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电火花加工是用什么能量

发布时间: 2021-02-10 05:14:08

Ⅰ 电火花加工的特点

电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。
随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性,高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要,并在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。

电火花加工的特点如下:

1.脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响,不受热处理状况影响。

2.脉冲放电持续时间极短,放电时产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小。

3.加工时,工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬,因此,工具电极制造容易。

4.可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,降低工人劳动强度。

基于上述特点,电火花加工的主要用途有以下几项:

1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。

2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。

3) 在金属板材上切割出零件。

4) 加工窄缝。

5) 磨削平面和圆面。

6) 其它(如强化金属表面,取出折断的工具,在淬火件上穿孔,直接加工型面复杂的零件等)。

Ⅱ 电火花线切割加工中各电参数有什么作用

  1. 电加工的主要电参数有脉冲峰值电压(空载电压或开路电压)、脉冲峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔及加工电流(也可称为极间平均放电电流)等参数。

  2. 脉冲峰值电流通常认为是最重要的电参数,它直接影响每次放电能量大小和平均加工电流。对加工速度以及加工质量用很大的影响:在粗加工阶段,宜选用较大的脉冲峰值电流及平均加工电流,以提高加工速度,并降低工具电极相对损耗;而在中,精加工阶段,则应相应减小脉冲峰值电流,以减小单个脉冲能量, 逐步提高加工质量。

  3. 电极与工件都浸在加工液中,其中加工液为绝缘液体,当加载于电极与工件之间的电压值达到一定幅值而使极间电场强度超过极间工作液的介电性能后,加工液就被击穿放电,进一步才能进行电火花的连续加工。因此,如果加载的放电电压过小时,只有在电极与工件之间的距离非常小的时候才能将加工液击穿,否则就无法进行加工;而一旦加工液被击穿后,放电电压立即下降,并维持在一个相对稳定的工作电压值。如果电压值过大,放电间隙即随之增大,有助于改善排屑条件,增加放电加工的稳定性,但同时会导致加工尺寸的变化而影响最终的加工质量,所以在实际加工过程中需要有一个最优的放电间隙。

  4. 放电电压和放电电流都是指在放电脉冲宽度内的有效值,脉冲宽度直接影响单个脉冲能量,脉冲间隔则影响脉冲放电的频率和极间放电电流,都对加工速度有直接影响。一般来说,增大脉冲宽度可以增大单个脉冲放电能量,增加脉冲放电时的蚀除量;或是缩小脉冲间隔(增大加工电流),都可以提高加工速度,但表面质量会相应降低。

