第三章 电火花加工工艺规律

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1—工 具 电 极 ； 2—工 件 ； 3—脉 冲 电 源 ； 4—伺 服 进 给 系 统
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图3-1 电火花加工示意图
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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
13．开路电压或峰值电压(V)
开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td 时间内电极间的最高电压(见图3-2)。一般 晶体管方波脉冲电源的峰值电压=60～80 V ，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为 175～300 V。峰值电压高时，放电间隙大
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14．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25 V左 右，但它实际是一个高频振荡的电压(见图32)。
第三章 电火花加工工艺规律
3.1 电火花加工的常用 术语 3.2 影响材料放电腐蚀的 因素 3.3 电火花加工工艺规律 习题
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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)。
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8．脉冲频率fP(Hz) 脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲 个数。显然，它fp与 t脉1p 冲周期tP互为倒数，即 9．有效脉冲频率fe(HZ) 有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上 发生有效放电的次数，又称工作脉冲频率。
10．脉冲利用率λ 率fp脉之冲比利，用又率称 频λffp是e 率有比效，脉即冲频率fe与脉冲频
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电 压 /V
^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
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
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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。
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亦即单位时间内有效火花脉冲个数与 该单位时间内的总脉冲个数之比。
11．脉宽系数τ 脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之 比，其计算公式为
ti ti
tp ti to
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12．占空比ψ
占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比， ψ=ti/to。粗加工时占空比一般较大，精加工 时占空比应较小， 否则放电间隙来不及消 电离恢复绝缘，容易引起电弧放电。
在电场的作用下，放电通道中的电子奔 向正极，正离子奔向负极。在窄脉宽度加工 时，由于电子惯性小，运动灵活，大量的电 子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面 迅速熔化和气化；而正离子惯性大，运动缓 慢，只有一小部分能够到达负极表面，而大 量的正离子不能到达，因此电子的轰击作用 18大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量大于
5) 过渡电弧放电(不稳定电弧放电，或称 不稳定火花放电)
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3.2 影响材料放电腐蚀的因素
1．极性效应对电蚀量的影响 在电火花加工时，相同材料(如用钢电 极加工钢)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。在生产中， 将工件接脉冲电源正极(工具电极接脉冲 电源负极)的加工称为正极性加工(如图33所示)，反之称为负极性加工(如图3-4所
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
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6．击穿延时td(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td，工作液介质才能被 击穿放电，这一小段时间td称为击穿延时(见 图3-2)。击穿延时td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td就大；反之，工具过进给时 ，放电间隙变小，td也就小。 7．脉冲周期tP(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tP=ti+to(见图3-
15．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 1间1 隔等电压的平均值。
17．短路电流Is(A)
短路电流是放电间隙短路时电流表上 指示的平均电流。它比正常加工时的平 均电流要大20%～40%。
18．峰值电流(A)
峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流 的最大值(瞬时)，在日本、英国、美国常 用Ip表示(见图3-2)。虽然峰值电流不易 测量，但它是影响加工速度、表面质量 等的重要参数。在设计制造脉冲电源时 ，每一功率放大管的峰值电流时预先计
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19．短路峰值电流(A) 短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流 的最大值(见图3-2)，它比峰值电流要大 20％～40％，与短路电流Is相差一个脉
宽系数的倍I数s ， 即 iˆs
3) 短路(短路脉冲) 放电间隙直接短路，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
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4) 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，导致局部热量积累，温度升高，如 此恶性循环，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一局部，因 此称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤 。电弧放电的波形特点是td和高频振荡的小 锯齿基本消失。
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在实际加工中，极性效应受到电极及
电极材料、加工介质、电源种类、单个
脉冲能量等多种因素的影响，其中主要
原因是脉冲宽度。
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脉 冲 电 源
工 具 电 极
工件电极
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图3-3 “正极性”接线法图
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脉 冲 电 源
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工 具 电 极
工件电极
3-4 “负极性”接线法
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在实际加工中，极性效应受到电极及电 极材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能 量等多种因素的影响，其中主要原因是脉冲 宽度。