第三讲电火花加工.ppt
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1、,特种加工方法可按其能量来源和加工原理分为电火花加工、电化学加工、高能束加工、超声加工、成形加工和复合加工等多种门类的加工。 电火花加工 电火花加工又称放电加工或电蚀加工(electrical discharge machining,简称EDM),它利用电、热能对零件进行加工。即利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀材料。,特种加工电火花加工,电火花加工的原理 利用工具电极与工件电极之间脉冲性火花放电,产生瞬时高温,工件材料被熔化和气化。同时,该处绝缘液体也被局部加热,急速气化,体积发生膨胀,随之产生很高的压力。在这种高压作用下,已经熔化、气化的材料就从工件的表面迅速被除去。其
2、加工原理如图所示。,a)加工原理示意图 b)、c)加工表面局部放大图 1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 8被蚀除的材料,工具和工件与电源的两极相接,均浸在有一定绝缘度的流体介质(通常用煤油或矿物油)中。 脉冲电压加到两极之间,在工具电极向工件电极运动中,将极间最近点的液体介质击穿,形成火花放电。由于放电通道截面积很小,通道中的瞬时高温使材料熔化和气化。单个脉冲能使工件表面形成微小凹坑,而无数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。随着工具电极不断地向工件作进给运动,工具电极的形状便被复制在工件上。 加工过程中所产生的金属微粒,则被流动的工作液流带走。同
3、时,总能量的一小部分也释放到工具电极上形成一定的工具损耗。,4个阶段: 1)介质电离、击穿,形成放电通道; 2)火花放电产生熔化、气化、热膨胀; 3)抛出蚀除物; 4)间隙介质消电离(恢复绝缘状态)。,电火花加工的实现条件: 1、工具电极和工件电极之间必须保持一定的间隙; 2、必须采用脉冲电源、脉冲放电需要重复多次进行、放电通道具有很大的电流密度; 3、两极之间应冲入介质,火花放电在绝缘介质中进行; 4、放电应是短时间的脉冲放电; 5、电蚀产物应能及时排出至放电间隙外。,脉冲电源电压波形,电极材料要求导电,损耗小,易加工;常用材料:紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜等,其中石墨最常用。 铜:制成各种精
4、密复杂电极,可用于中小型腔加工 钨、钼:熔点和沸点较高、损耗少,但其机械加工性能不好,价格较贵,一般仅用于线切割。 石墨:用于型腔加工 铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料:导热性好,熔点高,电极损耗少,价格较贵、制造成型困难,通常只用于精密电火花加工。,工作要素,工作液主要功能压缩放电通道区域,提高放电能量密度,加速蚀物排出;常用工作液有煤油、机油、去离子水、乳化液等。 放电间隙合理的间隙是保证火花放电的必要条件。为保持适当的放电间隙,在加工过程中,需采用自动调节器控制机床进给系统,并带动工具电极缓慢向工件进给。,脉冲宽度与间隔影响加工速度、表面粗糙度、电极消耗和表面组织等。脉冲频率高、持续时间短
5、,则每个脉冲去除金属量少,表面粗糙度值小,但加工速度低。 通常放电持续时间在2s至2ms范围内,各个脉冲的能量2mJ到20J(电流为400A时)之间。,电火花加工的特点 1、可加工任何高强度、高硬度、高韧性、高熔点的 难切削加工的导电材料,不受被加工材料的物理 机械性能影响。 2、工具的硬度可以低于被加工材料的硬度。 3、加工时无显著机械切削力,工具电极并不回转, 有利于小孔、窄槽、型孔、曲线孔及薄壁零件加 工,也适合于精密细微加工。,4、脉冲参数可任意调节,加工中只要更换工具电极 或采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上连续 进行粗、半精和精加工。 5、通常效率低于切削加工,可先用切削加工粗加
6、 工,再用电火花精加工。 6、放电过程中有一部分能量消耗于工具电极而导致 电极消耗,对成形精度有一定影响。,电火花加工的用途及分类 主要用来解决难切削加工及复杂形状工件的加 工。可分为电火花穿孔成型加工、电火花线切割、 电火花磨削和镗削、电火花表面强化与刻字等。,1. 加工速度和工具损耗速度 当电火花加工时,工具和工件(正、负极)同时遭到不同程度的电蚀,单位时间内工件的电蚀量称为加工速度,即生产率;单位时间内工具的电蚀量称为损耗速度,它们是一个问题的两个方面。,电火花加工的基本工艺规律,(1) 加工速度 一般采用体积加工速度来表示,有时也用质量加工速度来表示,以方便测量正负极的蚀除速度与单个脉
7、冲能量、脉冲频率成正比。,qp-正极的总蚀除量; kp-工艺系数(与电极材料、脉冲参数和工作液有关); wM-单个脉冲能量; f -脉冲频率; t-加工时间; vp-正极蚀除速度。 有效脉冲利用率,%;,提高加工速度途径,)提高脉冲频率: 缩小脉冲停歇时间或压窄脉冲宽度。 )增加单个脉冲能量: 加大脉冲电流或增加脉冲宽度,但会影响表面质量和加工精度,通常只用于粗、半精加工之中。 )提高工艺参数 :如合理选用电极材料、工作液及放电参数,改善工作液循环过滤方式等,来有效地提高脉冲利用率,以达到提高工艺参数的目的。 )正确选择工件的极性: 窄脉冲加工选用正极性加工(工件接脉冲电源的正极),而采用宽脉
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