電火花加工原理說明

電火花加工原理說明電火花是一種自激放電,在放電前兩個(gè)電極間具較高的電壓,當(dāng)兩電極接近時(shí),其間介質(zhì)被擊穿后,隨即發(fā)生火花放電,伴隨擊穿過程,兩電極間的電阻急劇變小,兩極之間的電壓也隨之急劇變低,火花通道必需在維持暫短的時(shí)間（通常為10-7-10-3s）后準(zhǔn)時(shí)熄滅,才可保持火花放電的冷極特性（即通道能量轉(zhuǎn)換的熱能來不及傳至電極縱深）,使通道能量作用于微小范圍,通道能量的作用,可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對(duì)材料進(jìn)行尺寸加工的方法,叫電火花加工,又稱放電加工或電蝕加工,英文簡(jiǎn)稱EDM。

1943年,蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連科夫婦討論創(chuàng)造電火花加工,之后隨著脈沖電源和掌握系統(tǒng)的改進(jìn),而快速進(jìn)展起來。最初使用的脈沖電源是簡(jiǎn)潔的電阻-電容回路。50年月初,改進(jìn)為電阻-電感-電容等回路。同時(shí),還采納脈沖發(fā)電機(jī)之類的所謂長(zhǎng)脈沖電源,使蝕除效率提高,工具電極相對(duì)損耗降低。隨后又消失了大功率電子管、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年月中期,消失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。到70年月,消失了凹凸壓復(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。在掌握系統(tǒng)方面,從最初簡(jiǎn)潔地保持放電間隙,掌握工具電極的進(jìn)退,逐步進(jìn)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)掌握。

進(jìn)行電火花加工時(shí),工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極,并浸入工作液中,或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動(dòng)掌握系統(tǒng)掌握工具電極向工件進(jìn)給,當(dāng)兩電極間的間隙達(dá)到肯定距離時(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。

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即熔化、氣化,并爆炸式地飛濺到工作液中,快速冷凝,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,放電短暫停留,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,具有肯定的生產(chǎn)率。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,最終便加工出與工具電極外形相對(duì)應(yīng)的外形來。因此,只要轉(zhuǎn)變工具電極的外形和工具電極與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式,就能加工出各種簡(jiǎn)單的型面。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、銅鎢合金和鉬等。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、去離子水和乳化液等。根據(jù)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:利用成型工具電極,相對(duì)工件作簡(jiǎn)潔進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的電火花成形加工；利用軸向移動(dòng)的金屬絲作工具電極,工件按所需外形和尺寸作軌跡運(yùn)動(dòng),以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工；利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極,進(jìn)