电火花加工的基本原理及设备

第二章电火花加工的基本原理和设备。1.放电加工的基本原理(EDM)基于放电腐蚀的原理，当工具电极和工件电极彼此靠近时，在电极之间形成脉冲火花放电，这在放电通道中产生瞬时高温，熔化甚至局部蒸发金属，从而去除金属。两个电极表面的金属材料是如何被腐蚀掉的？该过程可以大致分为以下阶段：(1)电极间介质的电离、击穿和放电通道的形成。(2)介质的热分解、电极材料的熔化、汽化和热膨胀。(3)喷射电极材料。(4)电极间介质的去离子。(4)看图纸，看图纸，看图纸，看图纸，看图纸，看图纸，单脉冲放电坑，多脉冲放电坑，电火花表面局部放大，电火花加工应满足以下条件：(1)刀具和工件之间必须保持一定的间隙。(2)必须使用脉冲电源。(3)在具有一定绝缘特性、特性、特性、优点和缺点的介质中放电的电火花加工，(1)高硬度导电材料，其可通过难以加工或不能加工的切割方法加工，主要通过电火花加工期间的电能和热能加工，并且几乎与机械特性(硬度、强度等)无关。)。因此，工件的加工不受工具的硬度和强度以及硬质材料(如硬化钢、硬质合金、超硬材料等)的限制。)由软材料(如石墨、铜等)加工而成。)。(2)便于加工细长、薄、脆的零件和形状复杂的零件。由于在加工过程中刀具和工件之间没有直接接触，工件和刀具之间没有机械加工的切削力，机械变形小，因此可以加工复杂的形状并进行精细加工。(3)工件变形小，加工精度高。目前，电火花加工的精度可以达到0.01 0.05毫米，在精密加工时精度可以小于0.005毫米。(4)易于实现加工过程的自动化。电火花加工主要利用电能进行加工，而电能和电参数比机械量更容易实现自动控制。目前，我国大多数电火花机床都是由数字控制的。(1)电极间介质、负电极、工作流体、放电通道、正电极的电离、击穿和放电通道的形成，以及(3)电极材料的喷射、凸缘突起、固化颗粒，以及(2)介质的热分解、电极材料的熔化、汽化和热膨胀、金属从正电极的熔化和喷射、金属从负电极的熔化和喷射、气泡，以及(4)电极间介质的去离子。放电形成的凹坑只能在导电材料上加工。通过对电火花加工原理的分析，可以看出电火花加工所用的工具和工件必须是导体，因此塑料和陶瓷等绝缘非导电材料不能用电火花加工。(2)加工精度受到电极损耗的限制。在加工过程中，工具电极也会被电和热腐蚀。特别是在尖角和底面，腐蚀量相对较大，导致电极损耗不均匀。因此，电火花加工的精度是有限的。处理速度慢是因为火花放电期间产生的热量仅局限于电极表面并且被介质快速冷却，所以处理速度比机械处理的速度慢。(4)最小圆角半径受放电间隙限制。尽管电火花加工有一定的局限性，但它仍比传统加工有很大的优势。因此，其应用领域日益扩大，并已广泛应用于机械(尤其是模具制造)、航空航天、电子、电器、仪器仪表等行业，以解决难加工材料和复杂形状零件的加工问题。介绍电火花机床，1。我国国家标准规定了国产电火花冲压成形机床的型号和参数。电火花成形机型号表示如下：机床工作台宽度(320厘米)、电火花机床、电火花机床(如果是数控电火花机床，在d后加k)、d、71、32、尺寸、d 7125以下的小尺寸、D7125以下的小尺寸到D7163以上的中等尺寸、d 7163以上的大尺寸，随着科学技术的进步，国外已生产出大量三坐标数控电火花机床。除了具有可根据程序自动更换电极的工具电极库的电火花加工中心之外，中国的大多数电火花加工机床厂现在也在开发和生产三坐标数控电火花加工机。单轴数控电火花加工机床、多轴数控电火花加工机床、电火花加工中心、2.2.2电火花加工机床结构、电火花加工机床、机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤与循环系统、数控系统、工作液过滤与循环系统、数控系统、脉冲电源、自动进给调节系统、机床本体、床身、立柱、主轴头及附件、工作台和机床本体是电火机床框架的三个部分，起到支撑和定位作用，操作方便。在电火花加工中，粗加工的放电间隙大于中等加工，而中等加工的放电间隙大于精加工的放电间隙。