放电加工原理教案

1、精选文档第一章 放電加工的由來(18:00-18:10)第一節放電加工發展史l 人們對放電的研究從18世紀中期開始了到1878年美國發明瞭利用放電來寫字的電筆並取得專利。l 1943年蘇聯首先提出提倡將放電用於金屬加工方面並發表了RC放電回路之論文。l 同年美國推出世界上第一台放電機(手進給式)。無伺服裝置。l 1950年放電機由電弧式放電轉變為火花放電。l 1953年英國研製出自動控制系統之放電加工機隨後德國瑞士法國的幾家公司也相繼推出各式放電機。l 20世紀後半期引領放電行業的有瑞士AGIE公司夏米爾公司日本沙迪克公司三菱牧野等。機台已發展為CNC式。l 1998年日本沙迪克公司率先推出線

2、性放電機使加工效率提高了30%以上。第二節放電加工發展趨勢放電加工作為特種加工之一它的發展也僅僅經過了50年的歷程。在這個過程中放電加工經歷了從粗加工到精密加工的演變從手動式到CNC自動化的提升從大面加工到精細孔加工越來越顯示出放電加工之獨特性它彌補了其他機械加工所不能達到的加工能力。新一代的放電機有各種保護回路和高速精密之伺服裝置利用特殊加工液及加工添加劑可達到更加高的精度及光潔度要求。操作方面將向著更加自動化的程度發展。大家對以上內容有沒有什麽疑問。第二章 什麽是放電加工(18:10-18:30)第一節放電加工定義放電加工亦即電火花加工是利用加工用的電極工具和被加工物之間所發生之放電作用將

3、被加工物之加工部份去除的現象稱為放電加工。第二節放電加工分類放電加工按放電現象可分為以下四種1電暈放電 2火花放電 3輝光放電 4電弧放電上述其中1）電暈放電、3）輝光放電、4）電弧放電均爲穩定放電，只要條件適當，可以連續維持。2）火花放電則略有不同。所謂火花放電爲電極間之絕緣完全破壞時，以過渡性之放電形式僅以極短的時間存在（約10-710-8秒）。下圖爲放電之順序發展過程：暗流電暈火花輝光電弧接觸導體間之電流電壓上升電壓上升電壓上升電流增加電流增加接觸脫離電流增加A 電暈放電 像針尖或細金屬線，此曲率較大部分當作電極，當加以高壓時，在曲率較大部分附近，由於電場集中，開始電離，而有發光或發音現

4、象，雖極微弱，卻類似電流流動現象，此稱爲電暈放電。B、 火花放電 電極間之絕緣性完全破壞，轉移至穩定放電前之過渡狀態稱之爲火花放電。大氣中放電時，在10-7秒以下之短時間內， 完成火花放電回路，以後則轉移成輝光或電弧放電形式，故嚴格說來，火花放電爲10-7秒以下之過渡現象，不過連續的火花放電亦可包含輝光及電弧放電，因此時間比較短的情形均可稱爲火花放電。C 輝光放電 如日光燈，在低壓下較易維持一定的放電形式，因此也叫做真空放電，一般在電流1A以下進行。D 電弧放電 此放電形式對放電加工有很深的關係，其電流範圍大而安 定，沒有上限。第三節放電加工適用範圍。凡屬導電性材料，放電加工可不受限制，以高精

5、度和無須人爲操作，即能夠進行加工。如銅材、鋼材、碳化鎢、導電性陶瓷等。有時亦可加工非金屬材料，例如在寶石或玻璃等表面豎立針狀電極，使其尖端部分發生電暈放電，藉其熱作用與針狀電極互相對向的微小部分作穿孔加工。大家對以上內容有沒有什麽疑問。第三章 放電加工電氣原理(18:30-19:00)第一節自然界的放電現象l 每當陰雨天，常會閃電打雷，亦常聽說樹木或動物被雷擊而燒毀或死亡，此現象為大自然間的放電。l 當我們將兩根帶電導體接觸的剎那間，也會有火花產生，同時導線頭有被熔解的情況，此稱為放電，一般常見的是焊接。l第二節放電加工原理放電加工是以銅等較軟的工具電極，將超硬合金等加工成所需要的形狀。電極為

6、餅幹形則加工出的形狀即為餅幹形。機器利用電子管之開關功能，在一個時間周期內産生放電恢復之過程，如此反復迴圈，形成連續性放電，從而形成放電加工。一個放電周期詳述：1、 充電2、 機頭下降3、 擊破絕緣4、 火花放電5、 放電結束,恢復絕緣.放電波形如下圖：VV工作V SVOFF 圖2-21、 機器通過電阻R對電容C充電，一般電極爲“+”極，被加工物爲“-”極。2、機器通過各條件設置來加工被加工物，從而機頭下降。3、當加工電極離被加工物之間距離越來越近時，電容終端電壓超過加工電極和被加工物之耐電壓時，即擊破電絕緣，開始放電火花放電。4、當火花放電回路之電阻遠比充電回路之電阻低時，因此電容之負荷在短

