电火花加工工艺规律
第三章 电火花加工工艺规律3
第三章 电火花加工工艺规律3.1 电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：1．工具电极电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。
由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。
图3-1 电火花加工示意图2．放电间隙放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它的大小一般在0.01～0.5 mm 之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。
3．脉冲宽度ti(μs)脉冲宽度简称脉宽(也常用ON 、TON 等符号表示)，是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间(如图3-2所示)。
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。
一般来说，粗加工时可用较大的脉宽，精加工时只能用较小的脉宽。
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形4．脉冲间隔to(μs))脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF 、TOFF 表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。
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，烧伤电极和工件；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。
5．放电时间(电流脉宽)te(μs)21—工具电极；2—工件；3—脉冲电源；4—伺服进给系统放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一个击穿延时td 。
ti 和te 对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te 。
6．击穿延时t d (μs)从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延续时间t d ，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间t d 称为击穿延时(见图3-2)。
击穿延时t d 与平均放电间隙的大小有关，工具欠进给时，平均放电间隙变大，平均击穿延时t d 就大；反之，工具过进给时，放电间隙变小，t d 也就小。
7．脉冲周期t P (μs)一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为脉冲周期，显然t P =t i +t o (见图3-2)。
电火花加工工艺规律课件
目录
• 电火花加工原理 • 电火花加工的工艺参数 • 电火花加工的特性和应用 • 电火花加工的工艺规律和影响因素 • 电火花加工的实践操作和注意事项
01
电火花加工原理
电火花放电现象
01 定义
电火花放电现象是电极间瞬间导通，同时伴随着 大量热能、光能、声能等释放的现象。
02 产生条件
工件进给速度
工件进给速度越快，加工效率越高， 但过快的进给速度可能导致电极与工 件接触不良，影响加工效果。
加工面积和深度
加工面积
加工面积越大，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液。
加工深度
加工深度越深，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液，同时需要调整工艺参数，确保加工稳定性 和精度。
工作液的选择与使用
工作液在电火花加工中起到冷却、排屑和绝缘的作用。根 据具体的加工要求和条件，选用合适的工作液可以提高加 工效率和表面质量。
电火花加工的实践操作和注
05
意事项
电火花加工的实践操作流程
准备工具和材料
根据加工需求选择合适的工具和材料，如电 极、工件、工作液等。
安装工具和工件
将电极和工作件安装在电火花机床上，确保安 装牢固。
02 铜电极
适用于加工有色金属，如铝、铜等，具有较好的 导电性和加工精度。
03 硬质合金电极
适用于加工高硬度材料，如硬质合金，具有较高 的电极损耗率和加工效率。
脉冲宽度和脉冲间隔
脉冲宽度
决定单个脉冲的能量，脉冲宽度越大，单个脉冲的能量越大，加工效率越高，但电极损耗也越 大。
脉冲间隔
决定脉冲的频率，脉冲间隔越小，脉冲频率越高，加工效率越高，但电极损耗也越大。
02-3-2电火花加工基本工艺规律(一)
第三章 电火花加工
◎极性效应的影响 当脉宽ti小于某一数值
时，正极性损耗小于负极 性损耗；反之，当脉宽ti大 于某一数值时，负极性损 耗小于正极性损耗。
负极性加工，脉宽大于120μS，电极相对损耗小于1。 正极性加工，电极的相对损耗都难低于10％。
