电火花加工的特点-上海开放大学(1).ppt

1、数控电火花加工EDM，电火花加工又称电火花加工(Electrical Discharge Machining，简称EDM )，与机械加工完全不同，是一种直接利用电能和热能进行加工的新技术。 利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法叫做电火花加工。 电火花加工是在一定的介质中，利用两极间脉冲火花放电时的电腐蚀现象加工材料，使零配件尺寸、形状和表面质量满足一定要求的加工方法。 电火花加工是在低电压范围内液体介质中的火花放电。 前言电火花加工的产生，随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性、高粘性和高纯度等性能的新材料不断涌现。 具有各种复杂结构和特殊工艺要

2、求的工件不断增加，以往的机械加工方法无法加工，加工困难。 因此，正在努力进一步发展和完善机械加工法，寻求新的加工方法。 尺电火花加工可以适应生产发展的需要，在应用中显示了许多优异的性能，因此得到了迅速的发展和日益广泛的应用。 火花是自激放电，火花放电的两个电极间在放电前具有高电压，两电极接近后，在其间电介质击穿后，马上产生火花放电。 随着破坏过程，两电极间的电阻急剧减小，两电极间的电压也急剧降低。 火花通道维持火花放电的“冷极”特性(即，通道能量转化的热能不传递到电极的深度)，为了使通道能量作用于极窄的范围，在维持暂时的时间(通常为10-7-10-3s )后必须立即熄灭由于沟道能量的作用，可以

3、部分地腐蚀电极。 1 .脉冲放电的能量密度高，用通常的机械加工方法加工困难，或者加工不能加工的特殊材料和复杂形状的工件，这是电火花加工的特点。 不受材料硬度的影响，不受热处理情况的影响。 2 .脉冲放电的持续时间极短，放电时产生的热传导扩散范围小，材料的热影响范围小。 3 .加工时手工工具电极和工件材料不接触，两者间的宏命令作用力极小。 由于手工工具电极材料不需要比工件材料硬，所以手工工具电极的制造容易。 4 .直接利用电能加工，加工过程自动化变得容易。 5、改革工件结构，简化加工技术，提高工件寿命，降低工人劳动强度。电火花加工工作母机的构成和作用、工作母机必须具备脉冲电源、机械部分和自动控制

4、系统、工作液过滤和循环系统3个要素。 1 .脉冲电源施加于放电间隙的电压必须为脉冲。 不这样做的话，放电会变成连续的电弧。 所谓脉冲电源，实际上是电气线路和装置，能够产生具有一盏茶能量的脉冲电压。 2 .机械部分和自动控制系统在手工工具电极和工件之间保持适当的放电间隙，发挥用上线了调节的作用。 3、工作液净化和循环系统工作液的作用是集中能量，强化加工过程，带走放电时产生的热和电腐蚀产物。 液压油系统包括液压油的储存蒸发制冷、循环及其调节和保护、过滤以及利用液压油的强制循环系统。 电火花成形加工的基本原理，其基本原理如图1所示，加工的工件为零配件电极，黑金属铅或紫铜为手工工具电极。 当脉冲电源产

5、生一系列的脉冲电压，并施加到工件电极和工具电极上时，工具电极和工件都会被埋在具有一定绝缘性能的工件液中。 在自动进给调节装置的控制下，如果手工工具电极和工件的距离小到某种程度，则由于脉冲电压，两极间的最近表兄弟附近的工作液被破坏，在手工工具电极和工件之间形成瞬时的放电路径，产生瞬时的高温，金属局部地熔化或气化而被蚀刻，形成局部的蚀刻坑以这种相当高的频率，不断地反复放电，工具电极不断地送入工件，从而将工具电极的形状转印到工件上，能够加工必要的工具形状和阴阳相反的零配件。 图1自动进给调节装置2脉冲电源3手工工具电极4工作液5工件6台7过滤烟嘴7工作液泵，总体上，一次脉冲放电的过程可分为几个阶段：

6、 (1)极间介质的电离、破坏及放电路径的形成；(2)介质热裂化、电极材料的熔化、汽化热膨胀；(3) 放电成型加工的基本条件是： a )实现维持手工工具电极和工件电极之间的合理距离，即与脉冲电压和介质的绝缘强度相对应的距离。 如果两电极的距离过大，不能电介质击穿脉冲电压，不能发生火花放电，如果两极短路，两电极间没有脉冲能源消费，也不能实现电腐蚀加工。 b )必须在两极之间放入介质。 电火花成形加工通常使用煤油或脱络离子水作为工作液。 c )两极间传输的脉冲能量密度必须大于一盏茶。 一般为105106A/cm2。 如果能量密度一盏茶大，则能够使被加工材料部分熔融或气化，在被加工材料的表面形成腐蚀痕

