放电加工工艺.docx

1、 放电加工工艺放电加工工艺 放电加工工艺 一緒論 二電火花加工效應 3.電火花加工 X藝指標 4.電火花加工根本抵触及解決 五.機床操作及電極製作 六.留意事項 一一緒論緒論 1 什麽是電火花加工 平時我們在開電燈或關電閘時,不時會看到開闢處碰出火花久而久之,開闢觸片便被電腐蝕，影 響開闢壽命所以一向被人們視為有害放電現象，經過長期觀察發現，這種火花放電在特定場合具有 其特别感化，可通過脈衝電源使這種電腐蝕持續進行，在較短時間內產生較大年夜金屬腐蝕最從而 加工出特異形狀之工件.這就是電火花加工之雛形.電火花是脈衝電源產生的一種自激放電，是一種应用電、熱能量進行加工的办法。在加 工過程中，使对象

2、電極和工件之間不斷産生脈衝性的火花放電，靠放電時局部，暫態産 生的高溫把金屬蝕除下來。亦稱放電加工或電蝕加工。火花放電不合於弧光放電、輝光放電 等其他情势的自激放電，其特點如下：火花放電的兩個電極間在放電前具的較高的電壓，當兩電極接近時，其間介質被擊穿後，隨即 發生火花放電 O伴隨擊穿過程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低。火花 通道必須在維持暫短的時間（平日爲 10 入 10-8 S）後及時熄滅，才可保持火花放電的“冷極”特 点（即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極縱深），使通道能最感化於極小範圍 o通道能最的感化，可使電極局部被腐蝕 o 应用火花放電時産生的腐蝕現象對導電

3、材料進行尺寸加工的办法，叫電火花加工。電火花加工是在較低的電壓範圍內，在液體介質中的火花放電。2.電火花加工的特點 電火花加工是與機械加工完全不合的一種新工藝。隨著工業生産的發展和科學技術的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性，高粘性和高 純度等机能的新材料不斷出現。具有各種複雜結構與特别工藝请求的工件越來越多，這就使得傳統 的機械加工办法不克不及加工或難於加工。是以，人們除了進一步發展和完美機械加工法之外，還 尽力尋求新的加工办法。電火花加工法能夠適應生産發展的须要，並在應用中顯示出很多優異机 能，是以，获得了敏捷發展和日益廣泛的應用。電火花加工的特點如下：1 脈衝放電的能量密度高，便於

4、加工用通俗的機械加工办法難於加工或無法加工的特别材料和 複雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。2脈銜放電持續時間極短，放電時産生的熱最傳導擴散範圍小，材料受熱影響範圍小。3.加工時，对象電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀感化力極小 o 对象電極材料不需比工件 材料硬，是以，对象電極製造轻易 o 4.直接应用電能加工，便於實現加工過程的自動化。5可以改革工件結構，簡化加工工藝，进步工件应用壽命，降低工人勞動強度。基於上述特點，電火花加工的重要用处有以下幾項：1）製造沖模、塑膠模、鍛模和壓鑄模。2）加工小孔、畸形孔以及在硬質合金上加工螺紋螺孔。3）在金屬板材上切割出零件。4）加工窄

5、縫。5）磨削平面和圓面。6）其他（如強化金屬外面，掏出折斷的对象，在淬火件上穿孔，直接加工型面複雜的零件等）。3.實現電火花加工的條件 實現電火花加工，應具備如下條件：電火花加工的道理是基於对象電極和工件（正，負電極）之間脈衝性火花放電時的電 腐蝕現象來蝕除多餘的金屬，以使零件的尺寸，形狀和外面質最達到預定的请求0 要實 現電火花加工，必須滿足下列條件。1.对象電極和工件電極之間必須維持合理的距離，即相應於脈衝電壓和相應於介質的絕緣強度 的距離 O在該距離範圍內，既可以滿足脈衝電壓不斷擊穿介質，産生火花放電，又可以適應在火花 通道熄滅後介質消電離以及排出蝕除産物的请求。若兩電極距離過大年夜，則

6、脈衝電壓不克不及擊 穿介質、不克不及産生火花放電，若兩電極短路，則在兩電極間沒有脈衝能量有消费，也弗成能實 現電腐蝕加工 O由此可見，兩電極間的合理距離必須較小，但又弗成短路。在電火花加工中，对象電極與工件電極之間的距離叫作“間隙”。“加工間隙”或“放電間隙”就是指兩電極之間的合理距離。間隙是否合理，受到脈衝電壓、火花通道的能屋以及介質的介電係數等很多身分制約。因而，間隙的大年夜小隨這些身分的變化而變化。一般情況下，電火花加工的放電間隙在數微米到數百微 米範圍內。若將間隙調整到合理間隙和短路之間（即小於合理間隙），雖然不妨礙沖電壓擊穿介質，然则 由於間隙過小會導致槓炭，甚至發生電弧，給加工造成