第三章 电火花加工
◎吸附效应 煤油等碳氢化合物作工作液时，在放电过程中发生热
第三章 电火花加工
◎排屑条件的影响 加工过程中会不断产生气体、金属屑末和碳黑等，不及 时排除，加工稳定性不好，加工速度降低 为便于排屑，采用冲油(或抽油)和电极抬起。
第三章 电火花加工
◎工件材料的影响 取决于工件材料的物理性能(熔点、沸点、比热、 导热系数、熔化热和汽化热等)。 工件材料的熔点、沸点越高，比热、熔化热和气 化热越大，加工速度越低，越难加工。加工硬质合金 钢比加工碳素钢的速度要低40～60％。 导热系数高工件，热量散失快，加工速度也低。
400 300
t＝i 1000s
200
ti＝ 200s
100
ti＝ 50s
0 10 20 30 40 50 60 i^e / A
峰值电流与加工速度的关系曲线
第三章 电火花加工
◆非电参数的影响
vw / (mm3 / min)
◎加工面积的影响
ti＝ 1200s
加工面积较大，对加工速度 300
i^e＝ 48 A
第三章 电火花加工
影响加工速度的因素分电参数和非电参数两大类。 ◆电规准的影响 电火花加工时选用的电加工参数，主要有脉冲宽度 ti(μs)、脉冲间隙to(μs)及峰值电流Ip等参数。
3.2.3和3.2.4 电火花加工工艺规律
现代制造技术
（2）放电间隙的大小。 尤其是对复杂形状的加工表面，棱角部位电场强度分布不均，
间隙越大，仿形的逼真度越差，影响越严重。 减少尺寸加工误差措施： 应该采用较小的加工规准，缩小放电间隙；另外，还必须
尽可能使加工过程稳定。
现代制造技术
（3）工具电极的损耗。
电极
工具电极的损耗对尺寸精度和形状精度都工 有件 影响。
3、影响加工精度的主要因素
（1）放电间隙的一致性。 由于工具电极与工件之间存在着一定的放电间隙，因此工件 的尺寸、形状与工具并不一致。 如果加工过程中放电间隙能保持不变，则可以通过修正工 具电极的尺寸对放电间隙引起的误差进行补偿，以获得较高的 加工精度。
然而，放电间隙的大小实际上是变化的，从而影响了加工 精度。
充分利用极性效应目的：最大限度地提高工件的蚀除量， 降低工具电极的损耗。
加工极性的选择 脉宽较宽时，负极性加工。 脉宽较窄是，正极性加工。
现代制造技术
• 电火花加工一般都采用单向脉冲电源。 • 当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的 极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗。
现代制造技术
2）电规准电参数
2）电规准电参数 3）金属材料的热学常数 4）工作液 5）其他因素
现代制造技术
1）极性效应 定义：由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫 做极性效应。 加工极性种类： “正极性”加工：把工件接脉冲电源的正极（工具电极接 负极）时， “负极性”加工，又称“反极性”加工：工件接脉冲电源的 负极（工具电极接正极）时，
过于集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少现代制造技术
3）金属材料的热学常数 金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热越高，电 蚀量将越少，越难加工。 比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。 熔化热：单位质量的固态物质熔化成同温度的液态物质 所吸收的热量。 汽化热：单位质量的液态物质蒸发成同温度的气体物质 所吸收的热量。 热导率较大的金属，会将瞬时产生的热量传导散失到其他 部位，因而降低了本身的蚀除量。
电火花成形加工的基本规律
模具制造工艺学
影响加工速度的主要因素
▪ 工件材料的热学常数对加工速度的影响
所谓热学常数是指熔点、沸点、热导率、比热容、熔化热、汽 化热等，其中前三者对电蚀量影响较大。
每次脉冲放电时，通道内及正、负电极放电点瞬间分别获得大 量热能，除了一部分由于热传导散失到电极其他部分和工作液中外， 大部分热能消耗在金属的熔化、汽化过程中。
影响电极相对损耗的主要因素
▪ 电极损耗分为绝对损耗和相对损耗，绝对损耗是指单位时间内 工具电极损耗的长度、重量或体积，即长度绝对损耗。重量绝对损 耗或体积绝对损耗。相对损耗是指工具电极的绝对损耗与加工速度 的百分比，即得到长度相对损耗、重量相对损耗或体积相对损耗。
影响电极相对损耗的主要因素
▪ 正确选用电极材料
影响加工速度的主要因素
▪ 排屑条件对加工速度的影响
▪ 在电火花加工过程中，极间局部区域电蚀产物过高，加之放电 引起的温度升高，常会影响加工过程的稳定性，以致破坏正常的火 花放电，使加工速度降低，甚至无法继续加工。
影响加工精度的主要因素
尺寸精度 电火花加工时，工具电极与工件之间都存在一定的放电间隙，
影响加工表面质量的主要因素
▪ 表面变质层
由于电火花放电的瞬时高温和液体介质的冷却作用，使工件加 工表面产生了一层与原来材料组织不同的变质层。变质层包括表面 的熔融再凝固层（熔化层）及能 电火花加工后表面层的硬度一般均比较高，但对某些淬火钢，