  5. 当过于增大脉冲宽度或是缩小脉冲间隔,则会因加工电流太大,所产生的电蚀产物难于及时排出而影响加工速度和表面质量,甚至会导致发生异常放电而烧伤工件。


数控加工中电火花加工基于什么原理

1、工具和电极分别接脉冲电源的两极,并均浸泡在工作液中,电极在自动进给调节装置的驱动下,与工件间保持一定的放电间隙。电极表面是凹凸不平的,当脉冲电压加到两极上时,某一相对间隙最小处或绝缘强度最低处的工作液将最先被电离为负电子和正电子而被击穿,形成放电通道,电流随即剧增,在该局部产生电火花放电,瞬时高温使工件和工具表面都蚀除掉一小部分金属。单个脉冲经过上述过程,完成一次脉冲放电,而在工件表面留下一个带有凸边的小凹坑。这样以高频率连续不断的重复放电,工具电极不断向工件进给,工件材料不断被蚀除,最后使工件整个被加工表面形成无数个小放电凹坑。这样,电极的轮廓形状便被复制到工件上,便加工出了所需要的零件。
2、电火花加工时,脉冲电源的一极接工具电极,另一极接工件电极,两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质(常用煤油或矿物油或去离子水)中。工具电极由自动进给调节装置控制,以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙(0.01~0.05mm)。当脉冲电压加到两极之间,便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿,形成放电通道。由于通道的截面积很小,放电时间极短,致使能量高度集中(10~107W/mm),放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发,以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后,经过很短的间隔时间,第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去,工具电极不断地向工件进给,它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。与此同时,总能量的一小部分也释放到工具电极上,从而造成工具损耗。 从上看出,进行电火花加工必须具备三个条件:必须采用脉冲电源;必须采用自动进给调节装置,以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙;火花放电必须在具有一定绝缘强度(10~107Ω ·m)的液体介质中进行。 电火花加工具有如下特点:可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料;加工时无明显机械力,适用于低刚度工件和微细结构的加工:脉冲参数可依据需要调节,可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工;电火花加工后的表面呈现的凹坑,有利于贮油和降低噪声;生产效率低于切削加工;放电过程有部分能量消耗在工具电极上,导致电极损耗,影响成形精度。 2应用 电火花加工主要用于模具生产中的型孔、型腔加工,已成为模具制造业的主导加工方法,推动了模具行业的技术进步。电火花加工零件的数量在3000件以下时,比模具冲压零件在经济上更加合理。按工艺过程中工具与工件相对运动的特点和用途不同,电火花加工可大体分为:电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花展成加工、非金属电火花加工和电火花表面强化等。
(1)电火花成形加工 该方法是通过工具电极相对于工件作进给运动,将工件电极的形状和尺寸复制在工件上,从而加工出所需要的零件。它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。电火花型腔加工主要用于加工各类热锻模、压铸模、挤压模、塑料模和胶木膜的型腔。电火花穿孔加工主要用于型孔(圆孔、方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、螺旋孔)、小孔和微孔的加工。近年来,为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、孔的深径比大、排屑困难等问题,在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工,取得良好的社会经济效益。
(2)电火花线切割加工 该方法是利用移动的细金属丝作工具电极,按预定的轨迹进行脉冲放电切割。按金属丝电极移动的速度大小分为高速走丝和低速走丝线切割。我国普通采用高速走丝线切割,近年来正在发展低速走丝线切割,高速走丝时,金属丝电极是直径为φ0.02~φ0.3mm的高强度钼丝,往复运动速度为8~10m/s。低速走丝时,多采用铜丝,线电极以小于0.2m/s的速度作单方向低速运动。线切割时,电极丝不断移动,其损耗很小,因而加工精度较高。其平均加工精度可达 0.0lmm,大大高于电火花成形加工。表面粗糙度Ra值可达1.6 或更小。 国内外数控电火花线切割机床都采用了不同水平的微机数控系统,实现了电火花线切割数控化。目前电火花线切割广泛用于加工各种冲裁模(冲孔和落料用)、样板以及各种形状复杂型孔、型面和窄缝等。

Ⅳ 电火花加工会产生热量吗

电火花加工的原理就来是利用电能产生热自能来蚀除材料的,瞬时温度可达10000K,很容易融化金属材料了,但是热量集中在局部地区。
但是由于加工处在工作液体中,所以产生的热量不能很快传递,都则也不能达到加工目的,所以最终工具是不会被加热的。

