放电加工原理

放电加工在现代模具制造业中，与磨床．铣床．车床．线切割等具有同等位置，且是不可或缺的一个工序。

它的工作原理是原苏联人发明的。

它的历史可追塑到上个世纪六十年代，类型可分为二极管和三极管式两种。

在此我们介绍一下放电的加工原理：
如果从宏观说明的话：放电的加工原理是通过无限靠近但不接触的正负带电体（即电极与工件），在绝缘液（火花油）作用下，将电能转变成热能的过程（瞬间10000度左右），从而达到腐蚀加工物成型的目的。

如果从微观说明的话：放电的加工原理是通过机械控制使带负的电极，无限靠近，但不接触带正电的工件时，产生强大电场。

从而产生电子流，冲击绝缘液微粒的外围电子，使其电子数目以金字塔的形式大量增加，然后以极高的加速度与速度轰击工件表面的原子微粒，使其产生高温后在爆破力的作用下脱落。

当然，电极的原子微粒也会受到正离子的轰击从而产生高温后在爆破力的作用下脱落。

同时，在此过程中产生一定数量的正负离子和大量的中性微粒。

然后，部分正离子移至电极一边，且吸附于电极表面，使其损耗得补偿。

部分负离子则移至工件一边，且吸附于工件表面。

最后当下一波的休止脉冲奏效时，一切脱落物将随绝缘液冲走。

实践中，我们使用不同的条件时，有不同的粗糙度，速度，损耗，火花位。

原因是在上述的过程中，在时间上各种变化是否同步达到最好的配合。

当然还有与电极和工件材质的导热性.熔点.密度等物理特性及介质有很大关系。

总而言之，放电加工是一项精密加工，作为技术人员，我们一定要知道它的放电加工原理。

希望各位多加努力，多加探索与发现。

相信各位一定能够超越自我，把握明天！
七）电极材料的介绍
电极材料必须导电性能良好、损耗小、造型容易、并具有加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等特点。

常用的电极材料有紫铜、石墨、铜钨合金、黄铜。

1、纯铜电极
纯铜又称紫铜，它有良好的塑性、导热性、耐腐蚀性、良好的导电性、可加工性好。

它质地细密，加工稳定性好，相对电极损耗小，易于制成薄片或其他复杂形状。

常用精加工低损耗规准获得轮廓清晰的型腔，因结构致密，加工表面粗糙度高。

但因本身熔点低（1083℃）,不宜承受较大的电流密度，如果长时间大电流加工（30A以上）容易使电极表面粗糙、龟裂，从而破坏型腔的表面粗糙度。

适用于中、小型复杂、加工精度质量要求高的型腔模。

2、黄铜电极
黄铜（含锌），常用牌号有H59、H62、H80等，它适用于中小规准情况下加工，稳定性好、制造也容易，但是电极的损耗比较大，不容易使加工型腔一次成型，所以一般只用于简单的模具加工或通孔加工、取断丝锥等。

3、石墨电极
石墨材料是一种难熔材料（熔点3700℃），具有良好的抗热冲击性、耐腐蚀性，在高温下具有良好的机械强度，热膨胀系数小，在宽脉冲大电流的作用下具有电极损耗小的特点。

具有重量轻、变形小，容易制造的特点。

缺点是精加工时损工耗较大，加的表面粗糙度低于紫铜电极，并容易脱落、掉渣，易拉弧烧伤。

石墨电极的分类
（1）细石墨（ GF ）
其平均颗粒在3～7 um 比如EDM —AF（平均颗粒小于1um）具有强度高，加工表面粗糙度小，加工速度高、损耗小的特点，用于精度要求高的加工中。

例如，微细加工、复杂的型腔加工及对表面粗糙度要求高的加工。

5EDM—C3（平均颗粒小于5um ）适用强度要求高的微细电极或用于冲油条件差的场合，例如注塑模、小孔加工。

EDM—1～3（平均颗粒在1～5 um），用于对电极强度和精度要求高的加工中，例如注塑模、挤压模、盲孔加工，低损耗的粗加工电极等。

（2）中石墨（ GM ）
其平均颗粒在7～10 um 如EDM—200、POCO，用于加工大型的模具，电极损耗成为主要考虑的问题，例如加工压铸模、吹塑模、非精密加工的低损耗的粗加工电极。

