电火花加工方法.

2020-03-02 21:45:48 来源：范文大全收藏下载本文

兰州理工大学机电工程学院

《特种加工》专题论文 ——电火花加工技术

10机械工程及其自动化专业____________ 机电（3）班班级____________

刘晓军姓名____________

10610011 学号____________ 宁会峰指导老师____________

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加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使现代机械制造面临着一系列严峻的任务。如：各种难切削材料的加工问题；各种特殊复杂型面的加工问题；各种超精密、光整零件的加工问题；特殊零件的加工问题等。要解决上述一系列的问题，仅仅依靠传统的切削加工方法很难实现，有些甚至无法实现。为此，人们相继探索、研究新的加工方法。特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。

三、电火花加工技术的产生

20世纪40年代，前苏联鲍·洛·拉扎林柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的有害现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属融化、气化而被蚀除掉，开创和发明了变有害的电蚀为有用的电火花加工方法，用铜杆在淬火钢上加工出小孔，可用软的工具加工任何硬度的金属材料，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用电能和热能来去除金属，获得“以柔克刚”的效果。之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。

四、电火花加工技术的发展[1] 20世纪50年代

脉冲电源改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。

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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【3】。

第三章电火花的加工特性

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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。

第四章

电火花加工的基本规律

一、影响材料放电腐蚀的主要因素

1．极性效应

能量在两极上的分配对两个电极电蚀量的影响是一个极为重要的因素，而电子和正离子对电极表面的撞击则是影响能量分布的主要因素，因此，电子撞击和离子撞击无疑是影响极性效应的重要因素。但是，近年来的生产实践和研究结果表明，正的电极表面能吸附工作液中分解游离出来的碳微粒，形成碳黑膜（覆盖层）减小电极损耗。

由此可见，极性效应是一个较为复杂的问题。除了脉宽、脉间的影响外，还有脉冲峰值电流、放电电压、工作液以及电极对的材料等都会影响到极性效应。

从提高加工生产率和减少工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，加工中必须充分利用极性效应，最大限度地降低工具电极的损耗，并合理选用工具电极的材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电规准，正确地选用加工极性，达到工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小的目的。

当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极效应便相互抵消，增加了工具的损耗。因此，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。

2．电参数

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当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热愈高，电蚀量将愈少，愈难加工；热导率较大的金属，会将瞬时产生的热量传导散失到其它部位，因而降低了本身的蚀除量。

当单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值愈小，脉冲宽度愈长，散失的热量也愈多，从而使电蚀量减少；若脉冲宽度愈短，脉冲电流幅值愈大，由于热量过于集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少，但抛出的金属中气化部分比例增大，多耗用了气化热，电蚀量也会降低。

因此，电极的蚀除量与电极材料的热导率以及其它热学常数、放电持续时间、单个脉冲能量等有密切关系。

4．其它因素

加工过程不稳定将干扰以致破坏正常的火花放电，使有效脉冲利用率降低。随着加工深度、加工面积的增加，或加工型面复杂程度的增加，都将不利于电蚀产物的排出，影响加工稳定性和降低加工速度，严重时将造成结炭拉弧，使加工难以进行。

如果加工面积较小，而采用的加工电流较大，也会使局部电蚀产物浓度过高，放电点不能分散转移，放电后的余热来不及传播扩散而积累起来，造成过热，形成电弧，破坏加工的稳定性。

电极材料对加工稳定性也有影响。用钢电极加工钢时不易稳定，用纯铜、黄铜电极加工钢时则比较稳定。脉冲电源的波形及其前后沿陡度影响着输入能量的集中或分散程度，对电蚀量也有很大影响。下表为常用电极材料及其选择。

二、影响加工精度的主要因素与传统的机械加工一样，机床本身的各种误差，工件和工具电极的定位、

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的损耗导致楞角倒圆，加工出的工件不可能得到清楞。而且，随着加工深度的增加，电极楞角倒圆的半径增大。但超过一定加工深度，其增大的趋势逐渐缓慢，最后停留在某一最大值上。楞角倒圆的原因除电极的损耗外，还有放电间隙的等距离性。凸尖楞电极由于尖角放电的等距离性，必然使工件产生圆角；凹尖楞电极的尖点根本不起放电作用，但由于积屑也会使工件凸楞倒圆。因此，既使电极完全没有损耗，由于间隙放电的等距离性仍然不可能得到完全的清楞。如果要求倒圆半径很小，必须要缩小放电间隙

工作介质是产生放电的基本条件，目前主要采用液体介质。它形成火花击穿放电通道，对放电通道产生压缩作用，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态，帮助电蚀产物的抛出和排除，并使工具冷却。所以说介质对于电火花加工有很大的作用。

第五章电火花加工的应用领域

一、电火花加工主要用于模具生产中的型孔、型腔加工。已成为模具制造业的主导加工方法，推动了模具行业的技术进步。电火花加工零件的数量在3000件以下时，比模具冲压零件在经济上更加合理。按工艺过程中工具与工件相对运动的特点和用途不同，电火花加工可大体分为：电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花展成加工、非金属电火花加工和电火花表面强化等。

二、电火花成形加工。该方法是通过工具电极相对于工件作进给运动，将工件电极的形状和尺寸复制在工件上，从而加工出所需要的零件。它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。近年来，为了解决小孔加工中电极截

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化 ,使电极进给驱动系统的惯性得以大幅度减小 ,必将更好地发挥电火花加工技术的工艺特点。

(3)新型元器件的成功应用

不断地吸收现代科技发展的精髓是任何制造技术得以生存和发展的前提。目前一些新型开关元件如 IG BT ,大规模集成电路芯片如 FPG A、DSP ,新型压电材料等均已在电火花加工机床的脉冲电源、控制系统及驱动装置上得到了极为成功的应用 ,大大地提高了 EDM的加工性能与工艺指标。

(4)硬件软件化

软件在电火花加工机床上所占的比重日趋增大。这一趋势表明 ,一些新的软件平台、数控技术有可能很快地融入电火花加工技术中 ,从而将极大地提高电火花加工技术的快速响应能力。

(5)现代制造模式的渗透

人工智能技术、网络制造、绿色制造、敏捷制造等新概念正逐渐渗透到电火花加工领域中。

(6)新工艺的出现

借助现代化的研究手段 ,人们对电火花加工技术的研究正向更深层次发展 ,新的工艺方法不断涌现 ,电火花加工技术的应用领域正在拓宽。

相对于传统的切削加工技术而言 ,电火花加工技术的研究与开发历史并不长 ,对其加工机理与适用范围的研究还并不充分。一般认为 ,这是限制其发展与应用的主要因素。但同时也应看到 ,正因为如此 ,它才可能具有较大的想象空间。现代制造技术及其相关技术的发展 ,在为电火花加工技术的发展提供良好机遇的同时 ,也对其提出了严峻的挑战。首先 ,从生产模式上讲 ,以单元化生产为主体的 EDM技术必须适应现代多品种、变批量生产的模式 ,与柔性制造技术、网络技术等现代技术接轨;其次 ,电火花加工技术本身也必须面对来自新型刀具材料的出现和日益完善的多轴数控铣削加

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