7、伤害。2.兩電極之間必須充入介質。在進行電火花尺寸加工時，兩極間爲液體介質，在進行材料電火 花尺寸加工時，兩極間爲液體介質；在進行材料電火花外面強化時，兩極間爲氣體介質。兩極間沒有介質（即真空）的自激放電屬於輝光放電，不克不及實現電火花加工。3.輸送到兩電極間的脈衝能量密度應足夠大年夜。在火花通道形成後，脈衝電壓變化不大年夜，是以，通道的電流密度可以表徵通道的能最密度。能 量密度足夠大年夜，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，從而在被加工材料外面形成一個腐蝕痕（凹坑），實現電火花加工。因而，通道一般必須有 105-106A/cm2S 密度。放電通道必須具有足夠大年夜的峰值電流，通道才可以在脈衝期

8、間获得維持 o 一般情況下，維 持通道的峰值電流不小於 2A。4.放電必須是短時間的脈衝放電 o放電持續時間一般爲 10心 10%o 由於放電時間短，使放電時 産生的熱能來不及在被加工材料內部擴散，從而把能量感化局限在很小範圍內，保持火花放電的冷 極特点。假如放電時間等於或大年夜於 102s，則必定使放電沿火花一過渡電弧一弧光放電這一規律發 展，從而使加工不克不及正常進行。5脈銜放電需重復多次進行，並且多次脈銜放電有時間上和空間上是分散的。這裏包含兩個方面的意義：其一時間上相鄰的兩個脈衝不在同一點上形成通道；其二，若在必定時 間範圍內脈衝放電集中發生在某一區域，則在另一段時間内，脈衝放電應轉移

9、到另一區域。只有如 斯，才能避免積炭現象，進而避免發生電弧和局部燒傷。6.脈衝放電後的電蝕産物能及時排放至放電間隙之外，使重復性放電順利進行。在電火花加工的生産實際中，上述過程通過兩個途徑完成 o 一方面，火花放電以及電腐蝕過程本身 具備將蝕除産物排離的固有特点；蝕除物以外的其餘放電産物（如介質的汽化物）亦可以促進上述 過程；另一方面，還必須应用一些人爲的輔助工藝办法，例如工作液的迴圈過濾，加工中採用的沖、抽油办法等等。二電火花加工效應二電火花加工效應 電火花加工中一般有如下效應產生：極性效應、噴鍍、覆蓋效應、沈積效應、傳熱 1.極性效應 電火花加工時，雷同材料兩電極的被腐蝕最是不合的。个中一

10、個電極比另-個電極的蝕除量大 年夜，這種現象叫做極性效應。假如兩電極材料不合，則極性效應加倍複雜。我們一般把陰極蝕除 量與陽極蝕除最之比叫做極性係數 O極性係數小於 1，稱之爲負極性，此時，工件接電源的正極，对象電極接負極，反之極性係數大年夜於 1 稱之爲正極性，此時，工件接電源的負極，对象電極 接正極。極性係數的改變意味著兩極能量分佈的改變。影響極性效應的身分：1 脈衝寬度 在電場感化下，通道中的電子奔向陽極，正離子奔向陰極。由於電子質量輕，慣性小，在短時 間內轻易獲得較高的運動速度；而正離子質最大年夜，不易加快，故在 窄脈衝時，電子動能大年夜，電子傳遞給陽極的能最大年夜於正離子傳遞給負極的

11、能量，使陽極蝕除最大年夜於陰極蝕除量，即 爲負極性。而在寬脈衝時，正離子有足夠的時間加快可獲得較高的速度，并且質量又大年夜的多，轟擊陰極的動能較大年夜，同時除液體介質蒸氣的正離子外，陰極和陽極蒸氣中的正離子也參予了 對陰極的轟擊。是以，正離子傳遞給陰極的能量超過了電子傳遞給陽極的能量，陰極的蝕除量便大 年夜於陽極蝕除量即爲正極性。見圖一。脈寬 ti(US)圖一不合極性時的電極損耗圖一不合極性時的電極損耗 電極對 Cu/st Ip=48A 2.脈衝能最 隨著放電能最的增长，尤其是極間放電電壓的增长，每個正離子傳遞給陰極的平均動能增长，電子的動能雖然也隨之增长，但當放電通道和很大年夜時，由於電位分

