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模具电火花加工技术论文

毕业论文

题目模具电火花加工技术

学生姓名：

指导老师：

院系：

机电工程系

专业：

模具设计与制造

级别：

2007级

江西工业工程职业技术学院

2009年5月

模具电火花加工技术

摘要

在模具工业技术快速发展的新形势下，电火花加工是当前模具加工的重要方法之一，并有着其它加工方法无可替代的优点。

电火花加工技术已取得了突破性的进展。

它是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。

对于为寻求向客户在较短的交货时间以较低的价格提供较高质量的产品的模具生产商来说，电火花加工自动化是一个很有吸引力的。

选择电火花加工技术作为特种加工领域的一门重要技术，本文从电火花加工技术发展的基本现状、电火花的基本原理、特点、电火花加工的操作过程、电火花加工新技术的发展等五个方面入手如实论述。

关键字：

电火花加工的基本现状、基本原理、特点、操作过程、新技术的发展

目录

第一章引言···················································1

第二章模具电火花发展的基本现状·······························2

2.1精密化·····················································2

2.2智能化·····················································2

2.3自动化·····················································2

2.4高效化·····················································3

第三章电火花加工基本原理·····································3

第四章电火花加工的特点·······································4

第五章模具电火花加工的操作过程·······························5

第六章电火花加工新技术的发展·································5

6.1新工艺的应用··············································5

6.1.1标准化夹具实现快速精密定位······························6

6.1.2混粉加工方法实现镜面加工效果····························6

6.1.3摇动加工方法实现高精度加工······························6

6.1.4多轴联动加工方法实现复杂加工····························6

6.2新技术的发展··············································7

6.3电火花加工技术的发展趋势··································7

第七章结论··················································8

致谢··························································9

参考文献······················································10

第一章引言

目前，模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步。

电火花加工作为模具制造技术的一个重要分支，被赋予越来越高的加工要求。

同时在数控加工技术发展新形势的影响下，促使电火花加工技术朝着更深层次、更高水平的数控化方向快速发展。

虽然模具高速加工技术的迅猛发展使电加工面临着严峻的挑战，目前放电加工技术部分工序已被高速加工中心代替，但电火花加工仍旧有广阔的前景。

如在模具的复杂、精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角、冒孔、深度切削等加工领域仍被广泛应用。

同时这项技术一直被改进和提升，使放电加工技术在模具工业中经久不衰。

先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争的加剧对数控电火花加工技术提出了更高要求，同时也为其提供了新的发展动力。

第二章模具电火花发展的基本现状

    模具电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。

如今新型数控电火花机床层出不穷，如瑞士阿奇、瑞士夏米尔、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等机床在这方面技术都有了全面的提高。

·2.1 精密化

电火花加工的精密核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。

时下数控电火花机床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。

通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。

从总体来看，现代模具企业在先进数控电火花机床的应用上，还没能很好地挖掘出机床的精密加工性能。

因此有必要全面推动已有数控加工技术的进一步发展，不断提高模具加工精度。

·2.2 智能化

智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。

新型数控电火花机床采用了智能控制技术。

专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。

专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。

在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。

专家系统在检测加工条件时，只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标，就可自动推算并配置最佳加工条件。

模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件；自动监控加工过程，实现最稳定的加工过程的控制技术。

专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。

目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。

随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。

·2.3自动化

目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。

机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。

但自动装置配件的价格比较昂贵，大多模具企业的数控电火花机床的配置并不齐全。

数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。

自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。

普及机床的自动化程度是当前数控电火花机床行业的发展趋势之一。

·2.4高效化

现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。

如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求将大面积（例如100×100mm）工件的放电时间大幅缩短，同时又要降低粗糙度。

从原来的Ra0.8μm改进到Ra0.25μm，使放电后不必再进行手工抛光处理。

这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用粉末加工设备可达到要求。

另外减少辅助时间（如编程时间、电极与工件定位时间等），这就需要增强机床的自动编程功能，配置电极与工件定位的夹具、装置。

若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。

最佳的加工模式是企业扩大市场空间、提升市场竞争力的资本，其开发而成的新产品、新技术亦愈受欢迎。

第三章电火花加工基本原理

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。

实现电火花加工条件：

（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。

若两电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电，若两电极短路，则在两电极间没有脉冲能量消耗，也不可能实现电腐蚀加工。

（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

（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。

能量密度足够大，才可以使被加工材料局部熔化或气化，从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕（凹坑），实现电火花加工。

因而，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。

进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。

通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。

在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。

这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。

紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。

这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。

在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。

因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。

在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。

常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。

按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：

利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