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電火花加工是如何切削工件的

發布時間: 2021-02-18 08:28:24

A. 數控加工中電火花加工基於什麼原理

1、工具和電極分別接脈沖電源的兩極,並均浸泡在工作液中,電極在自動進給調節裝置的驅動下,與工件間保持一定的放電間隙。電極表面是凹凸不平的,當脈沖電壓加到兩極上時,某一相對間隙最小處或絕緣強度最低處的工作液將最先被電離為負電子和正電子而被擊穿,形成放電通道,電流隨即劇增,在該局部產生電火花放電,瞬時高溫使工件和工具表面都蝕除掉一小部分金屬。單個脈沖經過上述過程,完成一次脈沖放電,而在工件表面留下一個帶有凸邊的小凹坑。這樣以高頻率連續不斷的重復放電,工具電極不斷向工件進給,工件材料不斷被蝕除,最後使工件整個被加工表面形成無數個小放電凹坑。這樣,電極的輪廓形狀便被復制到工件上,便加工出了所需要的零件。
2、電火花加工時,脈沖電源的一極接工具電極,另一極接工件電極,兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(常用煤油或礦物油或去離子水)中。工具電極由自動進給調節裝置控制,以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙(0.01~0.05mm)。當脈沖電壓加到兩極之間,便將當時條件下極間最近點的液體介質擊穿,形成放電通道。由於通道的截面積很小,放電時間極短,致使能量高度集中(10~107W/mm),放電區域產生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發,以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結束之後,經過很短的間隔時間,第二個脈沖又在另一極間最近點擊穿放電。如此周而復始高頻率地循環下去,工具電極不斷地向工件進給,它的形狀最終就復制在工件上,形成所需要的加工表面。與此同時,總能量的一小部分也釋放到工具電極上,從而造成工具損耗。 從上看出,進行電火花加工必須具備三個條件:必須採用脈沖電源;必須採用自動進給調節裝置,以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙;火花放電必須在具有一定絕緣強度(10~107Ω ·m)的液體介質中進行。 電火花加工具有如下特點:可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導電材料;加工時無明顯機械力,適用於低剛度工件和微細結構的加工:脈沖參數可依據需要調節,可在同一台機床上進行粗加工、半精加工和精加工;電火花加工後的表面呈現的凹坑,有利於貯油和降低雜訊;生產效率低於切削加工;放電過程有部分能量消耗在工具電極上,導致電極損耗,影響成形精度。 2應用 電火花加工主要用於模具生產中的型孔、型腔加工,已成為模具製造業的主導加工方法,推動了模具行業的技術進步。電火花加工零件的數量在3000件以下時,比模具沖壓零件在經濟上更加合理。按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同,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化等。
(1)電火花成形加工 該方法是通過工具電極相對於工件作進給運動,將工件電極的形狀和尺寸復制在工件上,從而加工出所需要的零件。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於加工各類熱鍛模、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於型孔(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展了高速小孔加工,取得良好的社會經濟效益。
(2)電火花線切割加工 該方法是利用移動的細金屬絲作工具電極,按預定的軌跡進行脈沖放電切割。按金屬絲電極移動的速度大小分為高速走絲和低速走絲線切割。我國普通採用高速走絲線切割,近年來正在發展低速走絲線切割,高速走絲時,金屬絲電極是直徑為φ0.02~φ0.3mm的高強度鉬絲,往復運動速度為8~10m/s。低速走絲時,多採用銅絲,線電極以小於0.2m/s的速度作單方向低速運動。線切割時,電極絲不斷移動,其損耗很小,因而加工精度較高。其平均加工精度可達 0.0lmm,大大高於電火花成形加工。表面粗糙度Ra值可達1.6 或更小。 國內外數控電火花線切割機床都採用了不同水平的微機數控系統,實現了電火花線切割數控化。目前電火花線切割廣泛用於加工各種沖裁模(沖孔和落料用)、樣板以及各種形狀復雜型孔、型面和窄縫等。

