EDM加工技术手册.doc

EDM加工基础原理 第一章 一个电火花的过程 了解EDM加工中电极和工件间发生的加工情况对EDM用户帮助非常大，了解EDM加工的理论的基本知识有助于解决技术问题，有助于正确选择电极，有助于理解适合一项工作的材料为什么有时候在另一项工作中却差强人意的原因。了解EDM操作原理，有助于操作者提高工作效率，降低人为出错率。如果加工技术与操作技巧相结合，那么将会使你成为一个出色的EDM技师。 第一节 间隙内放电加工的原理 在放电加工时，电极带正极性电向工件表面靠近后保持一定的距离，这时候的距离由电压决定，这时的电压——叫间隙（GAP）电压（产生电火花时，机床电压表所显示的电压值）。间隙电压可以通过机床预先设定，设定的间隙电压越低，电极与工件的距离越小。在电极与工件未到达设定的距离时，电极带着高压电压，这时的电压——叫高压空载电压（放电未产生电火花时，机床电压表所显示的电压值）。高压空载电压同样可以通过机床预先设定，不同机床有不同的电压设定值。 众所周知，火花油（介质油）是良好的绝缘物，但是电压足够大时可以使它分解成带电离子，因此，在产生电火花前的高压空载电压设定越高，就越容易分解电离子。 悬浮在火花油中的石墨微粒和金属微粒有助于电流的传导，这些微粒能够参与火花油的电离，直接携带电流，还可以促进火花油被电离击穿，随着带电离子的增多，火花油绝缘能力开始下降。如图最高点所示，当电极和工件表面的距离最小时，电场最强，因此电流可以从电极间接（电极与工件放电加工中永远会保持一定距离的）传输到工件，电压开始下降，电流上开始上升。 随着电流的上升增加，热量快速积聚，使部分火花油、工件和电极气化，形成放电通道，而产生电火花。 随着不断的电流流过电极，热量不断上升，一个气泡试图向外膨胀，但由于离子受到强烈的电磁场作用，不断冲向放电通道，这股冲力抑制了气泡的膨胀。此时，电流不断增加，电压继续下降。 当脉冲将近结束时，电流和电压都呈稳定状态，气泡中的热量和压力达到最大值，一些金属被熔蚀（包括电极，所以熔点低的电极材料会熔融损耗较大）。此刻，直接位于柱形放电通道下的金属层处于熔融状态，受到气泡的压力而原地不动。 当一进入间歇（休止），电压和电流就降至零。温度骤然下降和失去电磁场作用，导致气泡爆炸，熔融的金属被抛离工件表面。由于爆炸力的作用，被抛离的金属物向周围排射而撞击到电极，若电极为脆性或结构疏松的材料时，又或者电极此时得不到及时冷却时，电极因此亦会出现撞击损耗。 此时新的火花（介质）油涌入型腔，冲走杂质，冷却工件和电极表面。在这时候，若没有足够的火花油及油压把抛离出来的熔融金属冲走，重铸层变厚，蚀除量降低。但是大压力的冲油，又会把电极表面来不及冷却的熔融层冲走，使电极损耗增大。熔点低的电极材料熔融层更厚，被冲走的会更多，所以当铜和石墨做电极时，铜电极冲油过大会增加损耗就是这个原理，石墨的结构颗粒度比铜大及熔点比铜高，冲油压力要比铜更大，排除杂物更好而不会增加损耗。 如果间歇（休止）不够长，，冲油状况不当，排除杂质困难，那么杂质可能会集结起来，影响放电的稳定性。在这种情况下还可能会产生直流拉弧（二次放电），损坏电极和工件。 以上八张图示说明了单个电火花加工周期中发生的过程状态。一个电火花周期由脉冲和间歇构成。脉冲和间歇以时间微秒（μs ，一百万分之一秒）为单位（机床的设定亦会以级数设置）。如下图示（以夏米尔EDM为例），它们的时间可以各在1.2至3200微秒（1至8级）内控制，每分钟最多可以循环25万次电火花周期，但在某一个指定的时刻内只有一个循环。一旦了解了这个循环周期，我们就能通过控制脉冲和间歇，让电火花加工为我们工作服务。 在一个电火花周期里，我们感觉是没办法判断出脉冲和间歇状态的，因为它们产生时间实在是太短的原故。要分别出它们的状态和时间的长短，就要借助视波器来监测了。通常我们在加工过程中所看见机头下降后所产生的电火花已经是包含着许多个电火花周期。如果我们不让机头回退的话，那么我们看到的是电极在不断的放电，其实是在不断地重复一个一个的电火花周期。 第二节 进入型腔内部的状态 在工件上进行熔蚀时会形成一个型腔。型腔越深，去除杂质越困难，电极和工件的冷却也越困难。要使加工稳定进行，必须确保介质油冲过间隙，因此，冲油成了电火花加工过程中必要的组成部分。 成功的冲油可以清除放电间隙中熔蚀的工件微粒和损耗的电极微粒，让介质油顺利进入间隙。要维持稳定的加工，防止产生电弧，就必须做到以上两点。 清除微粒的效果由间隙内介质油的流量决定，而流量的大小由油槽内的涡流反映。理想的油压通常是3至5psi，事实上，冲油时压力太大会阻碍微粒从间隙中排出，而且间隙中的介质油也得不到更新。油压过高时还会增加电极损耗。 维持介质油容量和压力的平衡至关重要。进行粗加工时，放