7、迹，实现电火花加工。 d )放电必须是短时间的脉冲放电。 一般的放电时间为1s1ms。 由此，不能使放电时产生的热在被加工材料内部扩散，能量的作用限制在狭窄的范围内，能够维持火花放电的冷极特性。 e )脉冲放电反复进行多次，并且多次的脉冲放电在时间和空间上分散。 f )脉冲放电后的电腐蚀生成物立即排出放电间隙外，使反复放电顺利进行。 1 .极性效应电火花加工时，相同材料的两电极的被腐蚀量不同。 一个电极的蚀刻量比另一个电极多，这种现象称为极性效应。 两电极材料不同时，极性效应更显着。 2 .营销对象效果油类介质中的电火花加工分解负极性的游离碳微粒，在适当的脉冲宽度、脉间条件下放电，将碳微粒称为

8、营销对象效果。 利用营销对象效应可以降低电极损耗。 对负极性加工进行留心是有效的。 影响电火花成形加工的因素，3、加工速度对电电火花成形机来说加工速度是指单位时间内工件被蚀刻的体积或重量。 一般用体积表示。 设在时间t内蚀刻工件的体积为v，则加工速度Vw对于Vw=V/t(mm3/min )线切割机床来说，加工速度是指在单位时间内切断工件的面积。 即以mm2/min表示。 在规定的表面粗度(例如Ra=2.5m )下，相对于电极损耗(例如1% )的最大加工速度是测定电气加工机的过程性能的重要指标。 总之，生产工厂提供了最大加工电流，提供了最佳加工状态下可达到的最高加工速度。 因此，在实际加工时，被

9、加工材料的尺寸和形状的千变万化、加工条件、切屑排出条件等与理想状态相差甚远，因此即使在粗加工时，加工速度也大多大大低于工作母机的最大加工速度指标。 4 .在手工工具电极损耗放电成形加工中，手工工具电极损耗直接影响仿形精度，特别是对腔加工，电极损耗这一工艺指标比加工速度更为重要。 电极损失有绝对损失和相对损失。 5、表面粗度表面粗度是指加工表面上的微观几何形状误差。 对于电加工表面来说，即加工表面的放电痕迹凹坑的集合，在凹坑表面形成加工硬化层，而且积存润滑油，其耐磨损性比相同粗糙度的机械加工表面好，因此允许加工表面比所要求的粗糙度大。 另外，在相同粗糙度的情况下，电加工表面的亮度比机械加工表面的

10、亮度低。6 .所谓二次放电，是指在加工完毕的表面上由电腐蚀生物再次进行的异常放电，集中出现在加工深度方向上发生倾斜、加工角变钝等方面。 7 .放电间隙也称为放电间隙、过切量，加工中指脉冲放电的两极间距离，实际效果大量反映在加工后的工件尺寸的单边扩大量上。 两电极蚀刻去除量间的不符点脉冲放电时间越长，越有利于降低手工工具电极的相对损失。 在电火花加工实用过程中，粗加工采用长脉冲时间和高放电电流，速度高，损失小，反映了加工速度和手工工具电极损失的不符点缓解。 但是，完成的时候不符点加剧了。 为了实现小的能量加工，需要大幅度压缩脉冲放电时间。 为了使脉冲放电电流和脉冲放电时间常数的组合变得合理，也需

11、要大幅压缩脉冲放电电流。 这不仅增大了手工工具电极的相对损失，还大幅度降低了加工速度。 为了解决加工速度和加工表面粗度之间的不符点电火花加工过程的这一基本不符点，人们尝试将一个脉冲能量分散到多个通道，多点放电到云同步上。 在用该方法改善加工表面粗度的同时，维持了以往的加工速度。 迄今为止，通过人为控制实现多点云同步放电的有效方法只有分离刀具电极的多线路加工。 为了实现全电极的多通道加工，人们设想了各种各样的方法，进行了多年的实验探索。 但是，到目前为止，还没有完全解决。 在实用过程中，型腔模具的加工采用了粗、中、精的逐步过渡式加工方法。 加工速度的不符点用大功率、低损耗的粗加工男同性恋解决的中

12、精加工虽然手工工具电极的相对损耗大，但一般由于中精加工的质量仅占全加工量的一小部分，因此手工工具电极的绝对损耗极小，既可通过加工尺寸控制进行补偿，也可在不影响精度要求时忽略不计。 电火花加工中常用的名词、用语及符号，1、放电间隙：放电间隙是指加工时手工工具与工件之间产生火花放电的距离间隙。 在加工中，称为加工间隙s，其大小一般在0.01-0.5mm之间，粗加工时的间隙大，精加工时的间隙小。 加工间隙分为端面间隙SF和侧面间隙SL 2、脉冲宽度ti(s ) :脉冲宽度简称为脉冲宽度，是施加于手工工具和工件的放电间隙两端的电压脉冲的持续时间(参照图)，为了防止电弧烧伤，电火花加工只能使用断续的脉冲

