電火花加工論文劉銘木

1、電火花加工論文【摘 要】 電火花加工是與機(jī)械加工完全不同的一種新工藝，一種直覺利用電能和 熱能進(jìn)行加工的新工藝。是其它加工方法無可替代的優(yōu)點(diǎn)，在加工技術(shù) 上取得了突破性進(jìn)展?！娟P(guān)鍵詞】 電火花加工；電蝕加工；不接觸加工。（一）概念電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除多余的金屬，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量的加工要求的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱 EDM。（二）發(fā)展歷程1943年，蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工，之后隨著脈沖電源和控制系的改進(jìn)，而迅速發(fā)展起來。最初使用的脈沖電源是簡單的電阻-電容回路。50年代改進(jìn)為電阻-電感-電容等回路

2、。同時(shí)，還采用脈沖發(fā)電機(jī)之類的所謂長脈沖電源，使蝕除效率提高，工具電極相對(duì)損耗降低。隨后又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源，使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。60年代出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗，并擴(kuò)大了粗精加工的可調(diào)范圍。 70年代出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進(jìn)展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進(jìn)退，逐步發(fā)展到利用微型計(jì)算機(jī)，對(duì)電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進(jìn)行適時(shí)控（三）工作原理電火花加工時(shí)，工具電極和工件分別接脈沖電

3、源的兩極，并浸入工作液中，或 將工作液充入放電間隙。通過間隙自動(dòng)控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進(jìn)給，當(dāng)兩電 極間的間隙達(dá)到一定距離時(shí)，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放 電。電火花加工在放電的微細(xì)通道中瞬時(shí)集中大量的熱能，溫度可高達(dá)一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點(diǎn)工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、 氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶 走。這時(shí)在工件表面上便留下一個(gè)微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作 液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。 緊接著，下一個(gè)脈沖電壓又在兩電極相對(duì)接近的另一點(diǎn)處擊穿， 產(chǎn)生火花放電，重復(fù)上述過程。這樣，雖然每個(gè)脈沖放電蝕

4、除的金屬量極少，但因 每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。電火花加工在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進(jìn)給，最后便加工出與工具電極形狀相對(duì)應(yīng)的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，就能加工出各種復(fù)雜的型面。工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點(diǎn)較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鴇合金和鋁等。在加工過程中，工具電極也有損耗，但小于工件金屬的蝕除量，甚至接近于無損耗。工作液作為放電介質(zhì)，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點(diǎn)較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油、去

5、離子水和乳化液等。(四)電火花加工特性(1)電火花屬于不接觸加工。工具電極和工件之間并不直接接觸，而是有一個(gè)火花放電間隙，這個(gè)間隙一般是在 0.050.3mm 之間，有時(shí)可能達(dá)到0.5mm 甚至更大，間隙中充滿工作液，加工時(shí)通過高壓脈沖放電，對(duì)工件進(jìn)行放電腐蝕。(2)加工過程中沒有宏觀切削力。火花放電時(shí)，局部、瞬時(shí)爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的變形和位移。(3)可以加工任何難加工的金屬材料和導(dǎo)電材料。由于加工中材料的去除是靠放電時(shí)的電、熱作用實(shí)現(xiàn)的，材料的可加工性主要取決于材料的導(dǎo)電性及熱學(xué)特性，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、電阻率等，而幾乎與其力學(xué)性能(硬度、強(qiáng)度等)無關(guān)。這樣可以突

6、破傳統(tǒng)切削加工對(duì)刀具的限制，可以實(shí)現(xiàn)用軟的工具加工硬、切的工件甚至可以加工聚晶金剛行、立方氮化硼一類的超硬材料。目前電極材料多采用紫銅或石墨，因此工具電極較容易加工。(4)可以加工形狀復(fù)雜的表面。由于可以簡單地將工具電極的形狀復(fù)制到工件上，因此特別適用于復(fù)雜表面形狀工件的加工，如復(fù)雜型腔模具加工等。特別是數(shù)控技術(shù)的采用，使得用簡單的電極加工復(fù)雜形狀零件成為現(xiàn)實(shí)。可以加工特殊要求的零件可以加工薄壁、彈性、低剛度、微細(xì)小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要 求的零件。由于加工中工具電極和工件不直接接觸，沒有機(jī)械加工的切削力，因此 適宜加工低剛度工件及微細(xì)加工。電火花加工是與機(jī)械加工完全不同的一種新工藝。

