电火花成型加工教案

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特种加工（线切割）实训教案

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20 -20 第学期

课程：序号：

一、电火花成型机床分类与组成

1. 机床型号、规格、分类

我国电火花成型加工机床的型号按JB 1838—76规定，与线切割机床的型号规定基本相同，例如型号DK7125即表示机床工作台宽为250mm的数控电火花成型机床：

电火花成型机床（除穿孔机床可单列为一种外）按大小可分为小型、中型及大型三类；也可按精度等级分为标准精度型和高精度型；还可按工具电极自动进给系统的类型分为液压、步进电机、直流伺服电机驱动型；随着模具制造的需要，现已有大批三坐标数控电火花机床用于生产，带电极工具库且能自动更换电极工具的电火花加工中心也在逐步投入使用。

2.电火花成形加工机床结构

数控电火花成型机床它主要由机械部分（包括床身、工作台、主轴箱等）；脉冲电源（内有脉冲电源、电极自动跟踪系统、操作系统）；轴向伺服系统；工作液循环处理系统等组成。

（1）机床本体：床身、工作台、主轴箱等组成。

1）床身：主要用于支承和连接工作台等部件，安放工作液箱等。

2）工作台：用于安装夹具和工件，并带动工件在X、Y向作往复运动。

3）主轴箱：用于装夹工具电极，并带动工具电极作Z向往复运动。

（2）脉冲电源：

其作用是把50Hz交流电转换成高频率的单向脉冲电流。加工时，工具电极接电源正极，工件电极接负极。

（3）轴向伺服系统：其作用是控制Z轴的伺服运动。

（4）工作液循环过滤系统：

由工作液、工作液箱、工作液泵、滤芯和导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却和改善加工质量的作用。每次脉冲放电后，工件电极与工具电极之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。

二、电火花成型加工的原理、特点和应用

1、电火花成型加工的原理、特点和应用

原理：

电火花成型加工是电火花加工的一种，其基本原理如图1所示。

被加工的工件做为工件电极，紫铜（或其它导电材料如石墨）做为工具电极。脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上，此时工具电极和工件均被淹没在具有一定绝缘性能的工作液（绝缘介质）中。在轴伺服系统的控制下，当工具电极与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，两极间最近点处的工作液（绝缘介质）被击穿，工具电极与工件之间形成瞬时放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来，使局部形成电蚀凹坑。这样以很高的频率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可以将工具电极的形状“复制”到工件上，加工出需要的型面来。

特点：

（1）电火花加工属不接触加工。工具电极和工件之间不直接接触，而有一个火花放电间隙(0.01—0.1 mm)，间隙中充满工作液。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。

（2）加工过程中工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。火花放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移。

（3）电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。

（4）脉冲参数可以在一个较大的范围内调节，可以在同一台机床上连续进行粗、半精及精加工。精加工时精度一般为0.01mm，表面粗糙度Ra为0.63～1.25μm；微精加工时精度可达0.002～0.004 mm，表面粗糙度Ra为为0.04～0.16μm。

（5）直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化。

应用：

（1）可以加工任何难加工的金属材料和导电材料。可以实现用软的工具加工硬、韧的工件，甚至可以加工聚晶金刚石、立方氮化硼一类的超硬材料。目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此工具电极较容易加工。

（2）可以加工形状复杂的表面，特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工，电加工采用数控技术以后，使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。

（3）可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。由于加工中工具电极和工件的非接触，没有机械加工的切削力，更适宜加工低刚度工件及微细工件。

图2电火花加工应用

电火花成型加工一般应用在加工各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的导电材料，并且常用于模具的制造过程中。

2、实现电火花加工的条件

（1）工具电极和工件电极之间必须加以60V—300V的脉冲电压，同时还需维持合理的工作距离——放电间隙。大于放电间隙，介质不能被击穿，无法形成火花放电；小于放电间隙，会导致积炭，甚至发生电弧放电，无法继续加工。

（2）两极间必须充放具有一定绝缘性能的液体介质。电火花成型加工一般用煤油做为工作液。

（3）输送到两极间的脉冲能量应足够大。即放电通道要有很大的电流密度，一般为

104～109A/cm2。

（4）放电必须是短时间的脉冲放电。一般放电时间为1цs~1ms。这样才能使放电产生的热量来不及扩散，从而把能量作用局限在很小的范围内，保持火花放电的冷极特性。

（5）脉冲放电需要多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散