也可能稍低于基体硬度。对未淬火钢，特别是原来含碳量低的钢， 热影响层的硬度都比基体材料高；对淬火钢，热影响层中的再淬火 区硬度稍高或接近于基体硬度，而回火区的硬度比基体低，高温回 火区又比低温回火区的硬度低。
1 斜度。电火花加工时侧面产生斜度，使上端尺寸大而底端尺寸小。 这是由于二次放电和电极损耗而产生的，
电火花加工工艺流程
4.工作液对电蚀量的影响 工作液的作用： 1）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；
2）对放电通道产生压缩作用； 3）帮助电蚀产物的抛出和排除； 4）对工具、工件产生冷却作用，因而对电蚀量也有 较大的影响
介质性能好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电 通道，提高放电的能量密度，强化电蚀产物的抛出效应， 但粘度大不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。
2.热影响层 位于熔化层和机体之
间，只受热的影响而没有 晶相组织的变化，它与机 体没有明显的界限，对未 淬火钢主要是产生淬火区
3.显微裂纹
加工表面层受高温作用后又迅速冷却而产生残余拉 应力。在脉冲能量较大时，表面层甚至出现细微裂纹， 裂纹主要产生熔化层，只有脉冲能量很大时才扩展到热 影响层，不同的材料对裂纹的敏感性也不同，硬淬材料 容易产生裂纹，脉冲能量越大，显微裂纹越宽越深，脉 冲能量很小时，一般不会出现显微裂纹。
qa KaWM ft
va
qa t
KaWm
f
Qa——电极在某段时间内的总蚀除量；
Va——电极的蚀除速度；
WM——单个脉冲能量; Φ——有效脉冲利用率 F——脉冲频率
单个脉冲放电能量为：
WM
te u(t)i(t)dt
0
te---单个脉冲实际放电时间(S); U(t)---放电间隙中随时间而变化的电压（V）； i(t)---放电间隙中随时间而变化的电流（A）；
热导率越大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传 导散失到其他部位，因而降低了本身的蚀除量。
单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值越小，脉冲宽度越 长，散失的热量也越多
若脉冲宽度越短，脉冲电流幅值越大，由于热量过于 集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少，但抛出 的金属中气化部分比例增大，多耗用不少气化热，电蚀 量也会降低
电火花加工工艺规律
电火花加工工艺规律
1、电火花加工的异常放电
异常放电形式
异常放电产生的原因
2、表面变质层
表面变质层的产生
表面变质层对加工结果的影响
3、电蚀产物
电蚀产物的种类
电蚀产物的危害
电蚀产物的排除
4、电极耗损
电极材料和电火花工作液
1、电极材料
2、电火花工作液
（1）电火花工作液的主要作用
（2）电火花工作液的种类及特性
选择加工规准
1、电规准及其对加工的影响
（1）电规准的重要参数是：
①脉冲宽度Ton，又称持续放电时间。
②脉冲间隔了Toff，又称放电停歇时间。
③脉冲峰值电流Tp，正常放电时的脉冲电流幅值。
除此之外，以下几个参数对加工也有一定影响：
①击穿电压，每个脉冲放电的起始电压。
②脉冲放电波形，分为空载波形和放电波形。
③放电脉冲的前后沿，即电流的上升梯度和下降梯度di/dt。
④平均加工电流Im，放电时的间隙平均电流。
⑤单个脉冲能量，每个脉冲的能量，通常以Ip×Ton计。
⑥脉宽峰值比，即Ton/Ip。
大多数脉冲电源输出的放电脉冲是固定的(Ton、Toff、Ip)，改变参数要人工调节。
适应控制的脉冲电源则可以根据加工状态的不同，自动调节Ton、Toff、Ip中的一个或全部。
（2）电规准对加工的影响
•2、正确选择加工规准
•为了能正确选择电火花加工参数规准，人们根据工具电极、工件材料、加工极性、脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电
流等主要参数对主要工艺指标的影响，预先制定工艺曲线
图表，以此来选择电火花加工的规准。
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。
第四章 电火花加工
3.“二次放电”。
电火花加工时，工具电极与工件之间存在着一定的放电间隙，如果加工过程 中放电间隙能保持不变，则可以通过修正工具电极的尺寸，对放电间隙进行 补偿，以获得较高的加工精度。然而，放电间隙的大小实际上是变化的，影 响着加工精度。除此之外，间隙大小对加工精度也有影响，尤其对复杂形状 的加工表面、棱角部位电场强度分布不均，间隙越大，影响越严重。因此， 应缩小放电间隙，这样不但能提高仿形精度，而且放电间隙越小，可能产生 的间隙变化量也越小；另外还必须尽可能使加工过程稳定。
微细加工
影响电极损耗的主要因素
1.极性效应：根据工件所接电源极性命名 精加工通常采用正极性短脉冲；粗加工通常采用负极性长脉冲 2.吸附效应：金属碳化物微粒在电场作用下形成带负电碳胶粒，在 一定条件下吸附在正极表面，俗称炭黑膜。 可以保护和补偿电极，降低电极损耗：负极性加工。 峰值电流和频率一定时，黑膜厚度随脉宽增加而增加