当一个电极用于粗加工时，在工件的大部分剩余部分被蚀刻掉之后，底表面和侧壁周边的表面粗糙度非常差。为了抛光工件，必须根据转换规则逐步修整工件。然而，由于中间加工量规和精加工量规之间的放电间隙小于粗加工量规之间的放电间隙，如果不采取措施，量规周围的侧壁不能被抛光，平移头旨在解决抛光侧壁的问题并提高其尺寸精度。根据平移头的运动原理，偏心机构用于将伺服电机通过平移轨迹保持机构的旋转运动转化为电极上每个粒子在水平面内围绕其初始位置的平面小圆周运动，许多小圆的外包络区域形成加工后的横截面区域。如图2-7所示，每个粒子运动轨迹的半径称为平动量，其大小可以从零开始逐渐增大，以补偿粗、中、精加工的火花放电间隙之间的差异，从而达到修整光腔的目的。图2-7平动头、数控平动头、平动头电火花加工特性放大间隙示意图，(1)电极的动作尺寸可以通过改变轨迹半径来调整，因此尺寸加工不再受放电间隙的限制。(2)在工具电极尺寸相同的情况下，通过改变轨迹半径，可以实现转换电度表的微调，即一个电极可以直接加工一对由粗到细的腔体。在加工过程中，工具电极的轴线偏离工件的轴线。除了电极处于放电区域的部分，工具电极与工件之间的间隙大于放电间隙，实际上减少了同时放电的面积，有利于消除电腐蚀产物，提高加工稳定性。(4)刀具电极运动方式的改变可以大大提高加工表面的粗糙度，尤其是底面的粗糙度。脉冲电源：将工频正弦交流电流转换成具有更高频率的单向脉冲电流，以向工件和工具电极之间的加工间隙提供所需的放电能量，从而去除金属。加工速度、加工精度、表面质量、工具电极损耗、性能影响、要求：(1)需要一定的脉冲放电能量，否则工件金属不能气化。(2)火花放电必须是短时间的脉冲放电，这样放电产生的热量不会扩散到其他零件，从而有效地去除金属，提高成形性和加工精度。(3)脉冲波形是单向的，以充分利用极性效应，提高加工速度，减少工具电极损耗。(4)脉冲波形的主要参数(峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔等。)有较宽的调节范围，以满足粗、中、细的要求电源质量直接关系到电火花加工机床的性能，因此电源往往是电火花加工机床制造商的核心秘密之一。理论上，通常有以下类型的电源。弛豫脉冲电源，弛豫脉冲电源是最早的电源，它利用电容充电储存电能，然后瞬间释放，形成火花放电，去除金属。因为电容器被一个接一个地充电、放电和释放，所以它也被称为“弛豫型”脉冲电源，原理图，如图4.9RC线脉冲电源、工作原理：首先，DC电源e通过电阻r给电容c充电，不断增加电容两端的电压。当电压上升到绝缘介质的击穿电压时，两极之间的绝缘介质被击穿，形成放电通道，储存在电容器上的能量瞬间释放，产生较大的脉冲电流。当积聚在电容器C上的能量被释放时，间隙中的工作流体迅速返回到绝缘状态。之后，电容器再次充电，并重复上述过程以达到处理的目的。优点：结构简单，使用维护方便，加工精度高。缺点：粗糙度值小，但生产率低，电能利用率低，加工稳定性差。(2)晶闸管和电子管脉冲电源。晶闸管是一种特殊类型的电子管。当一个脉冲信号施加到它的栅极时，可以控制该管打开或关闭以输出脉冲电流。由于这种电源的电气参数与加工间隙无关，所以也称为独立电源。晶闸管脉冲电源生产率高，加工稳定，但脉冲宽度窄，电极损耗大。(3)晶闸管式和晶体管式脉冲电源。晶体管脉冲电源是近年来发展起来的一种广泛使用的火花脉冲电源，其开关元件为晶体元件。其输出功率大，电规调节范围宽，电极损耗小。因此，它适用于加工孔，腔，磨削和其他不同的目的。晶体管脉冲电源在电火花加工机床中的应用越来越广泛。自动进给调节系统在电火花加工设备中起着重要的作用，其性能直接影响加工的稳定性和加工效果。自动进给调节系统、伺服进给系统、参数控制系统，用于控制放电间隙的大小，用于控制电火花加工中的各种参数，从而获得最佳加工工艺指标等。应用，应用，1)伺服进给系统的功能和要求，定义：以机床运动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统，也称为拖动系统或位置跟踪系统。功能：及时调整放电间隙。