电火花培训PPT

1、电火花加工培训电火花加工培训一、电火花加工的概念一、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。二、电火花加工的原理二、电火花加工的原理 电火花加工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，将工件表面的金属熔化、气化、抛离工件表面的原理。 电火花加

2、工的原理图如图所示，当工件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，再在两极间加电，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。其加工的必备条件是：1必须采用脉冲电源；2工具电极和工件被加工表面之间必须保持一定的间隙；3放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行。三、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、电化学等综合

3、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 四、电火花加工的分类 类 别工艺方法特点用途备注1电火花穿孔成形加工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.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2电火花线切割加工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

4、在两水平方向同时有相对伺服进给运动1.切割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3电火花内孔、外圆和成形磨削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3%，典型机床有D6310电火花小孔内圆磨床4电火花同步共轭回转加工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

5、进给运动以同步回转，展成回转、倍角速度回转等不同方式，加工各种复杂形面的零件，如高精度的异形齿轮，精密螺纹环规、高精度、高对称、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等约占电火花机床总数的1%以下，典型机床有JN-2,JN-8等内外螺纹加工机床5电火花高速小孔加工1.采用0.3mm3mm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60mm/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电火花铣削加工工具电极相对工件作平面或空间运动，类似常规铣削1.适合用简单电极加工复杂

6、形状2.由于加工效率不高，一般用于加工较小零件各种多轴数控电火花加工机床有此功能7电火花表面强化、刻字1.工具在工件表面上振动2.工具相对工件移动1.模具刃口，刀具、量具刃口表面强化和镀覆2.电火花刻字、打印记约占电火花机床总数的2%-3%，典型机床有D9105电火花强化机等五、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六、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

7、刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。汽车车灯模具汽车轮胎模具模具型腔微细结构零件七、数控电火花机分类普通数显电火花成型机单轴数显电火花成型机多轴数显电火花成型机滑枕式电火花成型机床龙门式电火花成型机电火花加工中心电极自动交换装置（AEC）八、电火花机型号在20世纪六七十年代，我国生产的电火花成型机分为电火花穿孔加工机床和电火花成型加工机床。20世纪80年代后，我国开始大量采用晶体管脉冲电源，电火花成型机既可用作穿孔加工，又可作成形加工。自1985年起我国把电火花穿孔成形加工机床称为电火花穿孔、成形加工机床统称为电火花成形机床。目前，电火花成形机型号是根据JB/T7445.2-1

8、998特种加工机床型号编制方法的规定编制的，例如：型号为DK7125的电火花成型机含义如下：“D”：机床类别代号（电火花加工机床）：机床类别代号（电火花加工机床）“K”：通用特性代号（数控）：通用特性代号（数控）“7”：组代号（电火花成形机床或电火花线切割机床）：组代号（电火花成形机床或电火花线切割机床）“1”：系代号（电火花成形机床）：系代号（电火花成形机床）“25”：主参数（工作台横向行程：主参数（工作台横向行程250mm的的1/10）除依据国家标准规定命名的国产机床外，中外合资企业及外资企业生产的电火花成型机的型号没有采用统一标准，由各个企业自行确定。如日本沙迪克（Sodick）公司生产

9、的A3R,A10R，瑞士夏米尔（Charmilles）技术公司ROBOFORM20/30/35，我国台湾乔懋mo机电工业股份有限公司的JM322,430，北京阿奇工业电子有限公司的SF100等。九、火花机组成部分床身和支柱工作台主轴头附件机床主体数控电火花成型加工机床由于功能的差异，导致在布局和外观上有很大不同，但其基本组成是一样的，主要包括机床主体、控制部分、工作液循环系统。作用：安装电极并控制电 极与工件之间的放电间隙。要求：刚性好，进给速度高，灵敏度高，运动直线性好，足够承载能力。主轴头主轴头主轴头主轴头运动控制方式进给装置十字工作台工作台工作台控制部分控制部分脉冲电源脉冲电源脉冲电源脉