微细加工 热影响层介于熔化凝固层和基体之间。热影响层的金属材料
并没有熔化，只是受到高温的影响，使材料的金相组织发生了
变化，它和基体材料之间并没有明显的界限。热影响层中靠近 熔化凝固层部分，由于受到高温作用并迅速冷却，形成淬火区，
其厚度与具体条件有关，一般为2～3倍的Rmax 。显微裂纹一般
仅在熔化层内出现，只有在脉冲很大情况下才有可能扩展到热 影响层。 表面变质层的形成导致电火花加工表面力学性能的改变，通 常硬度和耐磨性能提高，而抗疲劳性能下降。要提高表面完整 性，必须设法减小表面变质层的厚度。
微细加工
3.3自动进给调节系统
1.自动进给调节系统的作用和分类
自动进给调节系统的作用是维持某一稳定的放电间 隙S，保证电火花加工正常而稳定地进行，获得较好 的加工效果。对自动进给调节系统的基本要求是： 1）有较广的速度调节跟踪范围。2）有足够的灵敏 度和快速性。3）有必要的稳定性。4）有足够大的空 载进给速度和短路回退速度。
电火花加工工艺规律
3.3 电火花加工工艺规律 3.3.3影响表面粗糙度的因素
脉冲宽度TON ：峰值电流一定时，脉冲宽度越大，表面粗糙
度越差。
峰值电流IP ：脉冲宽度一定时，峰值电流越大，表面粗糙度
越差。
材料的熔点：熔点高的材料粗糙度值相对小
工作液的干净度：工作液杂质多，降低表面粗糙度. 电极的表面粗糙度： 工件侧边的表面粗糙度值比端面小
3.3 电火花加工工艺规律 ２.非电参数对电极损耗的影响
加工面积的影响
面积 效应
3.3 电火花加工工艺规律
抽油或冲油的影响
3.3 电火花加工工艺规律
电极的形状和尺寸的影响
3.3 电火花加工工艺规律
工具电极材料的影响
损耗的大致顺序如下： 银钨合金 < 铜钨合金 < 石墨(粗规准) < 紫铜 < 钢 < 铸铁 < 黄铜 < 铝。
碳素层生成条件
影响覆盖效应的因素
■要有足够高的温度。 ■要有足够多的电蚀产物， 尤其是介质的热解产物—— 碳粒子。 ■要有足够的时间，以便在 这一表面上形成一定厚度的 碳素层。 ■一般采用负极性加工，因 为碳素层易在阳极表面生成。 ■必须在油类介质中加工。
■脉冲参数与波形的影响。 ■电极对材料的影响。 ■工作液的影响。 ■工艺条件的影响。
ti＝ 1200s
0.2 0 100 200 300 400 500 600
。
to /s
3.3 电火花加工工艺规律
加工极性的影响
/%
100 50 30
电 极 —Cu 工 件 —T10A iˆe＝ 48 A
正极性
10 5.0
3.0
负极性
1.0
0.1 0 1 5 10 20 50 2005001000 ti /s
电火花 加工工艺规律
极
性
电极材料
常用电极材料中黄铜的损耗最大，紫铜、铸铁、钢次之， 石墨和铜钨、银钨合金较小。紫铜在一定的电规准和工艺条 件下，也可以得到低损耗加工
石墨做粗加工电极， 紫铜做精加工电极
工件材料
加工硬质合金工件时电极损耗比钢工件大
用高压脉冲加工或用 水作工作液，在一定条 件下可降低损耗
工 作 液
常用的煤油、机油获得低损耗加工需具备一定的工艺条件； 水和水溶液比煤油容易实现低损耗加工(在一定条件下)， 如硬 质合金工件的低损耗加工，黄铜和钢电极的低损耗加工
①电火花加工表面粗糙度随单个脉冲能量的增
加而增大。
②当峰值电流一定时，脉冲宽度越大，单个脉
冲的能量就大，放电腐蚀的凹坑也越大、越深， 所以表面粗糙度就越差。
③在脉冲宽度一定的条件下，随着峰值电流的
增加，单个脉冲能量也增加，表面粗糙度就变 差。
④在一定的脉冲能量下，不同的工件电极材料
表面粗糙度值大小不同，熔点高的材料表面粗 糙度值要比熔点低的材料小。
1
0
1000 2000 3000 4000
2 A / mm
图3-14 加工面积对电极相对损耗的影响
/%
2 紫铜 1 石墨
0
0.05
0.1
2) P / (kg / cm
图3-15 冲油压力对电极相对损耗的影响
⑶电极的形状和尺寸的影响 在电极材料、电参数和其他工艺条件完全相 同的情况下，电极的形状和尺寸对电极损耗影响 也很大(如电极的尖角、棱边、薄片等)。
100
10 0 1 10 100 1000 ti / s
图3-3 脉冲宽度与加工速度的关系曲线
3 vw / (mm/ min)
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。
第二章 电火花加工
23
第二章 电火花加工
电压 / V
^ ui
ti tp
电射 / A 空空
to td te ti to
电加 / µs
电电
电电
粗过电电
短短
ie
^
is
电加 / µs
图2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
24