要求：(1)宽速度调节和跟踪范围。(2)足够的灵敏度和快速性。(3)稳定性高，抗干扰能力强。(2)电液伺服进给系统。在电液自动进给调节系统中，液压缸和活塞是执行机构。由于传动链短，液体基本不可压缩，传动链无间隙，刚性大，不敏感区小。因为在加工过程中进给速度非常低，正向和反向惯性非常小，并且反应很快。它特别适用于电火花低速进给，因此在20世纪80年代以前被广泛使用。但是，它存在漏油、油泵噪音大、占地面积大等缺点。图2-10喷嘴挡板电液自动调节器的工作原理，4。工作流体过滤和循环系统，侵蚀产物，其中一部分以气态形式被抛出，大部分以直径为几微米的球形固体颗粒悬浮在工作流体中。动力学：1)电极和工件之间的溢流2)粘附到电极和工件的表面。后果：腐蚀产物的积累将与电极或工件形成二次放电。这破坏了电火花加工的稳定性，降低了加工速度，影响了加工精度和表面粗糙度。我们做什么呢？方法1:振动电极以增强排屑。方法二：对工作流体进行强制循环过滤，以改善间隙状态。wo的强制循环过滤用于电火花加工的工作流体过滤系统包括工作流体泵、容器、过滤器、管道等。以强制循环工作流体。图2-11工作流体循环系统、数控系统的油路图，1)数控电火花机床的类型、数控坐标轴的数量、三轴数控电火花机床、四轴联动电火花机床、四轴三轴联动数控电火花机床、五轴联动电火花机床、六轴联动电火花机床，数控系统规定除了直线运动的x、y、z坐标轴系统外， 有3个旋转坐标系，即a轴绕x轴旋转，b轴绕y轴旋转，c轴绕z轴旋转。 (2)数控电火花机床数控系统的工作原理。本发明可以实现工具电极和工件之间的各种相对运动，可以用于加工各种更加复杂的腔体。目前，绝大多数电火花数控机床使用国际通用的国际标准化组织代码进行编程、程序控制、数控摇动加工等。ISO代码编程ISO代码是国际标准化组织制定的数控编码和程序控制的标准代码。代码主要包括G指令(即准备功能指令)和M指令(即辅助功能指令)。以上代码大部分与数控铣床和车床的代码相同，只有G54、G80、G82和M05是以前接触较少的指令，具体用法如下：表2-2工作坐标系，G54:工作坐标系，目的：在加工或校准过程中定义工作坐标系的主要目的是使坐标值更简单。这些定义工作坐标系的说明可以和G92一起使用。G92代码只能将当前点的坐标系定义为某个值，但不能将该点的坐标定义为所有坐标系中的该值。图2-12工作坐标系的切换，x，y，x ，y ，20，30，o ，g92g54x0y0，g92g55x0y0，格式：G80轴方向：G80X-；/电极将沿x轴的负方向前进，直到它接触工件，然后停在那里、-x、格式：G82轴，如G92X100。/将当前点的x坐标定义为100。G82X/将电极移动到当前坐标系X=50，X，100，50，m05的位置：含义：忽略接触感知，仅在此程序中有效。具体用法是：如果要在电极接触工件后取下电极进行感应并在此处停止，请使用此代码。例如：G80X-；/X轴负向接触感知G90G92X0Y0；/将当前点坐标设置为(0，0) m05g00 x 10。/忽略接触感知，将电极向X轴的正方向移动10 mm，X、g90g92x0y0、M05g00x10、如果上述代码中的m05被删除，电极通常不会运行，G00也不会执行。X，X，G90G92X0Y0，G00X10，没有G05不能移动，图2-13工件对准图，g80x，g90g92x0，m05g00x-10，g91g00y-38，g90g00x50，g80y，m05g00y-2，g90g00x50y28，g91g00z10，g92y0，在数控摇动加工中，普通电火花加工机增加了平移头，以使侧壁光滑并提高其尺寸精度，从而使工具电极轨迹可以逐渐向外扩展，即可以平移。对于数控电火花机床，由于工作台是数控的，工件加工轨迹可以逐渐向外扩展，即摇动、摇动和加工的效果：(1)加工尺寸精度可以精确控制。(2)可以加工螺纹等复杂形状。(3)可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度。(4)可以加工边缘和拐角清晰的侧壁和底边。(5)