B. 電火花加工原理的加工條件

電火花加工時,脈沖電源的一極接工具電極,另一極接工件電極,兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(常用煤油或礦物油或去離子水)中。工具電極由自動進給調節裝置控制,以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙(0.01~0.05mm)。當脈沖電壓加到兩極之間,便將當時條件下極間最近點的液體介質擊穿,形成放電通道。由於通道的截面積很小,放電時間極短,致使能量高度集中(10~107W/mm),放電區域產生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發,以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結束之後,經過很短的間隔時間,第二個脈沖又在另一極間最近點擊穿放電。如此周而復始高頻率地循環下去,工具電極不斷地向工件進給,它的形狀最終就復制在工件上,形成所需要的加工表面。與此同時,總能量的一小部分也釋放到工具電極上,從而造成工具損耗。
從上看出,進行電火花加工必須具備三個條件:必須採用脈沖電源;必須採用自動進給調節裝置,以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙;火花放電必須在具有一定絕緣強度(10~107Ω ·m)的液體介質中進行。
電火花加工具有如下特點:可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導電材料;加工時無明顯機械力,適用於低剛度工件和微細結構的加工:脈沖參數可依據需要調節,可在同一台機床上進行粗加工、半精加工和精加工;電火花加工後的表面呈現的凹坑,有利於貯油和降低雜訊;生產效率低於切削加工;放電過程有部分能量消耗在工具電極上,導致電極損耗,影響成形精度。

C. 電火花成形加工應具備哪些條件

1、鉬絲與工件的被加工表面之間必須保持一定間隙,間隙的寬度由工作電壓 、加工量等加工條件而定。

2、電火花線切割機床加工時,必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行,如煤油、皂化油、去離子水等,要求教高絕緣性是為了利於產生脈沖性的火花放電,液體介質還有排除間隙內電蝕產物和冷卻電極作用。

3、鉬絲和工件被加工表面之間保持一定間隙,如果間隙過大,極間電壓不能擊穿極間介質,則不能產生電火花放電;如果間隙過小,則容易形成短路連接,也不能產生電火花放電。

4、必須採用脈沖電源,即火花放電必須是脈沖性、間歇性,圖1中ti為脈沖寬度、to為脈沖間隔、tp為脈沖周期。在脈沖間隔內,使間隙介質消除電離,使下一個脈沖能在兩極間擊穿放電。

(3)電火花加工是如何切削工件的擴展閱讀:

加工要點:

1、必須使工具電極和工件被加工表面之間經常保持一定的放電間隙,這一間隙隨加工條件而定。如果間隙過大,極間電壓不能擊穿極間介質,因而不會產生火花放電;如果間隙過小,很容易形成短路接觸,同樣也不會產生火花放電。

2、一般放電間隙應控制在1~100μm范圍內,這與放電電流的脈沖大小有關。

3、必須採用脈沖電源。脈沖電源能使放電所產生的熱量來不及傳導擴散到其餘部分,把每一次的放電點分別局限在很小的范圍內,否則會像持續電弧放電那樣,使表面燒傷而無法用做模具電極加工。

4、火花放電必須在絕緣的液體介質中進行。液體介質必須具有較高的絕緣強度,這樣有利於產生脈沖性的火花放電。同時,液體介質還能把電火花加工過程中產生的金屬屑、炭黑等電蝕產物從放電間隙中懸浮排除出去,並且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。通常採用煤油作為放電介質。

5、放電點的功率密度足夠高。唯有這樣,放電時所產生的熱量才足以使工件電極表面的金屬瞬時熔化或氣化。

一、電火花成型加工能加工高熔點、高硬度、高強度、高純度、高韌性的各種材料,而其加工機理與切削方法完全不同,具有以下特點:

1、脈沖放電的能量密度高,便於加工用普通的機械加工方法難於加工或無法加工的特殊材料和復雜形狀的工件。不受材料硬度影響,不受熱處理狀況影響。

2、脈沖放電持續時間極短,放電時產生的熱量傳導擴散范圍小,材料受熱影響范圍小。

二、當用電火花線切割機床加工時,必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行,如煤油、皂化油、去離子水等,要求教高絕緣性是為了利於產生脈沖性的火花放電,液體介質還有排除間隙內電蝕產物和冷卻電極作用。

三、在鉬絲和工件被加工表面之間保持一定間隙,如果間隙過大,極間電壓不能擊穿極間介質,則不能產生電火花放電;如果間隙過小,則容易形成短路連接,也不能產生電火花放電。這些是加工必不可少的。

