2电火花加工讲解.doc

PAGE  PAGE 31 2 电火花加工 2.1 电火花加工的产生 早在19世纪初，人们就发现电器开关的触头在开闭时会产生放电现象而使其接触部分发生烧蚀损坏。这种由于放电所引起的电极烧蚀现象，称为电腐蚀现象。长期以来，人们为了延长电器触头的使用寿命，曾经对电蚀现象进行了大量的研究。研究表明，电腐蚀的主要原因是：电火花放电时火花通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、气化而被蚀除，形成放电凹坑。长期以来电腐蚀一直被认为是一种有害的现象，人们不断地研究电腐蚀的原因并设法减轻和避免它。随着人们对电腐蚀原因的认识，人们开始尝试利用电腐蚀现象。 到19世纪末，美国发明了用低电压大电流施加在电极与工件之间的方法来刻印文字和图案，20世纪初，科耳许特利用放电制出了胶状金属粉末，并首次提出有关放电应用于加工金属的技术关键和电极耗损的报告。直到前苏联学者拉扎连科夫妇在解释和应用这种现象时，认识到在液体介质中进行重复性脉冲放电时能够对材料进行尺寸加工，并在1943年成功地利用电腐蚀原理在金属工件上打出小孔，从而创立了电火花加工(EDM)技术，开创了金属材料非切削加工的新时代。 电火花加工，是一种利用电、热能量进行加工的方法，它是在加工过程中，使在绝缘的工作液中的工具和工件之间不断产生脉冲性火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把多余的材料蚀除下来，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的预定的加工要求。因放电过程可见到火花，故称之为电火花加工。电火花是一种自持放电，它不同于弧光放电、辉光放电等其它形式的自激放电。电火花加工是基于脉冲放电的蚀除原理，所以，也称为放电加工(Electrical Discharge Machining)或电蚀加工(Electrical Erosive Machining)。 2.2 电火花加工的基本原理、特点、应用、及分类 2.2.1 电火花加工的基本原理 尽管最初的电火花加工机床十分简单，而且很不完善，但它却和现在使用的电火花加工机床一样，也包括脉冲电源、机床床身、放电间隙调节器和工作液循环系统等四大部分（如图2-1所示）。 电火花加工的基本原理如图2-1所示。工件1与工具4分别与脉冲电源2的两输出端相连。自动进给调节装置3使工具和工件间经常保持一个很小的放电间隙，当脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时高温使工具和工件表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。脉冲放电结束后，经过一端间隔时间，使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，重复上述过程。由于工件和工具电极的表面不是绝对光滑的，有微观的凹凸存在，而每次放电又恰好都是发生在间隙最小处或绝缘强度最低处，即工件和工具电极表面的凸起最高或较高的地方发生放电，形成凹坑，当下一次放电时，放电发生在新的表面高点处，使该点又产生一个凹坑，这样随着相当高的频率，连续不断的放电，工具电极不断地向工件进给，就可将工具的形状复制在工件上，加工出所需要的零件，整个加工表面将由无数个小凹坑所组成。 图2-1 电火花加工原理示意图 1—工件 2—工具 3—自动进给调节系统 4—脉冲电源 5—工作液 6—过滤器 7—泵 8—工作液循环系统 1 2 3 4 5 6 8  SHAPE \* MERGEFORMAT  人们利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工，必须具备如下基本条件： 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，通常为几微米至几百微米。如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，不会形成火花放电；如果间隙过小，很容易形成短路接触，同样不能形成火花放电。因此，在电火花加工过程中必须具有工具电极的自动进给和调节装置。 火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如煤油、皂化液、去离子水等。液体介质又称工作液，工作液必须具有较高的绝缘强度，以利于产生脉冲性的火花放电。同时，工作液还能把加工过程中产生的碎屑排出加工区，并且对电极和工件表面有较好的冷却作用。 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0.1～200微秒。由于放电时间短，使放电产生的热量来不及扩散到电极材料内部。在先后两次放电之间，有足够的停歇时间，使极间介质充分消电离，以保证每次放电不会在一点上重复进行。 必须把加工过程中产生的电蚀产物及余热及时从微小的电极间隙中排除出去。 2.2.2 电火花加工的特点 1. 优点  = 1 \* GB3 ① 可以加工任何导电材料，由于电火花加工是基于电蚀原理的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及其热学特性，而几乎与其力学性能无关。因此可以“以柔克刚”。此外，在