Ⅳ 电火花的知识

一、什么是电火花加工电火花是一种自激放电,其特点如下:火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,当两电极接近时,其间介质被击穿后,随即发生火花放电。伴随击穿过程,两电极间的电阻急剧变小,两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为10-7-10-3s)后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,可使电极局部被腐蚀。利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法,叫电火花加工。 电火花加工是在较低的电压范围内,在液体介质中的火花放电。二、电火花加工的特点电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性,高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要,并在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。电火花加工的特点如下:1.脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响,不受热处理状况影响。2.脉冲放电持续时间极短,放电时产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小。3.加工时,工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬,因此,工具电极制造容易。4.可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,降低工人劳动强度。基于上述特点,电火花加工的主要用途有以下几项:1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。
2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。
3) 在金属板材上切割出零件。
4) 加工窄缝。
5) 磨削平面和圆面。
6) 其它(如强化金属表面,取出折断的工具,在淬火件上穿孔,直接加工型面复杂的零件等)。三、电火花加工机床的组成及作用从上面所谈的情况可以看到,要实现电火花加工过程,机床必须具备三个要素,即:脉冲电源,机械部分和自动控制系统,工作液过滤与循环系统。下面对这三要素的作用逐一加以简单讨论。1.脉冲电源加在放电间隙上的电压必须是脉冲的,否则,放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源,实际就是一种电气线路或装置,它们能发出具有足够能量的脉冲电压来。2.机械部分和自动控制系统其作用是维持工具电极和工件之间有一适当的放电间隙,并在线调整。3.工作液净化与循环系统工作液的作用是使能量集中,强化加工过程,带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。上述三要素,有时也称为电火花加工机床的三大件,它们组成了电火花加工机床这一统一体,以满足加工工艺的要求。四、实现电火花加工的条件实现电火花加工,应具备如下条件:1.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离。在该距离范围内,既可以满足脉冲电压不断击穿介质,产生火花放电,又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两电极距离过大,则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电,若两电极短路,则在两电极间没有脉冲能量消耗,也不可能实现电腐蚀加工。2.两电极之间必须充入介质。在进行材料电火花尺寸加工时,两极间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化时,两极间为气体介质。3.输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。在火花通道形成后,脉冲电压变化不大,因此,通道的电流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足够大,才可以使被加工材料局部熔化或汽化,从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕(凹坑),实现电火花加工。因而,通道一般必须有105-106A/cm2电流密度。放电通道必须具有足够大的峰值电流,通道才可以在脉冲期间得到维持。一般情况下,维持通道的峰值电流不小于2A。4.放电必须是短时间的脉冲放电。放电持续时间一般为10-7-10-3s。由于放电时间短,使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散,从而把能量作用局限在很小范围内,保持火花放电的冷极特性。5.脉冲放电需重复多次进行,并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的。这里包含两个方面的意义:其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道;其二,若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域,则在另一段时间内,脉冲放电应转移到另一区域。