D. 電火花加工的原理

進行電火花加工時,工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極,並浸入工作液中,或將工作液充入放電間隙。通過間隙自動控制系統控制工具電極向工件進給,當兩電極間的間隙達到一定距離時,兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿,產生火花放電。 在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能,溫度可高達10000℃以上,壓力也有急劇變化,從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化,並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。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡,放電短暫停歇,兩電極間工作液恢復絕緣狀態。 緊接著,下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿,產生火花放電,重復上述過程。這樣,雖然每個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,具有一定的生產率。 在保持工具電極與工件之間恆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給,最後便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。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運動方式,就能加工出各種復雜的型面。工具電極常用導電性良好、熔點較高、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,但小於工件金屬的蝕除量,甚至接近於無損耗。 工作液作為放電介質,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、閃點較高、性能穩定的介質,如煤油、去離子水和乳化液等。電火花機是一種自激放電,其特點如下: 火花放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓,當兩電極接近時,其間介質被擊穿後,隨即發生火花放電。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。火花通道必須在維持暫短的時間(通常為10-7-10-3s)後及時熄滅,才可保持火花放電的「冷極」特性(即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極縱深),使通道能量作用於極小范圍。通道能量的作用,可使電極局部被腐蝕。 利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料進行尺寸加工的方法,叫電火花加工。 電火花加工是在較低的電壓范圍內,在液體介質中的火花放電。 電火花的加工 按照工具電極的形式及其與工件之間相對運動的特徵,可將電火花加工方式分為五類:利用成型工具電極,相對工件作簡單進給運動的電火花成形加工;利用軸向移動的金屬絲作工具電極,工件按所需形狀和尺寸作軌跡運動,以切割導電材料的電火花線切割加工;利用金屬絲或成形導電磨輪作工具電極,進行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削;用於加工螺紋環規、螺紋塞規、齒輪等的電火花共軛回轉加工;小孔加工、刻英表面合金化、表面強化等其他種類的加工。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雜形狀工件;加工時無切削力;不產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,便於實現自動化;加工後表面產生變質層,在某些應用中須進一步去除;工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。
特點:火花加工的主要用於加工具有復雜形狀的型孔和型腔的模具和零件;加工各種硬、脆材料,如硬質合金和淬火鋼等;加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等;加工各種成形刀具、樣板和螺紋環規等工具。

E. 電火花加工特點

①能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件;
②加工時無切削力版;
③不產生毛刺和刀權痕溝紋等缺陷;
④工具電極材料無須比工件材料硬;
⑤直接使用電能加工,便於實現自動化;
⑥加工後表面產生變質層,在某些應用中須進一步去除;
⑦工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。

F. 電火花加工與電火花線切割加工的異同點是什麼

另外,線切割加工必須時電極絲是穿透加工件的,而電火花加工可以根據加工要求決定加工深度,

G. 電火花線切割加工的零件的特點

電火花線切割加工原理是利用連續移動的金屬絲作為工具電極,與工件間產生脈沖放電時形成的電腐蝕切割零件的加工方法。線切割用的電極絲是直徑非常小(0.04~0.2mm)的鉬絲、鎢絲或銅絲,加工精度可達正負0.01~0.005mm,粗糙度可達Ra3.2~1.6微米,可加工精密、狹窄、復雜的型孔,可用於模具、樣板或成型刀具等加工。
一、電火花加工的主要特點有:
所用工具電極硬度不需要比工件材料的硬度高,不像切削加工那樣刀具的硬度必須高於工件
加工時工具電極與工件不接觸,是一種「無切削力」的加工。
脈沖參數可以任意調節,可以在一台機床上連續進行粗、精加工。

二、 電火花加工和線切割加工都是利用電脈沖高頻放電對工件進行電蝕加工,不過電火花加工是要事先製作電極的。要加工什麼形狀的工件,就要製作什麼樣的電極;而線切割加工則是利用導電的鉬絲對工件進行電蝕加工。切割的形狀則是由編程軟體繪制出圖形,然後輸入到線切割機床的控制器里,線切割機床則按照編程切割加工出所需的形狀的工件。電火花一般可以加工盲孔的形狀的工件,也可以加工通透的工件;而線切割加工則只能加工通透性的工件,不能加工盲孔的工件。
總之不管是電火花線切割還是電火花成型加工的工件必須導電。呵呵,希望幫到你

