電火花加工實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一電火花加工實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．材料的電火花腐蝕切除性。2．介質(zhì)物理性能對(duì)電火花腐蝕切除的影響。3．放電參數(shù)及極性對(duì)電火花腐蝕切除的影響。4．影響電火花加工精度和表面質(zhì)量的因素。二、實(shí)驗(yàn)原理電火花加工的原理是基于工具電極與工件電極（正極與負(fù)極）之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來對(duì)工件進(jìn)行加工，以達(dá)到一定的形狀尺寸和表面粗糙度要求。要把電腐蝕現(xiàn)象用于金屬材料的加工，必須創(chuàng)造以下條件：(1)在脈沖放電點(diǎn)必須有足夠的火花放電強(qiáng)度，即局部集中的電流密度須高達(dá)105～106A/cm2，使局部金屬熔化和氣化。(2)放電是短時(shí)間的脈沖放電，放電的持續(xù)時(shí)間為10-7～10-3S。由于放電持續(xù)時(shí)間短促，使放電時(shí)所產(chǎn)生的熱量來不及傳到電極材料內(nèi)部，以保證良好的加工精度和表面質(zhì)量。(3)先后兩次脈沖放電之間，要有足夠的停歇時(shí)間使極間介電液充分消電離，恢復(fù)其介電性能，以保證每次脈沖放電不在同一點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行，避免發(fā)生局部燒傷現(xiàn)象。(4)工具與工件之間始終維持一定的間隙（數(shù)微米至數(shù)百微米）。(5)極間充有一定的液體介質(zhì)，并使脈沖放電產(chǎn)生的電融產(chǎn)物及時(shí)擴(kuò)散，排出，使重復(fù)性脈沖放電順利進(jìn)行。圖1為電火花加工原理示意圖。工件1與工具4分別與脈沖電源2的兩輸出端相連接。自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置使工具與工件經(jīng)常保持一個(gè)很小的放電間隙，當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便在當(dāng)時(shí)條件下相對(duì)某一間隙最小處或絕緣強(qiáng)度最低處擊穿介質(zhì)，在該局部產(chǎn)生火花放電，瞬時(shí)高溫使工具和工件表面都蝕除一小部分金屬，各自形成一個(gè)凹坑，脈沖結(jié)束后，經(jīng)過一段間隙時(shí)間，，使工作液恢復(fù)絕緣后，第二個(gè)脈沖電壓又加到兩極上，又會(huì)在當(dāng)極間距離相對(duì)最近或絕緣強(qiáng)度最弱處擊穿放電，又電蝕出一個(gè)小凹坑。這樣隨著相當(dāng)高的頻率，連續(xù)不斷地重復(fù)放電，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，就可將工具地形狀復(fù)制在工件上，加工出所需要的零件，整個(gè)加工表面將由無數(shù)個(gè)凹坑所組成。由于不同的材料的物理性能參數(shù)的差異，因此放電時(shí)的腐蝕程度就不同，從而不同介質(zhì)的放電特性也不同，所以，產(chǎn)生的放電強(qiáng)度也不同；不同的電極極性因發(fā)射電子或接收電子，因而產(chǎn)生的放電效應(yīng)就不同。選擇不同的放電參數(shù)，可以調(diào)整放電的電流脈沖的大小，從而影響電子流和正離子流的動(dòng)能大小，這樣就可以改變放電腐蝕量和腐蝕特性。放電間隙大小、放電參數(shù)的變化、電極腐蝕等都會(huì)影響電火花加工的精度和表面質(zhì)量，因此，通過實(shí)驗(yàn)找出規(guī)律，有利于獲得良好的電火花加工質(zhì)量。圖1電火花加工原理示意圖1－工件2－脈沖電源3－自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置4－工具5－工作液6－過濾器7－工作液泵三、實(shí)驗(yàn)材料電極材料分別選為鋁、銅、鎢、石墨和硬質(zhì)合金，工件分別選為低碳鋼、T10鋼、不銹鋼，工作介質(zhì)分別選為柴油、20號(hào)機(jī)油和40號(hào)機(jī)油。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器小型電火花加工機(jī)床、精密天平、三坐標(biāo)測(cè)量儀及光電輪廓儀。五、實(shí)驗(yàn)步驟（1）材料的電火花加工性，采取將放電參數(shù)固定，電極極性為負(fù)極性，電極材料為銅合金，放電脈沖為長脈沖。選取材料為20、45、T10鋼。以質(zhì)量加工速度Vm的大小來評(píng)價(jià)材料的電火花加工性。Vm=M/t（1－1）式中Vm—單位時(shí)間的材料切除質(zhì)量（g/min）；M—被加工掉的材料的質(zhì)量（g）；t—加工時(shí)間（min）。選取加工材料為45鋼，放電脈沖，電極極性為負(fù)極性，固定放電參數(shù)，分別用鎢、銅、鋁和石墨為電極進(jìn)行電火花加工，以相對(duì)損耗評(píng)價(jià)工具電極耐損耗的特性。