12、佈變化引起陽極區電壓降 低，阻拦了電子奔向陽極，減少了電子傳遞給予陽極的能最，使陰極能屋大年夜於陽極能屋，即脈 衝能量大年夜時陰極的蝕除量大年夜於陽極蝕除量。2覆蓋效應 在材料放電腐蝕過程中，一個電極的電蝕産物轉移到另一電極外面上，形成必定厚度的覆蓋 層，這種現象叫覆蓋效應。在油類介質中加工時，覆蓋層主如果石墨化的碳素層，其次是粘附在電 極外面的金屬微粒結層 o 1.碳素層的生成條件(1)要有足夠高的溫度。電極上待覆蓋的外面溫度不低於碳素層的生成溫度，但低於熔點，以使碳粒子燒結成石墨化的耐蝕層。(2)要有足夠多的霜:蝕産物，尤其是介質的熱解産物一一碳粒子。(3)要有足夠的時間，以便在外面上形成

13、必定厚度的碳素層 o(4)採用正極性加工，因爲碳素層易在陽極外面生成。(5)必須在油類介質中加工。2.影響覆蓋效應的重要身分(1)脈衝能最與波形，增大年夜放電加工能量有助於覆蓋層的生長，但寬脈衝大年夜電流對 中精加工有相當大年夜的局限性，減小脈衝間隔則有利於在各種規准下生成覆蓋層。但間隔過小則 有轉變爲電弧放電的危險，採用某些組合脈衝如矩形波派生出來的梳形波及各種疊加脈衝波形也有 助於覆蓋層的生成。(2)電極對，銅打鋼時覆蓋效應比較明顯。因爲銅對碳素層的生成起著類似催化劑的感化。但銅打硬質合金卻不大年夜轻易生成覆蓋層。(3)工作介質，石油産品的油類介質在放電産生的高溫下，生成大年夜量的碳粒子，

14、有助於 碳素層的生成。而在具有必定離子導電的水介質中採用負極性加工時，會産生另一種覆蓋現象一一 鍍覆現象。即在陰極外面上形成一層緻密的電鍍層。(4)工藝條件，工作介質髒；介質處於液相與氣相混淆狀態，間隙過熱，放電在間隙空間分 佈較集中，電極截面大年夜，電極間隙較小，加工較穩定等，均有助於生成覆蓋層。間隙中工作液 的流動影響也很大年夜，沖油壓力過大年夜會破壞覆蓋層的生成。合理应用覆蓋效應，有利於降低電極損耗，甚至可做到“無損耗”加工 但如處理不當，出 現過覆蓋現象，將會使電極尺寸在加工中超過了加工前的尺寸，反而破壞了加工精度 所謂無損耗加工即指在加工過程中，在某種特定條件卜 由於覆蓋效應的感化，

15、彌補了電極損 耗，當弼補感化與電極損耗大年夜致均衡時，可以認爲電極無損耗。但加工條件比較苛刻，不易達 到 O平日電極損耗達到 1%以下 即可認爲是無損耗加工。三三.電火花加工工藝指標電火花加工工藝指標 一、加工速度 對於電火花成形機來說加工速度是指在單位元時間內，工件被蝕除的體積或重量。i 般用體積 表示。若在時間 T內，工件被蝕除的體積爲 V，則加工速度 Vw爲：Vw=V/t（mm Vrnin）對於線切割機來說，加工速度是指在單位元時間內，工件被切面槓。即用 mnf/min來表示。在規定外面粗拙度（如 Ra=2.5“m），相對電極損耗（如 1%）時的最大年夜加工速度，是衡量 電加工機床工藝机

16、能的重要指標。一般情況下，生産廠給出的是最大年夜加工電流，在最佳加工狀 態下所能 進給偏向 測量線仃 圖二圖二 相對長度損耗相對長度損耗 QL；H加工深度加工深度 LF計數深度，計數深度，ZXLE電極損耗電極損耗 達到的最高加工速度。是以，在實際加工時，由於被加工件尺寸與形狀的千變萬化，加工條件，排屑條件等與幻想狀態相差甚遠，即使在粗加工時，加工速度也往往大年夜大年夜低於機床的最大 年夜加工速度指標。圖三沖油壓力對電極損耗的影響圖三沖油壓力對電極損耗的影響 二、对象電極損耗 在電火花成形加工中，对象電極損耗直接影響仿形精度，特別對於型腔加工，電極損耗這一工 藝指標較加工速度更爲重要。電極損耗分爲絕對損耗和相對損耗。絕對損耗最常用的是體積損耗 Ve和長度損耗 Veh二種方法，它們分別表示在單位時間內，对 象電極被蝕除的體槓和長度。即 Ve=V/t(mm/min)Veh=H/t(mm/min)相對損耗一一对象電極絕對損耗與工件加工速度的百分比。平日採用長度相對損耗比較直觀，測最也比較便利。在線切割加工中，電極絲的損耗對工件質量的影響不大年夜，故一般不加以討論 0 但快走絲機床应用鉗作爲電極