（3）粗石墨（ GG ）
其平均颗粒在10～20 um 比如EDM—100，其物理性能满足一般的电火花加工要求，价格实惠，是一种粗加工的电极材料。

适用于各种大型模具的粗加工电极。

小结：
电火花成型加工：是利用火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制的工艺方法。

成型加工实际上为穿孔和成型加工两大类的统称。

穿孔加工时的电极损耗可由进给来补偿；而成型加工时的电极损耗将直接影响仿形精度。

由于存在放电间隙，工具电极尺寸必须小于凹模的尺寸。

为保证获得冲头与凹模之间的配合间隙。

加工方法有很多：
（1）多电极更换加工法
采用多个电极(分别制造的粗、中、精加工用电极)依次更换来加工同一个型腔。

这种方法的优点是仿型精度高，尤其适用于尖角、窄缝多的型腔加工。

其缺点是需要用精密机床制造多个电极，另外电极更换时要有高的重复定位精度，需要附件和夹具来配合，因此用于精密型腔加工。

（2）分解电极加工法
分解电极法是单电极平动加工法和多电极更换加工法的综合应用。

它工艺灵活性
强，仿形精度高，适用于尖角窄缝、沉孔、深槽多的复杂型腔模具加工。

根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极分别来制造。

先用主型腔电极加工出主型腔，再用副型腔电极加工夹角、窄槽、异形盲孔等部位。

这种方法的优点是可根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的电极材料和加工规准，有利于提高加工速度和改善表面质量，同时还可简化电极制造、便于电极修整。

缺点是主型腔和副型腔间的定位精度要求高，当采用高精度的数控机床和完善的电极装夹附件时，这一缺点是不难克服的。

广泛采用具有电极库的3—5坐标数控电火花机床，事先把复杂型腔分解为简单表面和相应的简单电极，编制好程序，加工过程中自动更换电极和转换规准，实现复杂型腔的加工。

同时配合一套高精度辅助工具、夹具系统，可以大大提高电极的装夹定位精度，使采用分解电极法加工的模具精度大为提高。

电火花成形加工工艺过程：
(1)电极材料的选择
为了提高型腔模的加工精度，在电极方面，首先是找耐蚀性高的电极材料，如紫铜、铜钨合金、银钨合金以及石墨电极等。

由于铜钨合金和银钨合金的成分高，价格高,机械加工比较困难，故采用的较少，常用的为紫铜和石墨，这两种材料的共同特点是在大脉冲粗加工时都能实现低损耗。

紫铜电极容易制成复杂形状和薄片,尺寸精度好。

采用紫铜电极时，加工过程稳定、加工表面粗糙度低、精加工比石墨电极损耗小。

但其机械加工性能不如石墨好。

石墨电极机械加工成型容易，重量轻，在大脉冲大电流情况下具有更小的电极损耗。

缺点是容易产生电弧烧伤现象，精加工时电极损耗较大。

(2)电极的设计
加工型腔模时的工具电极尺寸，一方面与模具的大小、形状、复杂程度有关，而且与电极材料，加工电流、深度、余量及间隙等因素有关。

当采用平动法加工时，还应考虑所选用的平动量
(3)电极制造
紫铜电极可采用电火花线切割、一般机械加工、数控铣、电铸等方式来制造。

石墨电极应采用质细、致密、颗粒均匀、气孔率小、强度高的高纯石墨制造．
由于石墨是一种在加压条件下烧结而成的碳素材料，因此有一定程度的各向异性。

使用中应采用石墨坯块的非侧压方向的面作电极端面，否则加工中易剥落、损耗大。

电极制造方法有机械加工、加压振动成型、成型烧结、镶拼组合、超声加工、砂线切割等。

(4)工件的准备
电火花加工前，工件型腔部分要进行预加工，并留适当的电火花加工余量。

余量的大小应能补偿电火花加工的定位、找正误差及机械加工误差。

对形状复杂的型腔，余量要适当加
大。

(5)电规准的选择、转换与平动量分配
电规准是指电火花加工过程中一组电参数，如电压、电流、脉宽、脉间等。

电规准选择正确与否，将直接影响着型腔加工工艺指标。

应根据工件的要求、电极和工件的材料、加工工艺指标和经济效果等因素来确定电规准，并在加工过程中及时地转换。

在粗加工时，要求较高的生产率和低电极损耗，这时可选用宽脉冲、高峰值电流的粗规准进行加工,电流要根据工件而定。

刚开始加工时，接触面积小，电流不宜过大，随着加工面积的增大，可逐步加大电流。

当粗加工进行到快到要求的尺寸时，应逐步减小电流，改善表面质量，以尽量减少中加工的修整量。

在单电极加工的场合，从中规准起就要利用平动运动来补偿前后两个加工规准间放电间隙差和表面粗糙度差。

中规准为粗、精之间的过渡，与粗规准之间并没有明显界限，选用的脉冲宽度、电流比粗规准相应小些。

精加工时,采用窄脉宽、小电流的精规准，将表面粗糙度改善到优于Ra2.5微米的范围。

这种规准下的电极相对损耗相当大，可达10-25％，但因加工量很少，所以绝对损耗并不大。

在中、精规准加工时，有时还要根据工件尺寸和复杂性适当转换几档参数。

为了得到最高的加工速度和尽可能低的电极损耗，要求每挡规准加工的凹坑底部刚能达到(或稍深，以去除上次加工的表层)上挡加工的凹坑底部，达到既能修光，又使中、精加工的去除量最少。

平动量的分配是单电极平动加工法的一个关键问题。

粗加工时，电极不平动。

中间各档加工时平动量的分配，主要取决于被加工表面由粗变细的修光光量，此外还和电极损耗、平动头原始偏心量、主轴进给运动的精度等有关。