只有如此,才能避免积炭现象,进而避免发生电弧和局部烧伤。6.脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外,使重复性放电顺利进行。在电火花加工的生产实际中,上述过程通过两个途径完成。一方面,火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性;蚀除物以外的其余放电产物(如介质的汽化物)亦可以促进上述过程;另一方面,还必须利用一些人为的辅助工艺措施,例如工作液的循环过滤,加工中采用的冲、抽油措施等等。五、极性效应电火花加工时,相同材料两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大,这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同,则极性效应更加明显。六、覆盖效应在油类介质中放电加工会分解出负极性的游离碳微粒,在合适的脉宽、脉间条件下将在放电的正极上覆盖碳微粒,叫覆盖效应。利用覆盖效应可以降低电极损耗。注意负极性加工才有利做覆盖效应。七、加工速度对于电火花成形机来说加工速度是指在单位时间内,工件被蚀除的体积或重量。一般用体积表示。若在时间T内,工件被蚀除的体积为V,则加工速度Vw为: Vw=V/t(mm3/min) 对于线切割机来说,加工速度是指在单位时间内,工件被切面积。即用mm2/min来表示。在规定表面粗糙度(如Ra=2.5μm),相对电极损耗(如1%)时的最大加工速度,是衡量电加工机床工艺性能的重要指标。一般情况下,生产厂给出的是最大加工电流,在最佳加工状态下所能达到的最高加工速度。因此,在实际加工时,由于被加工件尺寸与形状的千变万化,加工条件,排屑条件等与理想状态相差甚远,即使在粗加工时,加工速度也往往大大低于机床的最大加工速度指标。八、工具电极损耗在电火花成形加工中,工具电极损耗直接影响仿形精度,特别对于型腔加工,电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。绝对损耗最常用的是体积损耗Ve和长度损耗Veh二种方式,它们分别表示在单位时间内,工具电极被蚀除的体积和长度。即Ve=V/t(mm3/min)
Veh=H/t(mm/min)相对损耗——工具电极绝对损耗与工件加工速度的百分比。通常采用长度相对损耗比较直观,测量也比较方便。在线切割加工中,电极丝的损耗对工件质量的影响不大,故一般不加以讨论。但快走丝机床使用钼作为电极丝,是重复放电,所以丝的损耗影响到电极丝的使用寿命,在实际加工中应予适当考虑。在电火花成形加工中,工具电极的不同部位,其损耗速度也不相同。在精加工时,一般电规准选取较小,放电间隙太小,通道太窄,蚀除物在爆炸与工作液作用下,对电极表面不断撞击,加速了电极损耗,因此,如能适当增大电间隙,改善通道状况,即可降低电极损耗。九、表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差。对电加工表面来讲,即是加工表面放电痕——坑穴的聚集,由于坑穴表面会形成一个加工硬化层,而且能存润滑油,其耐磨性比同样粗糙度的机加表面要好,所以加工表面允许比要求的粗糙度大些。而且在相同粗糙度的情况下,电加工表面比机加工表面亮度低。国家标准规定:加工表面粗糙度用Ra(轮廓的平均算术偏差)和Rz(不平度平均高度)之一来评定。工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能,如耐磨性,配合性质,接触刚度,疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速高洁,高压条件下工作的模具和零件,其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。十、放电间隙放电间隙,亦称过切量,加工中是指脉冲放电两极间距,实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量。对电火花成形加工放电间隙的定量认识是确定加工方案的基础。其中包括工具电极形状,尺寸设计,加工工艺步骤设计,加工规准的切换以及相应工艺措施的设计。十一、两电极蚀除量之间的矛盾本篇中,已经明确阐述了脉冲放电时间越长,越有利于降低工具电极相对损耗。在电火花加工的实用过程中,粗加工采用长脉冲时间和高放电电流,既体现了速度高,又体现了损耗小,反映了加工速度和工具电极损耗这一矛盾的缓解。但是,在精加工时,矛盾激化了。为了实现小能量加工,必须大大压缩脉冲放电时间。为达到脉冲放电电流与脉冲放电时间参数组合合理,亦必须大大压缩脉冲放电电流。这样,不仅加大了工具电极相对损耗,又大幅度降低了加工速度。十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾为了解决电火花加工工艺的这一基本矛盾,人们试图将一个脉冲能量分散为若干个通道同时在多点放电。用这种方法既改善了加工表面粗糙度,又维持了原有的加工速度。到目前为止,实现人为控制的多点同时放电的有效方法只有一种,即分离工具电极多回路加工。为了实现整体电极的多通道加工,人们设想了各种方法,并进行了多年的实验摸索。但是迄今为止,尚没有彻底解决。
在实用过程中,型腔模具的加工采用粗、中、精逐档过渡式加工方法。加工速度的矛盾是通过大功率、低损耗的粗加工规准解决的;而中、精加工虽然工具电极相对损耗大,但在一般情况下,中、精加工余量仅占全部加工量的极小部分,故工具电极的绝对损耗极小,可以通过加工尺寸控制进行补偿,或在不影响精度要求时予以忽略。

