影響電火花加工的因素 教學課件

1電火花加工的基本原理及機理

電火花加工又稱為放電加工（electricaldischargemachining，EDM），其加工過程與傳統(tǒng)的機械加工完全不同。電火花加工是一種電能、熱能加工方法。電火花加工的基本原理是利用工具和工件（正、負電極）之間產(chǎn)生脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量的加工要求。1

1影響電火花加工的因素一、影響材料電蝕量的主要因素二、影響加工速度與工具損耗速度的主要因素三、影響加工精度的主要因素四、影響電火花加工的表面質量的主要因素2一、影響材料電蝕量的主要因素極性效應電參數(shù)(單個脈沖能量WM和脈沖頻率)金屬材料熱學常數(shù)工作液其他因素31.極性效應對電蝕量的影響極性效應電火花加工過程中，由于正、負極性不同而電蝕量不同的現(xiàn)象。＋

－－＋

－＋4應用正極性加工：工件接在脈沖電源的正極負極性加工：工件接在脈沖電源的負極2.單個脈沖能量WM和脈沖頻率在連續(xù)的電火花加工過程中，一定范圍內，工件或工具的單個脈沖蝕除量與單個脈沖能量成正比。正、負極的蝕除速度與單個脈沖能量、脈沖頻率成正比：提高電蝕量和生產(chǎn)率的途徑提高脈沖頻率f增加單個脈沖能量WM減小脈沖間隙to提高工藝系數(shù)K53.金屬材料熱學常數(shù)金屬材料熱學常數(shù)對電蝕量的影響脈沖放電能量相同時，熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱越高，電蝕量越少；熱傳導率越大，電蝕量越少；單個脈沖能量一定時，脈沖電流幅值越小，則脈寬越長，散失的熱量越多。電蝕量越少；脈沖電流幅值過大，則損耗能量使得材料氣化，電蝕量也將減少。64.工作液工作液對電蝕量的影響粘度大的工作液有利于壓縮放電通道，提高放電能量密度，強化電蝕產(chǎn)物的拋出效應；但不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響正常放電。工作液的選擇粗加工——機油：粘度大、介電性能好精加工——煤油：粘度小、流動性好7其他因素其他因素對電蝕量的影響碳黑膜現(xiàn)象碳氫化合物類的工作液在放電過程發(fā)生熱分解，形成帶負電的碳膠粒，吸附在正極表面，形成一定強度和厚度的化學吸附層，稱為“碳黑膜”，由于碳的熔點和氣化點很高，從而減小電極蝕除量。加工前的電極

加工后的電極8二、影響加工速度與工具損耗速度的因素1.加工速度vW單位時間內工件的電蝕量稱為加工速度體積加工速度和重量加工速度提高加工速度的途徑提高脈沖頻率增加單個脈沖能量提高工藝系數(shù)92.工具相對損耗速度工具損耗速度vE單位時間內工具的電蝕量工具損耗比工具損耗速度與加工速度的比值，稱為損耗比。體積相對損耗10降低工具損耗的措施(1)正確選擇極性和脈寬一般情況下，短脈沖精加工采用正極性加工；長脈沖粗加工采用負極性加工。(2)利用吸附效應負極性加工時，在一定條件下，工具表面可以形成一定強度和厚度的化學吸附層（碳黑膜），對電極起到保護和補償作用，實現(xiàn)“低損耗”加工。11降低工具損耗的措施(3)利用傳熱效應選擇導熱性能比工件好的工具電極。(4)選擇合適的材料銅：熔點低，但導熱性好，因此損耗小，又能制成各種精密、復雜電極石墨：熱學性能好，長脈沖粗加工中可以吸附游離的碳來補償電極損耗，目前用來制成型腔加工的電極鎢、鉬：熔點和沸點較高，損耗??；機械加工性能差，一般在線切割中使用銅碳、銅鎢、銀鉬：熔點高，導熱性好；價格昂貴，制造成形困難，一般只用在精密電火花加工中使用。12三、影響加工精度的主要因素除電火花加工機床結構、機床傳動、裝夾定位誤差之外，影響電火花加工精度的因素主要有以下幾個方面：放電間隙（大小及其一致性）工具電極的損耗尖角與棱邊倒角13放電間隙對加工精度的影響一般在0.01~0.5mm之間，精加工時間隙較小，粗加工時間隙較大。從減小加工誤差的角度考慮，應該采用較小的加工規(guī)準，縮小放電間隙，從而提高仿形精度和間隙的一致性?！岸畏烹姟睍斐蓚认蜷g隙不均勻，形成斜度，影響加工的形狀精度。14工具電極的損耗對加工精度的影響電極入口處的放電間隙由于電蝕產(chǎn)物的存在，“二次放電”的幾率大而擴大，因而產(chǎn)生了加工斜度；工具電極下端加工時間長，絕對損耗大。工具電極的損耗直接影響加工精度，損耗越小，精度越高。15尖角與棱邊倒角對加工精度的影響工具的尖角或凹角很難精確地復制在工件上，這是因為當工具為凹角時，工件上對應的尖角處放電蝕陳的機率大，容易遭受腐蝕而成為圓角。

尖角變圓現(xiàn)象a)加工外表面b)加工內表面1-工件電極2-工具電極16四、電火花加工的表面質量影響表面粗糙度的因素表面粗糙度主要決定于單個脈沖能量，單個脈沖能量越大，表面粗糙度越大；熔點高的材料（硬質合金）在相同能量下加工表面粗糙度比熔點低（鋼）的材料好；精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響加工表面的粗糙度；電極面積也對表面粗糙度有影響；表面粗糙度和加工速度存在很大的矛盾。17表面變質層在火花放電的瞬時高溫和工作液的快速冷卻作用下，材料的表層發(fā)生了很大變化，粗略的分為熔化凝固層和熱影響層。熔化層容易出現(xiàn)顯微裂紋，脈沖能量越大，顯微裂紋越寬越深，過大的脈沖能量將會使裂紋擴展到熱影響層。放電痕剖面顯示的表面變質層18表面力學性能電火花加工表面最外層的硬度較高，耐磨性好。電火花加工表面存在殘余應力，較大的加工規(guī)準引起的殘余應力越大。較大的殘余拉應力和顯微裂紋的存在使電火花加工表面比機械加工表面的耐疲勞性低許多倍。19職場應用：201.當采用窄脈沖精加工時，應選用正極性加工；當采用長脈沖粗加工時，應采用負極性加工，可以得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗

2.精加工時放電間隙小，排屑比較困難，一般選用粘度小，流動性好、滲透性好的煤油為工作液。

3.干凈的工作液有利于得到理