 2 电火花线切割加工 (1)、工具电极为顺电极丝轴线垂直移动着的线状电极 (2)、工具与工件在两个水平方向同时有相对伺服进给运动 3、切割各种冲模和具有直纹面的零件 4 、下料、截割和窄缝加工 5.约占电火花机床总数的60%,典型机床有DK7725,DK7740数控电火花线切割机床 3 电火花内孔、外圆和成形磨削 1、工具与工件有相对的旋转运动 2、工具与工件间有径向和轴向的进给运动 3、加工高精度、表面粗糙度值小的小孔,如拉丝模、挤压模、微型轴承内环、钻套等 4、加工外圆、小模数滚刀等 5.约占电火花机床总数的3%,典型机床有D6310电火花小孔内圆磨床等 4 电火花同步共轭回转加工 1、成形工具与工件均作旋转运动,但二者角速度相等或成整数倍,相对应接近的放电点可有切向相对运动速度 2、工具相对工件可作纵、横向进给运动 3.以同步回转、展成回转、倍角速度回转等不同方式,加工各种复杂型面的零件,如高精度的异形齿轮,精密螺纹环规,高精度、高对称度、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等 4.约占电火花机床总数不足1%,典型机床有JN-2,JN-8内外螺纹加工机床 5 电火花高速小孔加工 1、采用细管(>Φ0.3mm)电极,管内冲入高压水基工作液 2、细管电极旋转 3、穿孔速度很高(30~60mm/min) 5、线切割穿丝预孔 6、深径比很大的小孔,如喷嘴等 7.约占电火花机床总数的2%,典型机床有D703G电火花高速小孔加工机床 6 电火花表面强化、刻字 1、工具在工件表面上振动,在空气中放火花 2、工具相对工件移动 3、模具刃口,刀、量具刃口表面强化和镀覆 4、电火花刻字、打印记

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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