第二章 电火花加工 4．脉冲间隔to(μs) 脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、TOFF表示)， 它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。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，烧伤电极和工件；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。 5．放电时间(电流脉宽)te(μs) 放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电 流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小 电流脉宽， 电流脉宽 它比电压脉宽稍小，二者相差一 个击穿延时td。脉冲宽度ti和电流脉宽te对电火花加工的生 产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用 的是电流脉宽te。
16
第二章 电火花加工
(4) 极间介质的消电离 极间介质的消电离(如图 (e)所示)。加工 液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热 量带走，并恢复绝缘状态。若电火花放电 过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散， 产生的热量将不能及时传出，使该处介质 局部过热，局部过热的工作液高温分解、 积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。 因此，为了保证电火花加工过程的正常进 行，在两次放电之间必须有足够的时间间 隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的 绝缘性，使工作液介质消电离。
14
第二章 电火花加工
(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图 (b)、(c) 所示)。液体介质被电离、击穿，形成放电通道 后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的 粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的 热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温 首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四 周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直 至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸气瞬间 体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电 火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒 烟现象，并听到轻微的爆炸声。
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（3）影响因素 :主要原因是脉冲宽度 （4）规定：正极性加工，负极性加工 （5）产生影响：采用单向脉冲电源；加工时选择正确的极性。
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
1.主要加工金属等导电材料 2.加工速度较慢 3.有电极损耗，影响加工精度
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
四．电火花加工工艺方法分类
类别 工艺方法
特点
用途
备注
1 穿孔成形加工 工具为成形电极
型腔加工、冲模
主要一个伺服进给运动 挤压模、异形孔
约占电机床总
数30%
2 电火花线切割 工具为线状电极
^ui
ti
to td te
tp
ti
to
电 流 /A 空载
火花
电弧
时 间 /s 过渡电弧 短路
is
i^e
时 间 /s
1)开路 2)火花放电 3) 短路 4) 电弧放电 5) 过渡电弧放电
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
二． 影响材料放电腐蚀的主要因素
1. 极性效应对电蚀量的影响 （1）定义 ：单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的 现象叫做极性效应。
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
自动进给调节系统
脉冲电源 工件
工具 工作液
过滤器 工作液泵
电火花加工原理示意图
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
三．电火花加工的特点
优点
1.适于难切削材料的加工 硬质合金、淬火钢等
2.加工复杂形状或特殊零件 应用领域日益扩大
局限性
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
3．电参数对电蚀量的影响
电参数
电压脉冲宽度ti、电流脉冲宽度
te、脉冲间隔to、脉冲频率f、峰值电流
压
^
u
和极性等。
^
ie
、峰值电
研究表明：无论正极或负极，都存在单个脉冲的
蚀除量与单个脉冲能量在一定范围内成正比关系。
