电火花加工实验

实验一电火花加工实验一、实验目的1．材料的电火花腐蚀切除性。2．介质物理性能对电火花腐蚀切除的影响。3．放电参数及极性对电火花腐蚀切除的影响。4．影响电火花加工精度和表面质量的因素。二、实验原理电火花加工的原理是基于工具电极与工件电极（正极与负极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来对工件进行加工，以达到一定的形状尺寸和表面粗糙度要求。要把电腐蚀现象用于金属材料的加工，必须创造以下条件：(1)在脉冲放电点必须有足够的火花放电强度，即局部集中的电流密度须高达105～106A/cm2，使局部金属熔化和气化。(2)放电是短时间的脉冲放电，放电的持续时间为10-7～10-3S。由于放电持续时间短促，使放电时所产生的热量来不及传到电极材料内部，以保证良好的加工精度和表面质量。(3)先后两次脉冲放电之间，要有足够的停歇时间使极间介电液充分消电离，恢复其介电性能，以保证每次脉冲放电不在同一点重复进行，避免发生局部烧伤现象。(4)工具与工件之间始终维持一定的间隙（数微米至数百微米）。(5)极间充有一定的液体介质，并使脉冲放电产生的电融产物及时扩散，排出，使重复性脉冲放电顺利进行。图1为电火花加工原理示意图。工件1与工具4分别与脉冲电源2的两输出端相连接。自动进给调节装置使工具与工件经常保持一个很小的放电间隙，当脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时高温使工具和工件表面都蚀除一小部分金属，各自形成一个凹坑，脉冲结束后，经过一段间隙时间，，使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在当极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一个小凹坑。这样随着相当高的频率，连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可将工具地形状复制在工件上，加工出所需要的零件，整个加工表面将由无数个凹坑所组成。由于不同的材料的物理性能参数的差异，因此放电时的腐蚀程度就不同，从而不同介质的放电特性也不同，所以，产生的放电强度也不同；不同的电极极性因发射电子或接收电子，因而产生的放电效应就不同。选择不同的放电参数，可以调整放电的电流脉冲的大小，从而影响电子流和正离子流的动能大小，这样就可以改变放电腐蚀量和腐蚀特性。放电间隙大小、放电参数的变化、电极腐蚀等都会影响电火花加工的精度和表面质量，因此，通过实验找出规律，有利于获得良好的电火花加工质量。图1电火花加工原理示意图1－工件2－脉冲电源3－自动进给调节装置4－工具5－工作液6－过滤器7－工作液泵三、实验材料电极材料分别选为铝、铜、钨、石墨和硬质合金，工件分别选为低碳钢、T10钢、不锈钢，工作介质分别选为柴油、20号机油和40号机油。四、实验设备和仪器小型电火花加工机床、精密天平、三坐标测量仪及光电轮廓仪。五、实验步骤（1）材料的电火花加工性，采取将放电参数固定，电极极性为负极性，电极材料为铜合金，放电脉冲为长脉冲。选取材料为20、45、T10钢。以质量加工速度Vm的大小来评价材料的电火花加工性。Vm=M/t（1－1）式中Vm—单位时间的材料切除质量（g/min）；M—被加工掉的材料的质量（g）；t—加工时间（min）。选取加工材料为45钢，放电脉冲，电极极性为负极性，固定放电参数，分别用钨、铜、铝和石墨为电极进行电火花加工，以相对损耗评价工具电极耐损耗的特性。Q＝Ve/Vm（1－2）式中Ve—单值时间的刀具磨损量（g/min）。将结果填入表1－1中表1－1不同材料的质量加工速度和工作电极的相对损耗材料项目工件20钢工件45钢工件10钢钨电极铜电极铝电极石墨电极质量加工速度电极相对损耗（2）介质的电火花放电特性的测定介质的放电特性受其本身的介电性能、密度和粘度的影响。通常介电性能好、密度和粘度大的工作介质有利于压缩放电通道，提高放电的能量密度，强化电腐蚀产物的抛出效应。但粘度太大不利于电腐蚀产物的排除，影响加工速度。为评价介质的电火花放电特性，将放电脉冲、电极极性和放电参数固定，选取加工材料为45钢，电极材料为铜合金，工作介质分别为10号、20号、30号机油。以式（1—1）所示的质量加工速度Vm来评定工作介质的电火花放电特性的好坏。将结果填入表1－2中。表1－2不同介质的质量加工速度材料项目10号机油20号机油30号机油质量加工速度（3）放电参数及电源极性对电火花加工精度和表面质量的影响电火花加工的精度主要受放电间隙大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性和放电参数的影响。所谓加工精度，主要是指尺寸精度、形状精度和位置精度。通常放电参数，是指放电电流、放电时间和间隙时间及放电脉冲。工具电极的损耗和电源极性与放电脉冲有很大的关系。为了评价电源极性和放电参数对加工精度的影响，选用加工材料为45钢，电极材料为铜合金，工作介质为20号机油，电源极性分别用正极性和负极性，放电频率分别用宽脉冲和窄脉冲，电流选择高、中和低三档。加工50mm×50mm×0.5mm的方槽后，用千测量尺寸精度。电火花加工的表面质量是指表面粗糙度、表面变质层和表面性能。而对表面质量影响最大的是单个脉冲的能量（脉冲电流和时间），对上述不同放电电流和频率的加工表面用粗糙度仪和显微硬度计分别测试表面粗糙度和显微硬度。将结果填入表1－3中。表1－3不同电火花加工参数的加工精度、表面粗糙度和显微硬度材料项目正极性负极性电流1电流2电流3时间1时间2宽脉冲窄脉冲尺寸精度表面粗糙度显微硬度六、实验结果及分析（1）材料的电火花加工性和工具电极耐损耗的特性请用表中表1－1的结果分析材料的电火花加工性与材料性能的关系；工作电极的耐损耗特性与电极材料性能的关系。（2）工作介质的电火花放电特性请用表1－2中的结果分析介质的电火花放电特性与介质性能的关系。（3）电火花加工的精度和表面质量请用表1－3中的结果分析电火花加工参数与加工精度、表面粗糙度和显微硬度的关系。七、实验报告内容1．实验目的。2．实验内容结果及分析。3．根据实验结果进行分析。数控电火花加工实验报告专业班级：姓名学号：实验日期：一、实验用主要设备的名称、型号及规格二、工艺参数对加工影响。（1）不同材料的质量加工速度和工作电极的相对损耗表1－1不同材料的质量加工速度和工作电极的相对损耗材料项目工件20钢工件45钢工件10钢钨电极铜电极铝电极石墨电极质量加工速度电极相对损耗（2）介质的电火花放电特性的测定表1－2不同介质的质量加工速度材料项目10号机油20号机油30号机油质量加工速度（3）放电参数及电源极性对电火花加工精度和表面质量的影响表1－3不同电火花加工参数的加工精度、表面粗糙度和显微硬度材料项目正极性负极性电流1电流2电流3时间1时间2宽脉冲窄脉冲尺寸精度表面粗糙度显微硬度三、实验结果及分析（1）材料的电火花