特种加工之电火花加工Word文件下载.docx

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5.3 

电极的设计与制造...............................................6

5.4 

工件、电极的装夹与校正.........................................6

5.5加工的定位......................................................7

5.6 

电参数的配置...................................................7

5.7加工过程的监控..................................................8

6电火花加工的基本规律..................................................8

6.1影响材料放电腐蚀的主要因素......................................8

6.1.1极性效应对电蚀量的影响....................................8

6.1.2覆盖效应对电蚀量的影响....................................8

6.1.3电参数对电蚀量的影响......................................9

6.1.4金属材料对电蚀量的影响....................................9

6.1.5工作液对电蚀量的影响......................................9

6.2影响电火花加工精度的主要因素....................................9

6.2.1表面粗糙度................................................9

6.2.2加工间隙（侧面间隙）的影响..................................9

6.2.3加工斜度的影响............................................9

6.2.4楞角倒圆的原因及规律.....................................10

参考文献...............................................................11

【摘要】电火花加工又称为放电加工（ElectricalDischargeMachining，简称为EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。

电火花加工技术作为特种加工领域的一门重要技术，本文从电火花加工的发展历程、基本原理、特点、加工规律、新技术进展等五方面入手加以论述。

【关键词】电火花加工的发展历程、基本原理、特点、规律、技术进展。

1引言

电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。

早在十九世纪，人们就发现了电器开关的触点开闭时，以为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。

这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。

为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电腐蚀产生的原因和防止的办法。

当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。

研究结果表明，当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。

二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。

电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。

随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。

从技术发展过程来看，电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。

控制系统也越来越复杂，从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。

20世纪90年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引进。

直到90年代中期，北京市电加工研究所才和日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机，也可以说开始步入国内电火花加工机的真正快速发展轨道，后来在此基础上又生产研发了4轴4联动电火花加工机。

2电火花加工原理

电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。

工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～0.05mm）。

当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。

由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。

第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。

如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。

与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。

3电火花加工条件

（1）工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离在该距离范围内，既可以满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。

（2）两电极之间必须充入介质在进行材料电火花尺寸加工时，两极间为液体介质（专用工作液或工业煤油）;

在进行材料电火花表面强化时，两极间为气体介质。

（3）输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大在火花通道形成后，脉冲电压变化不大，因此，通道的电流密度可以表征通道的能量密度。

通道一般必须有105-106A1em}电流密度。

放电通道必须具有足够大的峰值电流，通道才可以在脉冲期间得到维持。

一般情况下，维持通道的峰值电流不小于2A。

（4）放电必须是短时间的脉冲放电脉冲。

放电持续时间一般为10-1^-10-3s。

由于放电时间短，使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散，从而把能量作用局限在很小范围内，保持火花放电的冷极特性。

（5）脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的这里包含两个方面的意义:

其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道;

其二，若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域，则在另一段时间内，脉冲放电应转移到另一区域。

只有如此，才能避免积碳现象，进而避免发生电弧和局部烧伤。

（6）脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺利进行在电火花加工的生产实际中，上述过程通过两个途径完成。

一方面，火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性;

蚀除物以外的其余放电产物〔如介质的气化物）亦可以促进上述过程;

另一方面，还必须利用一些人为的辅助工艺措施，例如工作液的循环过滤，加工中采用的冲、抽油措施等等。

4电火花加工的特点

电火花加工是与传统机械加工完全不同的一种新工艺。

随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。

具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。

因此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工方法。

电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。

电火花加工的特点如下

（1）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。

不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。

（2）脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围校

（3）加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极校工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。

（4）可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。

基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项

1）制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。

2）加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。

3）在金属板材上切割出零件。

4）加工窄缝。

5）磨削平面和圆面。

6）其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。

5电火花加工工艺流程

模具电火花加工的工艺确定

模具零件在制造前，根据本身的特点、加工要求来确定合理的加工工艺。

一般来说，为了减少成本，提高效率，应尽量选用铣削加工、线切割加工等工艺来加工零件。

当在铣削加工、线切割加工等加工不到或工件有特殊要求的情况下才进行电火花加工，如刀具难以够到的复杂表面，需要深度切削的地方，长径比特别大的地方，精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角，不便于切削加工装夹，材料硬度很高，规定了要提供火花纹表面等的加工场合。

电火花加工前要对零件图进行分析，了解工件的结构特点、材料，明确加工要求。

根据加工对象、精度及表面粗糙度等要求和机床功能选择采用合适的电火花成形工艺方法。

对工件轮廓进行预加工

一般在电火花加工前，需要对工件轮廓进行预加工，预加工一般使用机械加工的方法，如加工中心、普通铣床等。

预加工的目的是为了减少电

火花加工中的材料去除量，可以大幅度提高电火花加工速度，电极的损耗减少，使得电极的数目减少。

粗加工电流可以较小，从而使加工表面受影响小。

电极的设计与制造

电火花加工首先要进行电极的设计、制造。

当前CAD/CAM技术已广泛应用于模具制造行业。

像UG、Pro/E、CimatronE、MasterCAM等都提供了强大的电极设计、编程功能。

根据工艺水平，精度要求、加工成本等工艺要点来安排制造工艺。

目前已广泛使用加工中心来制造各种型面复杂的电极。

加工中心比传统铣削加工速度快，全自动，重复生产的精度很高，可得到较复杂的形状。

线切割加工也是常用的一种电极加工方法，适合2D电极的制造，可用来单独完成整个电极的制造，或者用于铣削制造电极的清角加工。

另外，薄片类电极使用线切割加工可以获得很高的加工效率和加工精度；

使用慢走丝线切割机床，可以加工有斜度、上下异形的复杂电极，获得很高的加工精度、表面质量。

一般使用的电极材料有石墨和纯铜。

一般精密、小电极选用纯铜材料，而大的电极选用