第四章电火花加工.ppt

电火花加工 1.电火花加工的机理、特点及分类 电火花加工（Electrical Discharge Machining）是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是一种电、热能量进行加工的方法，是在20世纪40年代开始研究和逐步应用到生产中的。 2.电火花加工工艺方法分类 按工具电极的形状、工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削和镗磨、电火花展成加工、电火花表面强化与刻字。前四类属电火花成形、尺寸加工，是用于改变零件形状或尺寸的加工方法；最后一类属表面加工方法，用于改善或改变零件表面性质。电火花穿孔加工和电火花线切割应用最为广泛。 2.电火花加工中的基本工艺规律 1.极性效应 在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。 为了充分地利用极性效应，最大限度地降低工具电极的损耗，应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参数，正确地选用极性，使工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小。 2.电参数 电火花加工脉冲电源的可控参数有：脉宽、脉间、峰值电流、开路电压、脉冲的前沿上升率和后沿下降率。对蚀除量影响的综合作用规律可以用脉冲能量的大小和变化率来描述。 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的关系。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。可用公式表示为 脉冲前后沿变化率相对于脉冲宽度较小时，影响蚀除量的单个脉冲能量即为单脉冲放电能量，可表示为 3.金属材料热学常数 热学常数是指熔点、沸点、热导率、比热容、熔化潜热、气化潜热等。当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化潜热、气化潜热愈高，电蚀量将愈小，愈难加工；导热系数愈大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传导散失到其他部位，降低了本身的蚀除量。 总之，电极的蚀除量与电极材料的导热系数以及其他热学常数、单个脉冲能量、脉冲能量变化率有密切关系。 4.工作液：电火花成型—油类，高速走丝线切割—乳化液，低速走丝线切割—去离子水 5.其他因素：加工过程稳定性、电极材料、抛出速度、黑膜 1.加工速度 单位时间内工件的蚀除量称之为加工速度，一般采用体积加工速度来表示，即被加工掉的体积除以加工时间 2.工具电极损耗速度 采用相对损耗或损耗比θ作为衡量工具电极耐损耗的指标。即 影响电极损耗的主要因素 1.极性效应：根据工件所接电源极性命名 精加工通常采用正极性短脉冲；粗加工通常采用负极性长脉冲 2.吸附效应：金属碳化物微粒在电场作用下形成带负电碳胶粒，在一定条件下吸附在正极表面，俗称炭黑膜。 可以保护和补偿电极，降低电极损耗：负极性加工。 峰值电流和频率一定时，黑膜厚度随脉宽增加而增加 3.传热效应：工具电极导热性能好于工件，结合大脉宽小电流，可减少电极损耗。 4.合理选择工具材料：最常用石墨和铜，以及铜钨、铜碳、银钨合金 工具电极的损耗对尺寸精度和形状精度都有影响。 “二次放电”是指已加工表面上由于电蚀产物等的介入而再次进行的非正常放电，集中反映在加工深度方向产生斜度和加工棱角棱边变钝方面。 热影响层介于熔化凝固层和基体之间。热影响层的金属材料并没有熔化，只是受到高温的影响，使材料的金相组织发生了变化，它和基体材料之间并没有明显的界限。热影响层中靠近熔化凝固层部分，由于受到高温作用并迅速冷却，形成淬火区，其厚度与具体条件有关，一般为2～3倍的Rmax 。显微裂纹一般仅在熔化层内出现，只有在脉冲很大情况下才有可能扩展到热影响层。 表面变质层的形成导致电火花加工表面力学性能的改变，通常硬度和耐磨性能提高，而抗疲劳性能下降。要提高表面完整性，必须设法减小表面变质层的厚度。 3.电火花加工设备和工作液 床身工作台面与立柱导轨面应有一定的垂直度要求，还应有较好的精度保持性，这就要求导轨具有良好的耐磨性和充分消除材料内应力等。作纵横向移动的工作台一般带有坐标装置。常用的是靠刻度手轮来调整位置。 主轴头是电火花成形机床中最关键的部件，是自动调节系统中的执行机构，对加工工艺指标的影响极大。对主轴头的要求是：结构简单、传动链短、传动间隙小、热变形小、具有足够的精度和刚度，以适应自动调节系统的惯性小、灵敏度好、能承受一定负载的要求。主轴头常用的有电－液式和电－机械式。 4.电火花穿孔成型加工 4.1冲模的电火花加工工艺 1.冲模的电火花加工方法 凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证，因此