13、电压波粗加工可以使用大脉冲宽度ti100s，精加工只能使用小脉冲宽度ti50s。 3、脉冲间隔to(s ) :脉冲间隔也简称为脉冲间隔，也称为脉冲休止时间。 这是两个电压脉冲之间的间隔时间(参见图4 )。 间隔时间过短，放电间隙电离和绝缘恢复来不及，弧光放电、烧伤手工工具和容易发生工件的脉间选择过长，加工生产性降低。 加工面积、加工深度大时，脉间也应稍微加大。 什么？ 4 .开路电压或尖峰电压：开路电压是间隙开路时电极间的最高电压，等于电源的直流电压。 如果尖峰电压高，放电间隙大，生产率高，但成型转印精度稍差。 5、火花维持电压：火花维持电压是每次火花被破坏时在放电间隙火花放电时的维持电压，一

14、般为25V左右，但实际上是射频波振动的电压(参照图4 )。 电弧的维持电压比火花的维持电压低5V左右，射频波振荡频率低，用一般的示波器没有观察到射频波成分，观察到了水平亮线。 过渡电弧的维持电压在火花和电弧之间。 6 .加工电压或间隙平均电压U(V )加工电压或间隙平均电压是指加工时的电压修正所指示的放电间隙两端的平均电压，是多个开路电压、火花放电维持电压、短路和脉冲间隔等零电压的平均值。 在通常的加工中，加工电压为30-50V，与工作比、预定径套走刀量等有关。当工作比大、下种子文件、下跟踪、间隙片偏移开路时，加工电压变大，工作比变小，过跟踪或预定径套走刀量变小(间隙偏置短路)，加工电压变小。

15、 7 .加工电流I(A )的加工电流是指示加工时电流修正的放电间隙中流过的平均电流。 精加工时小，粗加工时大的间隙开放时小，间隙合理或短路时大。 8 .短路电流IS(A )短路电流是放电间隙短路时(或人为短路时)的电流校正所示的平均电流(由于短路时休止时间内没有电流)。 比通常加工时的平均电流大20-40%。 9、尖峰电流IS(A )尖峰电流是间隙火花放电时的脉冲电流的最大值(瞬间)，是日本、英吉利、美国经常使用的IS表示(参照图4 )，尖峰电流难以直接测量，但是实际上是影响生产率、表面粗度等指标的重要残奥仪表。 在设定、制造脉冲电源时，预先选择并校正按每个功率放大管串联连接的限流电阻的尖峰电

16、流。 为了安全起见，每50W的大功率晶体管选择的尖峰电流约为2-3A，如电源说明书中所述，可以选择粗、中、精加工时的尖峰电流(实际上选择了几个功率管进行加工)。 10、放电状态放电状态是指电火花加工时的放电间隙内的每个脉冲放电的基本状态。 一般来说，5种放电状态和脉冲类型1 )开放(无负荷脉冲)2)火花放电(动作脉冲，或称为有效脉冲)3)短路(短路脉冲)4)弧光放电(稳定弧光放电)5)过渡弧光放电(不稳定弧光放电，或称为不稳定火花放电的大功率电源粗加工时为vW500mm3/min 12 .相对损耗或损耗比(损耗率) (% )相对损耗或损耗比是手工工具电极损耗速度和工件加工速度之比，用以综合测量

17、手工工具电极的耐损耗程度和加工性能。 面积效应：面积效应是指电火花加工时，加工速度、电极损耗比和加工稳定性等指标随加工面积大小而变化的现象。 一般加工面积过大或过小通常会降低工艺指标。 这是因为“电流密度”过小或过大。 14 .深度效应：加工速度和稳定性随加工深度的增加而降低的现象称为深度效应。 主要是由于电腐蚀生成物的积蓄，切屑排出不良引起的，在电火花加工中常见的问题处理，1 .乳化油打孔机后不乳化的是怎么破吗？在乳化油的生产过程中一般加入挥发性稳定剂， 在生产过程中不能按照工艺要求进行操作的情况下，或者将劣化的化学基油作为原料使用的情况下，可能会发生这种现象，处理这一问题的最简单的方法是加

18、入可以乳化的乳化油，搅拌使其乳化，或者加入酒精。 2 .工件切割不动时怎么办？ 在实际的切断过程中工件的切断不动的情况下，有时完全不能切断，这是因为一般以高的厚度切断，或者切断不锈钢等难加工材料的情况下，其根本的原因是工作液没有良好的结账台去除物的特性，应急的方法是加入清洗精加工，或者工作(在一部分地区由于使用硬水打孔机而无法断开的问题也发生)，3 .钼丝正反切断时的切断速度不一致，不去单向式的情况下，是怎么破吗？ 这种情况在切断高厚度时很常见，根本原因还是工作液的问题，当然也与逆变器跟踪速度、钼丝张力的均匀性等其他因素有关。 顺便说一下，切断厚度高的工件时，最好加快逆变器跟踪。 这是因为，虽然在过跟踪时几乎没有断线，但在下跟踪时加工变得不稳定，引起断线的情况较多。4 .为了降低钼丝在线筒两端断线的概率，高速切线的钼丝在线筒的两端频繁转向，两端的钼丝反复受到拉伸力的冲击作用，对两端的钼丝提供疲劳损伤，为了延长钼丝的寿命，需要一次航班(大约8小时) 该方法在大电流高效加工时特别重要。 5 .怎样延长钼合十礼层的寿命钼合