H. 電火花是如何產生的

電火花是兩個電極間在放電前具較高的電壓,當兩電極接近時,其間介質被擊穿後,隨即發生火花放電。

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。火花通道必須在維持暫短的時間(通常為10-7-10-3s)後及時熄滅,才可保持火花放電的「冷極」特性(即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極縱深),使通道能量作用於極小范圍。通道能量的作用,可使電極局部被腐蝕。

工具電極和工件之間並不直接接觸,而是有一個火花放電間隙,這個間隙一般是在0.05~0.3mm之間,有時可能達到0.5mm甚至更大,間隙中充滿工作液,加工時通過高壓脈沖放電,對工件進行放電腐蝕。

由於電火花加工直接利用電能和熱能來去除金屬材料,與工件材料的強度和硬度等關系不大,因此可以用軟的工具電極加工硬的工件,實現「以柔克剛」。

(8)電火花加工是如何切削工件的擴展閱讀

電火花加工:

1、可以加工任何難加工的金屬材料和導電材料。

由於加工中材料的去除是靠放電時的電、熱作用實現的,材料的可加工性主要取決於材料的導電性及熱學特性,如熔點、沸點、比熱容、導熱系數、電阻率等。

而幾乎與其力學性能(硬度、強度等)無關。這樣可以突破傳統切削加工對刀具的限制,可以實現用軟的工具加工硬、韌的工件甚至可以加工聚晶金剛石、立方氮化硼一類的超硬材料。

2、可以加工形狀復雜的表面。

由於可以簡單地將工具電極的形狀復制到工件上,因此特別適用於復雜表面形狀工件的加工,如復雜型腔模具加工等。特別是數控技術的採用,使得用簡單的電極加工復雜形狀零件成為現實。

3、可以加工特殊要求的零件。

可以加工薄壁、彈性、低剛度、微細小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要求的零件,也可以在模具上加工細小文字。由於加工中工具電極和工件不直接接觸,沒有機械加工的切削力,因此適宜加工低剛度工件及微細加工。

I. 火花機的加工原理

進行電火花加工時,工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極,並浸入工作液中,或將工作液充入放電間隙。通過間隙自動控制系統控制工具電極向工件進給,當兩電極間的間隙達到一定距離時,兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿,產生火花放電。
在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能,溫度可高達10000℃以上,壓力也有急劇變化,從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化,並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。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡,放電短暫停歇,兩電極間工作液恢復絕緣狀態。
緊接著,下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿,產生火花放電,重復上述過程。這樣,雖然每個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,具有一定的生產率。
在保持工具電極與工件之間恆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給,最後便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。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運動方式,就能加工出各種復雜的型面。工具電極常用導電性良好、熔點較高、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,但小於工件金屬的蝕除量,甚至接近於無損耗。
工作液作為放電介質,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、閃點較高、性能穩定的介質,如煤油、去離子水和乳化液等。電火花機是一種自激放電,其特點如下: 火花放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓,當兩電極接近時,其間介質被擊穿後,隨即發生火花放電。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。火花通道必須在維持暫短的時間(通常為10-7-10-3s)後及時熄滅,才可保持火花放電的「冷極」特性(即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極縱深),使通道能量作用於極小范圍。通道能量的作用,可使電極局部被腐蝕。 利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料進行尺寸加工的方法,叫電火花加工。 電火花加工是在較低的電壓范圍內,在液體介質中的火花放電。 電火花的加工 按照工具電極的形式及其與工件之間相對運動的特徵,可將電火花加工方式分為五類:利用成型工具電極,相對工件作簡單進給運動的電火花成形加工;利用軸向移動的金屬絲作工具電極,工件按所需形狀和尺寸作軌跡運動,以切割導電材料的電火花線切割加工;利用金屬絲或成形導電磨輪作工具電極,進行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削;用於加工螺紋環規、螺紋塞規、齒輪等的電火花共軛回轉加工;小孔加工、刻英表面合金化、表面強化等其他種類的加工。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雜形狀工件;加工時無切削力;不產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,便於實現自動化;加工後表面產生變質層,在某些應用中須進一步去除;工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。

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