某一段时间内的总蚀除量约等于这段时间内各单 个有效脉冲蚀除量的总和，故正负极的蚀除速度与单 个脉冲能量、脉冲频率成正比。
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
4．金属材料对电蚀量的影响
放电通道内正负极放电点瞬时获得的大量热量消耗在： （１）热传导散失到电极其它部分和工作液中； （２）局部材料升温，至熔点，熔化，升温至沸点、气 化、升温至过热蒸气。
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
3）影响覆盖效应的主要因素： 脉冲参数与波形的影响 脉冲放电能量，脉冲间隔，组合脉冲电源 电极对材料的影响 工作液的影响 工艺条件的影响 覆盖层形成与破坏是一动态过程，为了实现电
极低损耗，达到提高加工精度的目的，最好使覆盖 层形成与破坏的程度达到动态平衡。
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
要提高电蚀量，应增加单个脉冲能量或者 说平均放电电流（对矩形脉冲即为峰值电流）和 脉冲宽度；提高脉冲频率；减小脉间；设法提高 系数Ka、Kc。
但在实际生产中，这些因素往往是相互制 约的，并影响到其它工艺指标，应根据具体情况 综合考虑。例如，增加平均放电电流，加工表面 粗糙度值也随之增大。
电
组成。
压 和
所以电火花加工是大量
电
的微小放电痕迹逐渐累积
流
而成的去除金属的加工方
波 形
式。
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
4.1.2 电火花加工工艺规律
一．电火花加工的常用术语
电 压 /V
^ui
ti
to td te
tp
ti
to
电 流 /A
1．工具电极 2．放电间隙 3．脉冲宽度ti 4．脉冲间隔to 5．放电时间
极
四、极间介质的消电(离a)
(b) (a)
(c) (b)
件 电 极AA A
工件电极
BB B
((aa))
(b()b)
(d) (c)(c)
(d)
(e)
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
(1)～(4)在一秒内约数千
极 间
次甚至数万次地往复式进
放
行，故工件加工表面将由
电
无数个相互重叠的小凹坑
(电流脉宽)te 6．击穿延时td
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
电 压 /V
7．脉冲周期tP(μs)
8．脉冲频率fP(Hz)
9．有效脉冲频率fe(HZ)
10．脉冲利用率λ
fe fp
11．脉宽系数τ
ti ti
tp ti to
12．占空比ψ ψ=ti/to
13．开路电压或峰值电压(V)
14．火花维持电压
^ui
ti
to td te
tp
ti
to
电15流．/A加工电压或间隙
空 平载 均电火压花U(V) 电 弧
16．加工电流I(A)
i^e
17．短路电流Is (A) 18．峰值电流(A)
19．短路峰值电流(A)
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
20．放电状态
电 压 /V
2．覆盖效应对电蚀量的影响
1）定义： 在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产
物转移到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖 层，这种现象叫做覆盖效应。
在油类介质中加工时，覆盖层主要是石墨化的 碳素层，其次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。
是金属碳化物微粒（胶团）与其可动层脱离，形
成的带电荷的碳胶粒．一般带负电荷．产生影响
孔
6 表面强化、刻 工具在工件上振动
字
工具相对工件移动
工具刃口强化、刻字 占总数2%～ 3%
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
电火花加工的机理（物理本质）一、极间介质的电离、击Fra bibliotek，形成放电通道
二、介质热分解、 电极材料的熔化、气化热膨胀
A
A
工
工
具 电
三、电极材料具 电的抛B出
B
极
加工
两个伺服进给运动
冲模、直纹面、窄缝、 占总数60%
下料
3 内孔、外圆成 相对旋转运动、
形形磨
径向、轴向进给运动
精密小孔、外圆 小模数滚刀
占总数3%
4 同步共轭回转 均作旋转运动
加工
且纵、横向进给运动
精密螺纹、异形齿轮、 占总数1%
回转表面
5 高速小孔加工 细管电极旋转、
穿孔速度极高
深小孔、喷嘴、穿丝 占总数2%
第二章 电火花4加.1工原电理火及花加加工工工艺规律
2）碳素层的生成的主要几点条件： (1) 要有足够高的温度。 (2) 要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产
物─碳粒子。 (3) 要有足够的时间，以便在这表面上形成一定厚
度的碳素层。 (4) 一般采用负极性加工，因为碳素层易在阳极表
面生成。 (5) 必须在油类介质中加工。