Q＝Ve/Vm（1－2）式中Ve—單值時(shí)間的刀具磨損量（g/min）。將結(jié)果填入表1－1中表1－1不同材料的質(zhì)量加工速度和工作電極的相對(duì)損耗材料項(xiàng)目工件20鋼工件45鋼工件10鋼鎢電極銅電極鋁電極石墨電極質(zhì)量加工速度電極相對(duì)損耗（2）介質(zhì)的電火花放電特性的測(cè)定介質(zhì)的放電特性受其本身的介電性能、密度和粘度的影響。通常介電性能好、密度和粘度大的工作介質(zhì)有利于壓縮放電通道，提高放電的能量密度，強(qiáng)化電腐蝕產(chǎn)物的拋出效應(yīng)。但粘度太大不利于電腐蝕產(chǎn)物的排除，影響加工速度。為評(píng)價(jià)介質(zhì)的電火花放電特性，將放電脈沖、電極極性和放電參數(shù)固定，選取加工材料為45鋼，電極材料為銅合金，工作介質(zhì)分別為10號(hào)、20號(hào)、30號(hào)機(jī)油。以式（1—1）所示的質(zhì)量加工速度Vm來評(píng)定工作介質(zhì)的電火花放電特性的好壞。將結(jié)果填入表1－2中。表1－2不同介質(zhì)的質(zhì)量加工速度材料項(xiàng)目10號(hào)機(jī)油20號(hào)機(jī)油30號(hào)機(jī)油質(zhì)量加工速度（3）放電參數(shù)及電源極性對(duì)電火花加工精度和表面質(zhì)量的影響電火花加工的精度主要受放電間隙大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定性和放電參數(shù)的影響。所謂加工精度，主要是指尺寸精度、形狀精度和位置精度。通常放電參數(shù)，是指放電電流、放電時(shí)間和間隙時(shí)間及放電脈沖。工具電極的損耗和電源極性與放電脈沖有很大的關(guān)系。為了評(píng)價(jià)電源極性和放電參數(shù)對(duì)加工精度的影響，選用加工材料為45鋼，電極材料為銅合金，工作介質(zhì)為20號(hào)機(jī)油，電源極性分別用正極性和負(fù)極性，放電頻率分別用寬脈沖和窄脈沖，電流選擇高、中和低三檔。加工50mm×50mm×0.5mm的方槽后，用千測(cè)量尺寸精度。電火花加工的表面質(zhì)量是指表面粗糙度、表面變質(zhì)層和表面性能。而對(duì)表面質(zhì)量影響最大的是單個(gè)脈沖的能量（脈沖電流和時(shí)間），對(duì)上述不同放電電流和頻率的加工表面用粗糙度儀和顯微硬度計(jì)分別測(cè)試表面粗糙度和顯微硬度。將結(jié)果填入表1－3中。表1－3不同電火花加工參數(shù)的加工精度、表面粗糙度和顯微硬度材料項(xiàng)目正極性負(fù)極性電流1電流2電流3時(shí)間1時(shí)間2寬脈沖窄脈沖尺寸精度表面粗糙度顯微硬度六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（1）材料的電火花加工性和工具電極耐損耗的特性請(qǐng)用表中表1－1的結(jié)果分析材料的電火花加工性與材料性能的關(guān)系；工作電極的耐損耗特性與電極材料性能的關(guān)系。（2）工作介質(zhì)的電火花放電特性請(qǐng)用表1－2中的結(jié)果分析介質(zhì)的電火花放電特性與介質(zhì)性能的關(guān)系。（3）電火花加工的精度和表面質(zhì)量請(qǐng)用表1－3中的結(jié)果分析電火花加工參數(shù)與加工精度、表面粗糙度和顯微硬度的關(guān)系。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)果及分析。3．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。數(shù)控電火花加工實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí)：姓名學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)日期：一、實(shí)驗(yàn)用主要設(shè)備的名稱、型號(hào)及規(guī)格二、工藝參數(shù)對(duì)加工影響。（1）不同材料的質(zhì)量加工速度和工作電極的相對(duì)損耗表1－1不同材料的質(zhì)量加工速度和工作電極的相對(duì)損耗材料項(xiàng)目工件20鋼工件45鋼工件10鋼鎢電極銅電極鋁電極石墨電極質(zhì)量加工速度電極相對(duì)損耗（2）介質(zhì)的電火花放電特性的測(cè)定表1－2不同介質(zhì)的質(zhì)量加工速度材料項(xiàng)目10號(hào)機(jī)油20號(hào)機(jī)油30號(hào)機(jī)油質(zhì)量加工速度（3）放電參數(shù)及電源極性對(duì)電火花加工精度和表面質(zhì)量的影響表1－3不同電火花加工參數(shù)的加工精度、表面粗糙度和顯微硬度材料項(xiàng)目正極性負(fù)極性電流1電流2電流3時(shí)間1時(shí)間2寬脈沖窄脈沖尺寸精度表面粗糙度顯微硬度三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（1）材料的電火花