Ⅵ 电火花加工原理的加工条件

电火花加工时,脉冲电源的一极接工具电极,另一极接工件电极,两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质(常用煤油或矿物油或去离子水)中。工具电极由自动进给调节装置控制,以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙(0.01~0.05mm)。当脉冲电压加到两极之间,便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿,形成放电通道。由于通道的截面积很小,放电时间极短,致使能量高度集中(10~107W/mm),放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发,以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后,经过很短的间隔时间,第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去,工具电极不断地向工件进给,它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。与此同时,总能量的一小部分也释放到工具电极上,从而造成工具损耗。
从上看出,进行电火花加工必须具备三个条件:必须采用脉冲电源;必须采用自动进给调节装置,以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙;火花放电必须在具有一定绝缘强度(10~107Ω ·m)的液体介质中进行。
电火花加工具有如下特点:可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料;加工时无明显机械力,适用于低刚度工件和微细结构的加工:脉冲参数可依据需要调节,可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工;电火花加工后的表面呈现的凹坑,有利于贮油和降低噪声;生产效率低于切削加工;放电过程有部分能量消耗在工具电极上,导致电极损耗,影响成形精度。

Ⅶ 电火花成形加工应具备哪些条件

1、钼丝与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙,间隙的宽度由工作电压 、加工量等加工条件而定。

2、电火花线切割机床加工时,必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行,如煤油、皂化油、去离子水等,要求教高绝缘性是为了利于产生脉冲性的火花放电,液体介质还有排除间隙内电蚀产物和冷却电极作用。

3、钼丝和工件被加工表面之间保持一定间隙,如果间隙过大,极间电压不能击穿极间介质,则不能产生电火花放电;如果间隙过小,则容易形成短路连接,也不能产生电火花放电。

4、必须采用脉冲电源,即火花放电必须是脉冲性、间歇性,图1中ti为脉冲宽度、to为脉冲间隔、tp为脉冲周期。在脉冲间隔内,使间隙介质消除电离,使下一个脉冲能在两极间击穿放电。

(7)电火花加工是用什么能量扩展阅读:

加工要点:

1、必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙,这一间隙随加工条件而定。如果间隙过大,极间电压不能击穿极间介质,因而不会产生火花放电;如果间隙过小,很容易形成短路接触,同样也不会产生火花放电。

2、一般放电间隙应控制在1~100μm范围内,这与放电电流的脉冲大小有关。

3、必须采用脉冲电源。脉冲电源能使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分,把每一次的放电点分别局限在很小的范围内,否则会像持续电弧放电那样,使表面烧伤而无法用做模具电极加工。

4、火花放电必须在绝缘的液体介质中进行。液体介质必须具有较高的绝缘强度,这样有利于产生脉冲性的火花放电。同时,液体介质还能把电火花加工过程中产生的金属屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去,并且对电极和工件表面有较好的冷却作用。通常采用煤油作为放电介质。

5、放电点的功率密度足够高。唯有这样,放电时所产生的热量才足以使工件电极表面的金属瞬时熔化或气化。

一、电火花成型加工能加工高熔点、高硬度、高强度、高纯度、高韧性的各种材料,而其加工机理与切削方法完全不同,具有以下特点:

1、脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响,不受热处理状况影响。

2、脉冲放电持续时间极短,放电时产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小。

二、当用电火花线切割机床加工时,必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行,如煤油、皂化油、去离子水等,要求教高绝缘性是为了利于产生脉冲性的火花放电,液体介质还有排除间隙内电蚀产物和冷却电极作用。

三、在钼丝和工件被加工表面之间保持一定间隙,如果间隙过大,极间电压不能击穿极间介质,则不能产生电火花放电;如果间隙过小,则容易形成短路连接,也不能产生电火花放电。这些是加工必不可少的。

Ⅷ 电火花加工的原理

进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达10000℃以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。 紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属的蚀除量,甚至接近于无损耗。 工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。电火花机是一种自激放电,其特点如下: 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,当两电极接近时,其间介质被击穿后,随即发生火花放电。伴随击穿过程,两电极间的电阻急剧变小,两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为10-7-10-3s)后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,可使电极局部被腐蚀。 利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法,叫电火花加工。 电火花加工是在较低的电压范围内,在液体介质中的火花放电。 电火花的加工 按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征,可将电火花加工方式分为五类:利用成型工具电极,相对工件作简单进给运动的电火花成形加工;利用轴向移动的金属丝作工具电极,工件按所需形状和尺寸作轨迹运动,以切割导电材料的电火花线切割加工;利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极,进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工;小孔加工、刻英表面合金化、表面强化等其他种类的加工。电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件;加工时无切削力;不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷;工具电极材料无须比工件材料硬;直接使用电能加工,便于实现自动化;加工后表面产生变质层,在某些应用中须进一步去除;工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。
特点:火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件;加工各种硬、脆材料,如硬质合金和淬火钢等;加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具。

