电火花加工技术

1、电火花加工技术,主讲：刘建伟,一、电火花加工的起源,电火花加工中的电蚀现象早在,20,世纪初就被人们,发现，如插头、开关的启闭所产生的电火花对接触表,面的损害。但真正将电蚀现象运用到实际生产加工中,的是,20,世纪中期前苏联的拉扎林科夫妇俩在研究开,关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现,电火花的瞬时高温使局部金属熔化、气化而被蚀除掉,从而开创和发明了电火花加工方法，并于,1943,年利用,电蚀原理研制出世界上第一台实用化的电火花加工装,置。我国在,20,世纪,50,年代初期开始研究电火花设备,并于,60,年代初研制出第一台靠模仿形电火花线切割机,床，随后研制出具有我国特色的高速走丝线

2、切割机床,二、电火花加工的概念,电火花加工是一种利用电能和热能进行,加工的新工艺，俗称放电加工,Electrical,Discharge Machining,EDM,。电火花加工,与一般切削加工的区别在于，电火花加工时,工具与工件并不接触，而是靠工具与工件间,不断产生的脉冲性火花放电，利用放电时产,生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除下,来，由于在放电过程中有可见火花产生，故,称电火花加工,三、电火花加工的原理,电火花加工,视频,1,是基于在绝缘的工作液,中工具和工件之间脉冲性火花放电局部、瞬,时产生的高温，是工件表面的金属熔化、气,化、抛离工件表面的原理,电火花加工的原理图如图所示，当工件,

3、与工具两电极间电压加到直流,100V,左右，极,间某一间隙最小处或绝缘强度最低处介质被,击穿引起电离并产生火花放电，产生瞬时高,温，使工具与工件表面蚀除掉一小部分金属,各自形成一个小凹坑。然后经过一段时间间,隔，排除电蚀产物和介质恢复绝缘，再在两,级间加电,如此连续的重复放电，工具电,极不断地向工件进给就可将工具的形状复制,在工件上，加工出所需要的零件,视频,2,其加工的必备条件是：必须采用脉冲电,源；工具电极和工件被加工表面之间必须,保持一定的间隙；放电必须在一定绝缘性,能的液体介质中进行,四、电火花加工过程,电火花加工是一个非常复杂的过程，其微观过程,是热力、流体力、电场力、磁力、电化学等

4、综合作用,的结果。这一过程可分为以下四个阶段,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、气化热膨胀,3,电极材料的抛出,4,极间介质的电离消除,五、电火花加工的分类,类,别,工艺,方法,电火,花穿,孔成,形加,工,特点,1,工具和工件件,主要有一个相对的,伺服进给运动,2,工具为成形电,极，与被加工表面,有相同的截面或形,状,1,工具电极为沿,着其轴线方向移动,着的线状电极,2,工具与工件在,两水平方向同时有,相对伺服进给运动,用途,1,型腔加工：加工各类,型腔模及各种复杂的型腔,零件,2,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,1,切割

5、各种冲模和具有,直纹面的零件,2,下料、截割和窄缝加,工,3,直接加工出零件,备注,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,约占电火花,机床总数的,60,典型机,床有,DK7725,DK7740,等数,控电火花线,切割机床,1,2,电火,花线,切割,加工,3,电火,花内,孔,外圆,和成,形磨,削,电火,花同,步共,轭回,转加,工,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,1,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,2,加工外圆、小模数滚,刀,约占电火花,机床总数的,

6、3,典型机,床有,D6310,电,火花小孔内,圆磨床,4,1,成形工具与工,件均作旋转运动,但两者角速度相等,或成整数倍，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,以同步回转，展成回转,约占电火花,倍角速度回转等不同方式,机床总数的,加工各种复杂形面的零件,1,以下，典,如高精度的异形齿轮，精,型机床有,JN,密螺纹环规、高精度、高,2,JN-8,等内,对称、表面粗糙度值小的,外螺纹加工,内、外回转体表面等,机床,5,电火,花高,速小,孔加,工,1,采用0.3mm,3mm空心管状,电极，管内冲,入高压水基工,作液,2,细管电极旋转,1,加工速度可高达,60

7、mm/min,深径比可,达,1,100,以上,2,线切割预穿丝孔,3,深径比很大的小孔,如喷嘴等,约占电火花,机床总数的,2,典型机,床有,D7003A,电火花高速,小孔加工机,床,6,电火,花铣,削加,工,电火,花表,面强,化,刻字,工具电极相对工,件作平面或空间,运动，类似常规,铣削,1,工具在工件表,面上振动,2,工具相对工件,移动,1,适合用简单电极加工,复杂形状,2,由于加工效率不高,一般用于加工较小零件,1,模具刃口，刀具、量,具刃口表面强化和镀,覆,2,电火花刻字、打印记,各种多轴数,控电火花加,工机床有此,功能,约占电火花,机床总数的,2%-3,典,型机床有,D9105,电火,

