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第二章 电火花加工 电火花加工（我国）又称为放电加工（日、美、英）或电蚀加工（俄罗斯） 第一节 电火花加工的基本原理及其分类 一、电火花加工原理及设备组成： 电火花加工原理: 基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。 电火花腐蚀的主要原因： 利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工必须解决下列问题： 1、必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，这一间隙随加工条件而定，通常越为几微米至几百微米。 电火花加工过程中必须具有工具电极的自动进给调节装置，使和工件保持某一放电间隙。 2、火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后，需停歇一段时间，放电延续时间一般为1~1000μs。 电火花加工必须采用脉冲电源 图2-1为脉冲电源的电压、电流波形 3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，绝缘强度为103~107Ω.cm，例如：煤油、皂化液或去离子水等。 电火花加工必须有循环过滤系统 二、电火花加工的特点及其应用 1、主要优点： （1）适合任何难切削材料的加工 （2）可以加工特殊及复杂形状的表面和零件 2、电火花加工的局限性： （1）主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料 （2）一般加工速度较慢 （3）存在电极损耗 三、电火花加工工艺方法分类： 按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同分类。前五类属电火花成形、尺寸加工，后者属于表面加工方法，用于改善或改变零件表面性质。 见表2-1 第二节 电火花加工的机理 从大量实验资料来看：每次电火花腐蚀的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。这一过程大致可分为以下四个阶段（后图放电波形） 一、极间介质的电离、击穿形成放电通道 （图2-4中0~1段、1~2段、2~3段） 二、介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀 （ 图2-4中3~4段） 三、电极材料的抛出 四、极间介质的消电离 （ 图2-4中4~5段） 熔融材料抛出后，在电极表面形成单个脉冲的放电痕如图2-6所示（P12） 加工后的表面情况如后图所示 第三节 电火花加工中的一些基本规律 一、影响材料放电腐蚀的主要因素 1、极性效应: 极性效应的现象: 正极性加工: 负极性加工: 产生极性效应的原因(笼统解释): 在火花放电过程中,正负电极表面分别受到负电子和正离子的轰击和瞬时热源的作用,在两极表面所分配到的能量不一样,因而熔化、气化抛出的电蚀量也不一样。 电子质量小容易加速。 质子质量大不易加速。 结论： 1、短脉冲（放电时间短）加工时，正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度，应采用正极性加工。 2、长脉冲（放电时间长）加工时，负极的蚀除速度大于正极的蚀除速度，应采用负极性加工。 （吸附效应） 注意： 1、极性效应越明显越好，在电火花加工过程中必须充分利用，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。 2、极性效应是一个较为复杂的问题，影响极性效应的因素有：脉宽、脉间、脉冲峰值电流、放电电压、工作液及电极对材料等。为了充分利用极性效应，应合理选择工具电极的材料，选用最佳的电参数、正确的选用极性。 2、电参数对电蚀量的影响： 电参数主要是指：电压脉冲宽度ti、电流脉冲宽度te、脉冲间隔to、脉冲频率f、峰值电流ie、峰值电压u和极性。 研究结果表明：在电火花加工过程中，无论正极或负极，都存在单个脉冲的蚀除量与单个脉冲能量在一定范围内成正比关系。某一段时间内的总蚀除量约等于这段时间内各单个有效脉冲蚀除量的总和。故正负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比。 公式2-1、2-2、2-3、2-4 讨论: 提高电蚀量和生产率的途径： 提高电蚀量时的注意事项： 3、金属材料热学常数对电蚀量的影响 热学常数----是指熔点、沸点（气化点）、热导率、比热容、融化热、气化热等 几种常见的热学常数见表2-2 每次脉冲放电时，通道内及正、负电极放电点都瞬时获得大量热能。而正、负电极放电点获得的热能被分配为两部分 1）、由于热传导散失到电极其它部分和工作液中 2）、使局部金属材料温度升高直至达到熔点、使金属融化、沸腾、气化，并进一步成为过热蒸汽。 结论: 1、电极的蚀除量与电极材料的热导率以及其它热学常数、放电的持续时间、单个脉冲能量有密切的关系。 2、当单个脉冲能量相同时，电极材料的热