影响电火花加工的因素 教学课件

1电火花加工的基本原理及机理

电火花加工又称为放电加工（electricaldischargemachining，EDM），其加工过程与传统的机械加工完全不同。电火花加工是一种电能、热能加工方法。电火花加工的基本原理是利用工具和工件（正、负电极）之间产生脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求。1

1影响电火花加工的因素一、影响材料电蚀量的主要因素二、影响加工速度与工具损耗速度的主要因素三、影响加工精度的主要因素四、影响电火花加工的表面质量的主要因素2一、影响材料电蚀量的主要因素极性效应电参数(单个脉冲能量WM和脉冲频率)金属材料热学常数工作液其他因素31.极性效应对电蚀量的影响极性效应电火花加工过程中，由于正、负极性不同而电蚀量不同的现象。＋

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－＋4应用正极性加工：工件接在脉冲电源的正极负极性加工：工件接在脉冲电源的负极2.单个脉冲能量WM和脉冲频率在连续的电火花加工过程中，一定范围内，工件或工具的单个脉冲蚀除量与单个脉冲能量成正比。正、负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比：提高电蚀量和生产率的途径提高脉冲频率f增加单个脉冲能量WM减小脉冲间隙to提高工艺系数K53.金属材料热学常数金属材料热学常数对电蚀量的影响脉冲放电能量相同时，熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热越高，电蚀量越少；热传导率越大，电蚀量越少；单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值越小，则脉宽越长，散失的热量越多。电蚀量越少；脉冲电流幅值过大，则损耗能量使得材料气化，电蚀量也将减少。64.工作液工作液对电蚀量的影响粘度大的工作液有利于压缩放电通道，提高放电能量密度，强化电蚀产物的抛出效应；但不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。工作液的选择粗加工——机油：粘度大、介电性能好精加工——煤油：粘度小、流动性好7其他因素其他因素对电蚀量的影响碳黑膜现象碳氢化合物类的工作液在放电过程发生热分解，形成带负电的碳胶粒，吸附在正极表面，形成一定强度和厚度的化学吸附层，称为“碳黑膜”，由于碳的熔点和气化点很高，从而减小电极蚀除量。加工前的电极

加工后的电极8二、影响加工速度与工具损耗速度的因素1.加工速度vW单位时间内工件的电蚀量称为加工速度体积加工速度和重量加工速度提高加工速度的途径提高脉冲频率增加单个脉冲能量提高工艺系数92.工具相对损耗速度工具损耗速度vE单位时间内工具的电蚀量工具损耗比工具损耗速度与加工速度的比值，称为损耗比。体积相对损耗10降低工具损耗的措施(1)正确选择极性和脉宽一般情况下，短脉冲精加工采用正极性加工；长脉冲粗加工采用负极性加工。(2)利用吸附效应负极性加工时，在一定条件下，工具表面可以形成一定强度和厚度的化学吸附层（碳黑膜），对电极起到保护和补偿作用，实现“低损耗”加工。11降低工具损耗的措施(3)利用传热效应选择导热性能比工件好的工具电极。(4)选择合适的材料铜：熔点低，但导热性好，因此损耗小，又能制成各种精密、复杂电极石墨：热学性能好，长脉冲粗加工中可以吸附游离的碳来补偿电极损耗，目前用来制成型腔加工的电极钨、钼：熔点和沸点较高，损耗小；机械加工性能差，一般在线切割中使用铜碳、铜钨、银钼：熔点高，导热性好；价格昂贵，制造成形困难，一般只用在精密电火花加工中使用。12三、影响加工精度的主要因素除电火花加工机床结构、机床传动、装夹定位误差之外，影响电火花加工精度的因素主要有以下几个方面：放电间隙（大小及其一致性）工具电极的损耗尖角与棱边倒角13放电间隙对加工精度的影响一般在0.01~0.5mm之间，精加工时间隙较小，粗加工时间隙较大。从减小加工误差的角度考虑，应该采用较小的加工规准，缩小放电间隙，从而提高仿形精度和间隙的一致性。“二次放电”会造成侧向间隙不均匀，形成斜度，影响加工的形状精度。14工具电极的损耗对加工精度的影响电极入口处的放电间隙由于电蚀产物的存在，“二次放电”的几率大而扩大，因而产生了加工斜度；工具电极下端加工时间长，绝对损耗大。工具电极的损耗直接影响加工精度，损耗越小，精度越高。15尖角与棱边倒角对加工精度的影响工具的尖角或凹角很难精确地复制在工件上，这是因为当工具为凹角时，工件上对应的尖角处放电蚀陈的机率大，容易遭受腐蚀而成为圆角。

尖角变圆现象a)加工外表面b)加工内表面1-工件电极2-工具电极16四、电火花加工的表面质量影响表面粗糙度的因素表面粗糙度主要决定于单个脉冲能量，单个脉冲能量越大，表面粗糙度越大；熔点高的材料（硬质合金）在相同能量下加工表面粗糙度比熔点低（钢）的材料好；精加工时，工具电极的表面粗糙度也将影响加工表面的粗糙度；电极面积也对表面粗糙度有影响；表面粗糙度和加工速度存在很大的矛盾。17表面变质层在火花放电的瞬时高温和工作液的快速冷却作用下，材料的表层发生了很大变化，粗略的分为熔化凝固层和热影响层。熔化层容易出现显微裂纹，脉冲能量越大，显微裂纹越宽越深，过大的脉冲能量将会使裂纹扩展到热影响层。放电痕剖面显示的表面变质层18表面力学性能电火花加工表面最外层的硬度较高，耐磨性好。电火花加工表面存在残余应力，较大的加工规准引起的残余应力越大。较大的残余拉应力和显微裂纹的存在使电火花加工表面比机械加工表面的耐疲劳性低许多倍。19职场应用：201.当采用窄脉冲精加工时，应选用正极性加工；当采用长脉冲粗加工时，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.精加工时放电间隙小，排屑比较困难，一般选用粘度小，流动性好、渗透性好的煤油为工作液。

3.干净的工作液有利于得到理