7、隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新 材料不斷出現(xiàn)。具有各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工件越來越多，這就使得傳統(tǒng) 的機(jī)械加工方法不能加工或難于加工。因此，人們除了進(jìn)一步發(fā)展和完善機(jī)械加工 法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在 應(yīng)用中顯示出很多優(yōu)異性能，因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。（五）加工方式與使用按照工具電極的形式及其與工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特征，可將電火花加工方式分為五類：一、利用成型工具電極，相對(duì)工件作簡單進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的電火花成形加工； 二、 利用軸向移動(dòng)的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺

8、寸作軌跡運(yùn)動(dòng)，以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工；三、利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極，進(jìn)行小 孔磨削或成形磨削的電火花磨削；四、用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電 火花共腕回轉(zhuǎn)加工；五、小孔加工、亥旺又 表面合金化、表面強(qiáng)化等其他種類的加 m o電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件；加工時(shí)無切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材料硬；直接使 用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去 除；工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。電火花加工的主要用于加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材

9、料，如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。（六）應(yīng)用領(lǐng)域（1）電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工。已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法，推動(dòng)了模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。電火花加工零件的數(shù)量在 3000件以下 時(shí)，比模具沖壓零件在經(jīng)濟(jì)上更加合理。按工藝過程中工具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 和用途不同，電火花加工可大體分為：電火花成形加工、電火花線切割加工、電火 花磨削加工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強(qiáng)化等。（2）電火花成形加工。該方法是通過工具電極相對(duì)于工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，將工件電 極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加

10、工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年來，為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比大、排屑困難等問題，在電火花穿孔加工中發(fā) 展了高速小孔加工，取得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。（3）電火花線切割加工。該方法是利用移動(dòng)的細(xì)金屬絲作工具電極，按預(yù)定的軌 跡進(jìn)行脈沖放電切割。按金屬絲電極移動(dòng)的速度大小分為高速走絲和低速走絲線切 割。我國普通采用高速走絲線切割，近年來正在發(fā)展低速走絲線切割，高速走絲時(shí)， 金屬

11、絲電極是直徑為60.0260.3mm的高強(qiáng)度鋁絲，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度為810m/s o低速走絲時(shí)，多采用銅絲，線電極以小于 0.2m/s的速度作單方向低速運(yùn) 動(dòng)。線切割時(shí)，電極絲不斷移動(dòng)，具損耗很小，因而加工精度較高。其平均加工精 度可達(dá)0.0lmm ,大大高于電火花成形加工。表面粗糙度 Ra值可達(dá)1.6或更小。 電火花加工具有如下特點(diǎn)：可以加工任何高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高 純度的導(dǎo)電材料；加工時(shí)無明顯機(jī)械力，適用于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工：脈 沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工；電火 花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑，有利于貯油和降低噪聲；生產(chǎn)效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致電極損耗，影響成形精度。國內(nèi)外數(shù)控電火花線切割機(jī)床都采用了不同水平的微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電火花線切割數(shù)控化。目前電火花線切割廣泛用于加工各種沖裁模（沖孔和落料用）、樣板以及各種形狀復(fù)雜型孔、型面和窄縫等。（結(jié)束語）我通過這章的學(xué)習(xí)與及老師的深刻講解讓我懂得了電火花加工技術(shù)是現(xiàn)代制造 技術(shù)的重要手段，電火花加工技術(shù)力求系統(tǒng)地反映這一先進(jìn)制造技術(shù)的全貌，展現(xiàn) 各類電火花加工技術(shù)的工藝特點(diǎn)和性能。電火花加工作