Ⅸ 电火花成形加工有什么基本原理

电火花加工是在液体介质中进行的,机床的自动进给调节装置使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙,当工具电极和工件之间施加很强的脉冲电压(达到间隙中介质的击穿电压)时,会击穿介质绝缘强度最低处。由于放电区域很小,放电时间较短,所以,能量高度集中,使放电区的温度瞬间高达200%">℃,工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、甚至汽化蒸发。局部熔化和汽化的金属在爆破力的作用下投入工作液中,并被冷却成为金属小颗粒,然后被工作液迅速冲离工作区,从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电后,介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件表面不断被蚀除,并在工件上复制出工具电极的形状,从而达到成型加工的目的。
电火花加工是不断放电蚀除金属的过程。虽然一次脉冲放电的时间较短,但它是电磁学、热力学和流体力学等综合作用的过程,是比较复杂的。综合起来,一次脉冲放电的过程可分为以下几个阶段:
(1)极间介质的电离、击穿及放电通道的形成
当脉冲电压施加于工具电极与工件两者之间时,两极之间即刻形成一个电场。电场强度与电压成正比,与距离成反比,随着极间电压的升高或是极间距离的减小,极间电场强度也将随着增大。由于工具电极和工件的微观表面是凸凹不平的,极间距离又很小,因而极间电场强度是非常不均匀的,两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。当电场强度增大到一定数量时,介质被击穿,放电间隙电阻从绝缘状态迅速降低到几分之一欧姆,间隙电流迅速上升到最大值。由于通道直径很小,所以通道中的电流密度很高。间隙电压则由击穿电压迅速下降到火花维持电压(一般约为20~30V),电流则由0上升到某一峰值电流。
(2)介质热分解、电极材料熔化、汽化热膨胀
极间介质一旦被电离、击穿,形成放电通道后,脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极,正离子奔向负极。电能变成动能,动能通过碰撞又转变成热能。于是在通道内正极和负极表面分别成为瞬间热源,达到较高的温度。通道高温将工作液介质汽化,进而热裂分解汽化。这些汽化后的工作液和金属蒸汽,瞬间体积猛增,在放电间隙内成为气泡,迅速热膨胀并具有爆破的特性。观察电火花加工过程,可以看到放电间隙间冒出气泡,工作液逐渐变黑,并听到轻微而清脆的爆破声。电火花加工主要靠热膨胀和局部微爆破,使熔化、汽化了的电极材料抛出蚀除。
(3)电极材料的抛出
通道和正负极表面放电点瞬时高温使工作液汽化和金属材料熔化、汽化,热膨胀产生较高的瞬间压力。通道中心的压力最高,使汽化了的气体不断向外膨胀,压力高处的熔融金属液体和蒸汽,就被排挤、抛出而进入工作液中。由于表面张力和内聚力的作用,使抛出的材料具有最小的表面积,冷凝时凝聚成细小的圆球颗粒。
熔化和汽化了的金属在抛离电极表面时,向四处飞溅,除绝大部分抛入工作液中并收缩成小颗粒外,还有一小部分飞溅、镀覆、吸附在对面的电极表面上。这种互相飞溅、镀覆以及吸附的现象,在某些条件下可以用来减少或补偿工具电极在加工过程中的损耗。
实际上,金属材料的蚀除、抛出过程比较复杂的,目前,人们对这一复杂的机理的认识还在不断深化中。
(4)极间介质的消电离
随着脉冲电压的结束,脉冲电流也迅速降为零,但此后仍应有一段间隔时间,使间隙介质消电离,即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复本次放电通道处介质的绝缘强度,以及降低电极表面温度等,以免下次总是重复在同一地方发生放电而导致电弧放电,从而保证在两极间最近处或电阻率最小处形成下一次击穿放电通道。
由此可见,为了保证电火花加工过程正常地进行,在两次脉冲放电之间一般要有足够的脉冲间隔时间。此外,还应留有余地,使击穿、放电点分散、转移,否则仅仅在一点附近放电,易形成电弧。

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