第14章 电火花加工.docVIP

PAGE 6 第14章 电火花加工 14.1 概 述 电火花加工又称放电加工 (Electrical Discharge Machining， 简称 EDM)或电蚀加工，它与金属切削加工的原理完全不同，它是在加工过程中，通过工具电极和工件电极间脉冲放电时的电腐蚀作用进行加工的一种工艺方法。由于放电过程中可见到火花，故称之为电火花加工。目前这一工艺技术己广泛用于加工各种高熔点、高强度、高韧性、材料，如淬火钢、不锈钢、模具钢、硬质合金等，以及用于加工模具等具有复杂表面和有特殊要求的零部件。 14.1.1 电火花加工原理 电火花加工的原理是基于工具和工件 ( 正、负电极 )之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属， 以达到对工件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。 电火花加工需要做到以下几点： 图14-1 电火花加工理示意图工件 2—脉冲电源 3—自动进给调节装置4—工具5—工作液 6—过滤器　7--工作液泵 图14-1 电火花加工理示意图 工件 2—脉冲电源 3—自动进给调节装置 4—工具5—工作液 6—过滤器　7--工作液泵 2) 使火花放电为瞬时的脉冲性放电， 并在放电延续一段时间后， 停歇一段时间 ( 放电延续时间一般为s， 即 10~1000 ) 。以使放电气化产生的热量来不及从放电点传导扩散到其他部位，从而只在极小范围内使金属局部熔化，直至气化。因此电火花加工必须采用脉冲电源。 3) 加工中电极和工件浸泡在称为工作液的液体介质中，例如煤油、皂化液或去离子水等。工作液必须具有较高的绝缘强度， 以有利于产生脉冲性的火花放电。同时， 液体介质并能将电蚀产物从放电间隙中排除出去，并对电极和工件表面进行很好的冷却。 图14-1所示为电火花加工系统示意图。工件 1 与工具 4 分别与脉冲电源 2 的两输出端相联接。自动进给调节装置 3使工具和工件间经常保持一很小的放电间隙。当脉冲电压加到两极之间时，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，如图 14-2 所示。其中图 14-2a 表示单个脉冲放电后的电蚀坑， 图 14-2b 表示多次脉冲放电后的电极表面。脉冲放电结束后，经过一段间隔时间 ( 即脉冲间隔 t 。)， 使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一个小凹坑。这样随着相当高的频率，连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可将工具端面和横截面的形状复制在工件上，加工出所需的和工具形状阴阳相反的零件， 整个加工表面 由无数个小凹坑所组成。 14.1.2 电火花加工的适用范围 电火花加工的适用范围主要包括： 可以加工任何难加工的金属材料和导电材料。由于加工中材料的去除依靠放电时的电、热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及热学特性，几乎与其力学性能无关。 可以加工形状复杂的表面。电火花加工可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工。 加工中工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔等有特殊要求的零件。 14.2 电火花成形加工机床的结构 电火花成形加工机床按数控程度分为普通（非数控）电火花成形加工机床和数控电火花成形加工机床。电火花成形加工机床按其大小可分为小型 (D7125 以下 ) 、中型 (D7125~D7163) 和大型 (D7163 以上 )；也可按精度等 级分为标准精度型和高精度型；也可按工具电极的伺服进给系统的类型分为液压进给、步进电动机进给、直流或交流伺服电动机进给驱动等类型。随着模具工业的需要，国外已经大批生产微机三坐标数字控制的电火花加工机床，以及带工具电极库能按程序自动更换电极的电火花加工中心。 电火花成形加工机床型号表示方法如下： 图14-2 电火花穿孔、成形加工机床 1 一床身 2 一液压油箱 3 一工作液槽 4 一主轴头 5 一立柱 6 一工作液箱 7 一电源箱 图 14-3a 为最常见的电火花成形加工机床。它包括主机、脉冲电源、工作液循环过滤系统及机床电气系统，数控电火花成形加工机床还有数控系统。 机床主机由床身、立柱、主轴头、工作台等组成，用于支承工具电极及工件，保证它们之间的相对位置， 并实现电极在加工过程中稳定的进给运动。床身和立柱是机床的基础结构，主轴头是机床的关键部件，电极安装其上，主轴头通过自动进给调节系统带动其在立柱上作升降运动，用于改变电极和工件之间的间隙。 脉冲电源的作用是将工频交流电转变成一定频率的定向脉冲电流，提供电火花成形加工所需要的能量。 自