10、冲电源及控制系统控制系统由彩色CRT显示器、键盘、手控盒以及数控电器装置等部件组成。1输入装置输入装置在机床操作过程中，操作者可以通过键盘、磁盘等装置将操作指令或程序、图形等输入并控制机械动作。如果输入内容较多，则可以直接连接外部计算机通过连线输入。2输出装置输出装置通过CRT、磁盘等装置，将电火花加工方面的程序、图形等资料输送出来。3电源加工电源加工电火花加工原理是在极短的时间内击穿工作介质，在工具电极和工件之间进行脉冲火花放电，通过热能熔化、气化工具材料来去除工件上多余的金属。电火花成型机床的加工电源性能好坏直接关系到电火花加工的加工速度、表面质量、加工精度、工具电极损耗等工艺指标，所以电

11、源往往是电火花加床制造厂商的核心机密之一。电火花EDM面板介绍电压表电流表电源按键ON电源按键OFF指示灯非常停非常停止按钮止按钮EMO画面显示区功能键电压表：显示加工过程中电极与工件之间的电压值。电流表：显示加工过程中加工的平均电流值。4伺服系统伺服系统在实际操作中，当电极与工件距离较远时，由于脉冲电压不能击穿电极与工件的绝缘工作液，故不会产生火花放电；当电极与工件直接直接接触时，则所供给的电流只是流过却无法加工工件。正常加工时，电极与工件之间应保持一个微小的距离（5-100m）。在放电加工中，电极与工件在加工中会逐渐减少。为了保持电极与工件之间有一定的间隙，以便获得正常的放电加工，因此电极

12、必须随着工件形状的减少而逐次下降进给。伺服系统的主要作用就是随着能够保持电极与工件之间的间隙，使放电加工处于最佳效率状态。5记忆系统记忆系统一般的电火花成形加工机床的记忆系统主要记忆的文字资料有如下内容：A、加工条件点红花加工的加工条件随着电极材料、加工工件材料变化很大，在实际操作中，凭着传统的加工经验较难获得最佳的放电加工效率。目前大部分电火花成型加工机床制造商往往广泛收集各种电极与工件之间的加工条件，并将这些加工条件存放在机器的存储器中。子加工中，操作者可以根据具体的加工情况，通过代码调用。B、加工模式电火花加工中，加工速度与加工质量往往相互矛盾。若采用粗加工条件加工，则加工速度较快而加工

13、质量较差；若采用精加工条件加工，则加工质量较好而加工速度较慢。为了达到较快的加工速度并且保证加工质量，首先用粗加工条件加工到一定程度再进行精加工。这种加工模式在实际操作中广泛应用。在实际操作中，操作者需预先设定粗加工的加工程度和精加工要达到的表面粗糙度要求。C、程序电火花加工用的各种程序可以预先编制好并存放在机器的存储器中。现在的电火花成形加工机床的存储器容量都较大，可以存放很多不同的加工程序，极大方便了加工。工作液循环过滤系统工作液循环过滤系统工作液工作液：火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如煤油、乳化液、去离子水等。这类液体介质又称工作液，它们必须具有较高的绝缘强度（1031

14、07.cm）。以有利于产生脉冲的火花放电。同时，工作液还能把电火花加工过程中产生的金属微粒、炭黑等电蚀产物从放电间隙中排除出去，并且对电极和工件表面有较好的冷却作用。 电火花加工液主要作用及性能：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

15、、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)。 工作液使用要点1闪点尽量高的前提下，粘度要低。电极与工件之间不易产生金属或石墨颗粒对工件便面的二次放电，这样一方面能提高表面的粗糙度，又能相对防止电极积碳率；2为提高放电的均匀、稳定，加工精度，加工速度，可采用工作液混粉（硅粉、铬粉等）的工艺方法；3严格控制工

16、作液高度；4按照工作液的使用寿命定期更换；5根据加工要求选择冲液、抽液方式，并合理设置工作液压力。工作液循环过滤装置纸滤芯结构排屑与排气排屑与排气电火花加工一定要在工作液介质中进行，在电火花加工过程中电蚀产物（金属融化、汽化的细微颗粒、炭粒及工作液被汽化、裂化产生的有害气体）如果不及时排除扩散出去，就会改变间隙介质的成分，降低绝缘强度，如果放电蚀除产物在间隙中局部聚积太多，将会形成电极与蚀除物质（如炭的微粒等）二次放电，二次放电的反复增加，就会使火花放电转变为有害的电弧放电，导致电极与工件的烧伤，严重的致使工件报废；如果工作液被高温分解产生的有害气体大量的聚积，得不到及时的排出，形成局部真空，