7、時間內消失，極間之放電亦因而消失，即放電結束。接著又開始充電，如此反復不息。第三節放電加工過程1. 電極與被加工體接近成數um的距離時，先在最短距離處迸出火花，火花立即成為細電孤柱，亦即電流密度很高的電子流，打擊被加工體的一點。電子流在此成為熱，被加工體即使為高熔點的金屬，也會被此熱熔化一點。此時電子流碰撞金屬蒸氣，發生的離子等也同時將電極加熱。2. 這些熱使周邊的加工油成氣化狀態3. 放電造成加工油突然氣化膨脹，對熔化的被加工物與電極施加壓力。就被加工物、電極全體而言，此壓力很小，但就單位面積而言，卻很大.4.金屬的熔化部分噴成小圓團，四散於加工液中.端部未噴散的部分隆起，殘留於被加工體及電

8、極.此處成為後續的放電點5.熔化的金屬噴開後的遺跡被周圍的冷油侵入，很快奪走殘餘的熱.剛才發生放電的間隙也回復絕緣4.5.6.第四節電極與工件之材質l 放電加工由電極、工件、介質、機器、四個要素組成。(提問)l 加工用電極是我們在放電加工時之刀具，因此，電極之材 質的不同，對其加工方面也有差別。常用的電極材料應具備 以下性質： （1）、放電穩定。 （2）、電阻低。 （3）、放電時消耗少。 （4）、放電時之加工速度、精度、粗糙度良好。 （5）、耐大電力放電。 （6）、機械強度大。 （7）、成形容易，價格低廉。 一切能導電之材料均可用來當作放電加工之電極，但依據放電加工之需求，速度快、消耗少、電阻

9、低、放電穩定、放電粗糙度等特點。並比較各種材質之比熱，熱傳導、熔點、密度，剛性等特性，根據其綜合特性。我們常用的電極材質有：電解 銅、黃銅、紅銅、銅鎢、石墨、銀鎢等。l 工件材質種類： 通常我們在工作中所加工的工件一般爲模仁，模板等模具零件，所以一般加工的工件材質以模具鋼爲主。其中有：VIKING、SKD11、SKD61、S45C、P20、V3、NAK80等。 1）、VIKING：此種材質在模仁零件類工件中應用比較廣泛在放電加工中相對比較穩定，電極消耗小，加工效率較高，尺寸精度易保證。 2）、SKD61、SKD11：此種材質在塑膠模具中應用較多，放電加工狀態良好，電極消耗小，但在加工薄小工件時

10、，易變形，尺寸精度易保證。 3）、V3：此種材質常用於衝壓模具，其硬度高、熱傳導差、比熱低、在放電加工中加工性能不穩定，電極消耗大，加工效率低，尺寸精度不易保證。大家對以上內容有沒有什麽疑問。休息1900-1910第四章 異常放電的發生原理及預防方法(1910-1930)第一節異常放電發生原因l 連續放電時，依表面的凹凸或液中介在物的分布等，從最易放電處放電，通常如圖所示，在電极的相向面內分散發生放電。l 在此狀態，如圖所示，安定進行加工l 但如圖所示，若在特定處積蓄加工粉或其它分解物，則只該處容易放電，后續的放電集中同一處，造成放電集中，只放電集中處形成大放電痕，成為缺陷。l 放電集中不只使

11、加上面劣化，加工用礦物性油分解生成的生成物因自動控制系的极間距离追蹤作用而放電，同時向上方成長而移動，有時會超過加工液面，容易造成火災。第二節異常放電預防方法1) 從電氣條件去改善對應電極和工件的材質,選用對應的電氣條件。Sodick機台條件中, Cu-St ;CuW-St等系列均是為不同電極和工件的材質而設定的條件。不光如此,在加工深孔,狹小部位等易積碳的工件時,加工前就要對電氣條件以下方面進行改變:A 減少放電電流脈衝寬度(ON);B 降低機臺下降放電的時間(DN)C 間隙電壓升高(GAP)D 提高機頭上升時間(UP);2) 從加工觀念去改善所有的放電加工中,形成一種有消耗加工的理念,特別

12、是粗加工,犧牲電極的消耗,來求取快速去除余量和減少積碳發生的機率。穩定加工是前提在保証前提下盡量做到小消耗加工。3) 從放電能量的大小去改善通常加工粗放時以單位面積中0.1A電流加工最為適宜對應中放和細放電流,分別減半或更小執行加工。如面積60mm2,則粗放電流6A左右;中放電流減半為3A(或2A)細加工為1.5A(或1A)。偏小影響了放電加工效率,偏大則易引起電極熱變形彎曲,使加工失敗。一些細小電極在加工中發生彎曲與此相關.4) 從媒介上去改善加工中避免澄油的對衝,使得碳渣不易排出,一般衝油加工采用側角45度方向衝油,大多數採用浸油加工.另一方面是保證澄油的凈度,做到半年或三個月更換過濾芯,適當時候更換新油.5) 從加工方法改善採用三軸同時加工和搖動形式來替代單一Z軸方向加工.如採用三軸同時可改善圖(1.4)的積碳狀況,採用自由擴孔加工或Z軸鎖定搖動加工可改善圖(1.3)的加工狀況如圖(1.9)示。a三軸同時加工改善側邊或底面二次放電b採用圓擴孔或z軸鎖定搖動加工方式來改善