8、花强化机等,7,名称：普通电火花,成型机床,型号,D7132N,40N,50N,60N,名称：数控屏显成型机床,型号,D7132D,40D,50D,63D,名称：机电一体电火,花成型机床,型号,D7125ND,32ND,名称：电火花高速穿孔机,六、电火花加工的特点,1,是非接触加工,工件与工具电极之间放电间隙为,0.1,0.01,毫米，间隙中充满煤油工作液,2,加工过程中没有宏观切削力,3,可以“以柔克刚,4,要求工件与工具必须是导电材料,七、电火花加工的适用范围,1,加工任何难加工的金属材料和导电材料,电极材料是紫铜或石墨,2,加工形状复杂的表面,3,加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形,

9、小孔、深小孔等有特殊要求的零件,八、型号,D,K,7,1,32,参数代号（工作台横向行程为,320,型别代号（穿孔、成型加工机床,组别代号（电火花加工机床,特征代号（数控,类别代号（电加工类机床,九、组成部分,主要包括机床主体、控制部分、工作液循环系统,床身和支柱,工作台,机床主体,主轴头,附件,脉冲电源,控制部分,驱动电源,控制面板,工作液循环过滤系统,电火花加工液主要作用及性能,1,低粘度,冷却性好，流动性好，加工碎屑容,易排出,2,高闪火点、高沸点,闪火点高，不易起火,沸点高，不易汽化、损耗,3,绝缘性好,以维系工具电极与工件之间的,适当的绝缘强度,4,臭味小,加工中分解的气体无毒，对人

10、体,无害，当然无分解气体最好,5,对加工件不污染、不腐蚀,6,氧化安全性要好，寿命长,7,价格要便宜,电火花工作液发展的三个阶段,1,五、六十年代甚至以前开始的水基、油基,两大系列并用时期，基本上使用水和一般矿物油,如,煤油、变压器油,等,2,七十年代至八十年代，开始生产电火花加,工专用油，即适当的矿物油加入适量的,添加剂,油,中含有较多芳烃,3,八十年代到九十年代开始，随着环保要求,提高，机床升级换代,开始出现合成型、高速型和,混合性电火花加工液,放电加工油，电火花机油,十、影响金属蚀除率的主要因素,1,极性效应的影响,1,4,2,3,4,2,3,1,a,a,正极性,b,负极性,1,成形电极

11、,2,工件,3,脉冲电源,4,工作液,b,1,在短脉冲加工时，负电子对正极的轰击作,用大于正离子对负极的轰击，因为负电子质,量下，在短时间内达到了很高的速度，所得,了很高的能量。因此在窄脉冲,t10us,精,加工时，采用正极性,2,在长脉冲（放电持续时间较长）加工时,质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速,能量达到足够大轰击负极表面。因此在采用,长脉冲,t100us,粗加工时，应采用负极,性加工，可以得到较高的蚀除速度和较低的,电极损耗,2,电参数对蚀除率的影响,脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压、峰值电,流等,3,金属材料热学常数对蚀除率的影响,4,其他因素,工作液种类、性能等,十一、影响电火花加

12、工精度和表面质,量的主要因素,影响精度的因素主要有,1,与传统的机械加工一样，机床本身的,各种误,差,工件和工具电极的定位、安装误差,都会影响到,电火花加工的精度,2,与电火花加工工艺有关的主要因素是,放电间,隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定,等,电火花加工时工具电极与工件之间放电间隙大小实,际上是变化的，电参数对放电间隙的影响非常显着,精加工放电间隙一般只有,0.01mm,单面），而粗,加工时则可达,0.5mm,以上。目前，电火花加工的精,度为,0.010.05mm,影响粗糙度的因素主要有,1,脉冲能量,越大，加工速度越高,R,a,值越,大,2,工件材料,越硬、熔点越高,R,a,值越小,3,工具电极,的表面粗糙度越大，工件的,R,a,值越大,十二、电火花加工的局限性,1,一般加工速度较慢,安排工艺时可采用机械加工去除大部,分余量，然后再进行电火花加工以求提高生产率。最近新的,研究成果表明，采用特殊水基不燃性工作液进行电火花加工,其生产率甚至高于切削加工,