17、就会产生“放炮”现象，导致电极或工件的位置偏移，容易造成废品。因此，这电蚀产物的堆积，放电气体的聚积，都要靠排屑与排气来解决，也就是要加强工作液在放电间隙中的循环，改善工作液的污染程度，保证工作液的绝缘强度。另外，选择合理的加工参数、加工工艺，使放电过程稳定，使工作液的污染程度产生最佳效果，减少电极损耗，提高加工效率，保证加工质量。冲液冲液：如果连通到加工间隙的液管的液压高于加工间隙的液压，就会使经过过滤后的纯净工作液冲入间隙，称为冲液（又称冲油）。抽液抽液：如果连通到加工间隙的液管的液压低于加工间隙的液压，就会使加工间隙被污染的工作液抽、吸而流出加工间隙，称为抽液（又称抽油）。冲油抽油排屑注

18、意事项：1能改善加工条件，提高加工稳定性及加工速度，但是使用不当会增加电极损耗；2原则：能不用时尽量不用；必须用时应采用合理的冲液、抽液方式，并严格控制冲液、抽液的压力。十、电火花机常见功能对大多数电火花成形加工机床而言，通常具有如下功能。1接触感知功能接触感知功能接触感知是一个找正功能，用于完成零件的找正工作。2回远点操作功能回远点操作功能数控电火花 在加工前首先要回到机床机械坐标的零点，即X、Y、Z轴回到其轴的正极限处。这样，机床的控制系统才能复位，后续操作机床运动不会出现絮乱。3置零功能置零功能即将当前点的坐标设置为零。4液面保护液面保护机床配图液面传感器，确保加工中液面低于加工面后切断

19、加工电源，避免最常见的因液面降低面造成火灾。5选择坐标系功能现在的数控电火花机床一般具有6个以上工件坐标系。在实际加工中，可以根据具体要求灵活选择坐标系。6找中心功能找中心功能通常用于电极的定位。在加工前，根据实际情况设定适当的参数，机床能够自动定位于工件的中心。找中心分为找外中心和找内中心，找外中心是指自动确定工件在X或Y方向的中心，找内中心指自动确定型腔在X或Y方向的中心。7电极摇动功能电极摇动功能早期的普通电火花成形机为了修光侧壁各提高其尺寸精度面添加平动头，使工具电极轨迹向外可以逐步扩张，即可以平动。现在生产的数控电火花成形机床都具有电极摇动功能，摇动加工的作用是：（1）可以精确控制加

20、工尺寸精度；（2）可以加工出复杂的形状，如螺纹；（3）可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度；（4）可以加工出清棱、清角的侧壁和底边；（5）变全面加工为局部加工，有利于排屑和加工稳定；（6）对电极尺寸精度要求不高。摇动的轨迹除了可以像平动头的小圆形轨迹外，数控摇动的轨迹还有方形、棱形、叉形和十字形，且摇动的半径可在9.9mm以内任一数值。十一、工具电极十一、工具电极对工具电极的要求：导电性能良好、电腐蚀困难、电极损耗小、具有足够的机械强度、加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等。工具电极的种类及性能特点：常见电极材料可分为铜和石墨，一般精密、小电极用铜来加工，而大的电极用石墨。铜电极石墨电极1

21、加工性能好，成型容易，但加工时有污染；2宽脉冲大电流情况下损耗小，适合粗加工；3密度小，重量轻，适宜制造大电极；4单向加压烧结的石墨有方向性5精加工时损耗大6易产生电弧烧伤工具电极制造方法铜电极铣削加工石墨电极铣削加工十二、影响金属蚀除率的主要因素1.极性效应的影响（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（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

22、响 4.其他因素 工作液种类、性能等加工参数1放电脉波：放电脉波是种波型，波型有方波、正弦波、阶梯波、锯齿波、冲击波等等。火花机用的是方波，放电脉波是指脉波持续时间。单位；s2休止脉波休止脉波是指脉波间隔时间。单位：s 。一个脉波持续时间加一个脉波间隔时间为一个放电周期。3电流电流区分为两种，峰值电流及平均电流。峰值电流电压电阻，平均电流峰值电流占空此，火花机所指的电流为平均电流。单位；。4间隙放电时电极与工件是不接触，它们之间的距离称为间隙。5放电时间放电火花产生时间。单位：s。6排渣高度设定的放电时间完成后z轴抬升的高度。单位：mm7积碳灵敏度放电机有一个对放电不良的检测回路，是指对该回路

23、灵敏度的调整。8伺服稳定度放电时z轴伺服速度的调整。9电压选择（高270v 中150v 低100v）放电空载电压，也直接影响间隙。放电参数1占空比占空比放电脉波（放电脉波休止脉波）100占空此对放电结果的影响：占空比大放电能量高，加工速度快。但过于大会造成放电不稳定，而降低加工速度。占空比大放电能量高，表面光洁度差。占空比大放电频率低，电极损耗少占空比大不易排渣及消电离，易产生积碳。2放电频率放电频率（千赫）1000（放电脉波休止脉波）放电频率对放电结果的影响：放电频率对加工速度影响不大，频率高会偏慢。放电频率高周期占空此小即能量低及单位时间内放电次数增加，表面光洁度好。放电频率高单位时间内放

24、电次数增加，电极损耗大。放电频率高光洁度好，放电渣颗粒小易排渣较不易积碳。3放电能量放电能量于电流、放电脉波、电压相关。放电能量与电流、放电脉波成正比。放电能量与电压成反比。放电结果与加工参数的关系1加工速度（放电能量决定加工速度）电流大能量高加工速度快。放电脉波大占空比大能量高加工速度快，但过于大会造成放电不稳定，而降低加工速度。休止脉波大占空此小能量低加工速度慢，但放电不稳定时有助于排渣及消电离会堤高加工速度。间隙大电流小能量小加工速度慢，但放电不稳定时有助于排渣会提高加工速度。放电时间长加工速度快。排渣高度高加工速度慢。电压高电流小能量小加工速度慢，但放电不稳定时有助于排渣会提高加工速度

25、。工件材料熔点高不易加工，加工速度慢。2表面光洁度（放电能量及放电频率决定表面光洁度）电流大能量高，表面光洁度差。放电脉波大占空比大能量大，表面光洁度差。休止脉波大频率低单位时间内放电次数减少，表面光洁度差。间隙大电流小能量小，表面光洁度好。电压高电流小能量小，表面光洁度好。工件材料密度高放速渣颗粒小，表面光洁度好。3电极损耗放电脉波大频率低，电极损耗小。休止脉波大占空比小能量小造成加工速度慢，电极损耗大。间隙大电流小能量小造成加工速度慢，电极损耗大。电压高电流小能量小造成加工速度慢，电极损耗大。电极材料熔点高不易被熔蚀，电极损耗小。工件材料熔点高不易加工，电极损耗大。十三、影响电火花加工精度

26、和表面质量的主要因素 影响精度的因素主要有：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：影响粗糙度的因素主要有： 1.脉冲能量越大，加工速度越高，Ra值越大； 2.工件材料越硬、熔点越高，

27、Ra值越小； 3.工具电极的表面粗糙度越大，工件的Ra值越大；十四、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。 2）存在电极损耗和二次放电 电极损耗多集中在尖角或底面，最近的机床产品已能将电极相对损耗比降至0.1，甚至更小；电蚀产物在排除过程中与工具电极距离太小时会引起二次放电，形成加工斜度，影响成型精度。二次放电甚至会使得加工无法继续。 3）最小角部半径有限制 一般电火花加工能得到的最小角部半径等于加工间隙（通常为0.020.3m

28、m），若电极有损耗或采用平动、摇动加工则角部半径还要增大。十五、实际生产作业要求1接收工件的要求接收工件的要求检查工件有无钢印标示基准角；检查工件和图纸是否一致；检查工件上毛刺是否去除。2接收图纸的要求接收图纸的要求检查图纸是否标示清楚；看懂图纸有无疑问。3接收电极的要求接收电极的要求检查电极是否合格；检查电极是否损害；检查电极是否变形；检查电极是否偏心；检查电极是否需要避空；根据电极清单检查电极是否到齐。4操作时的要求操作时的要求 操作工件时的要求操作工件时的要求必须把工件上的毛刺去除；结合图纸实际情况摆放工件，便于加工，观察；检查工件是否变形；工件必须水平，垂直。 操作电极时的要求操作电极时的要求检查电极是否偏心；检查电极是否有损坏，变形；检查电极是否需要避空。 分中时的要求分中时的要求看清图纸，分清单边分中还是四面分中；分中时注意电