《電火花加工》ppt課件

1、本章要點(diǎn)電火花加工的基本原理及其分類電火花加工的機(jī)理電火花加工用的脈沖電源電火花加工機(jī)床電火花穿孔成形加工,,,第一章 電火花加工,,,,加工原理,1.工具與工件之間保持適當(dāng)間隙,自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng),2.火花放電必須是脈沖性放電,采用脈沖電源,3.在有一定絕緣性能的介質(zhì)中放電,液體絕緣介質(zhì),兩極之間,火花放電,電腐蝕,去除材料,創(chuàng)造條件：,,1—工件 2—脈沖電源 3—自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng) 4—工具 5—工作液

2、 6—過(guò)濾器 7—工作液泵,,,圖2-1 電火花加工原理示意圖,1.必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙；2.放電必須在具有一定絕緣性的液體介質(zhì)中進(jìn)行；3.脈沖波形基本是單向的；4.有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬熔化或氣化 。,加工條件,優(yōu) 點(diǎn),1.適于難切削材料的加工 硬質(zhì)合金、淬火鋼等2.加工復(fù)雜形狀或特殊零件 應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大,局限性,1.主要加工金屬等導(dǎo)電材料

3、2.加工速度較慢3.有電極損耗，影響加工精度,電火花加工的特點(diǎn)及應(yīng)用,電火花加工的適用范圍,1.加工任何難加工的金屬材料和導(dǎo)電材料； 電極材料是紫銅或石墨2.加工形狀復(fù)雜的表面；3.加工薄壁、彈性、低剛度、微細(xì)小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要求的零件,電火花加工過(guò)程,1.極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道；2.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹； 3.電極材料的拋出；4.極間介質(zhì)的電離消除。,極性效應(yīng),工件正極—正

4、極性加工,工件負(fù)極—負(fù)極性加工,精加工短脈沖ti <10 ?s,粗加工長(zhǎng)脈沖ti >80 ?s,為充分利用極性效應(yīng)，一般都采用單向脈沖電源,電火花加工設(shè)備,（一）脈沖電源（二）自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置（三）工具電極（四）液體介質(zhì),馳張式、閘流管式、晶閘管式、晶體管式、集成元件等,維持所需的“平均”放電間隙 S ,保證電火花加工正常進(jìn)行。步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)系統(tǒng),常用石墨或銅作工 具材料，價(jià)格低廉 鎢、鉬或銅鎢、

5、銀 鎢等復(fù)合材料，性 能好價(jià)格貴。,（1）絕緣、擊穿放電及消電離（2）壓縮放電通道，能量集中（3）氣化產(chǎn)生局部高壓，利于 蝕物排除（4）對(duì)工具、工件的冷卻作用 常用的工作液有煤油、機(jī)油等,電火花加工工藝方法分類,圖 電火花加工時(shí)的加工斜度,二次放電,加工斜度,電極損耗,棱角變鈍,圖中 ti為脈沖寬度， to為脈沖間隔， tp為脈沖周期， ui為脈沖峰值電壓或空載電壓,型 號(hào),名稱：普通電火花

6、 成型機(jī)床 型號(hào)：D7132N、40N、 50N、60N,名稱：數(shù)控屏顯成型機(jī)床 型號(hào)：DK7132D、40D、 50D、63D,名稱：機(jī)電一體電火 花成型機(jī)床 型號(hào)：D7125ND、32ND,影響金屬蝕除率的主要因素,1.極性效應(yīng)的影響,2.電參數(shù)對(duì)蝕除率的影響 脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電壓、峰值電流等。 3.金屬材料熱學(xué)常數(shù)對(duì)蝕除

7、率的影響 4.其他因素(工作液種類、性能等),電火花加工的局限性,1.一般加工速度較慢 2.存在電極損耗和二次放電 3.最小角部半徑有限制 一般電火花加工能得到的最小角部半徑等于加工間隙（通常為0.02-0.3mm），若電極有損耗或采用平動(dòng)、搖動(dòng)加工則角部半徑還要增大。,1.加工速度和工具損耗速度,加工速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)工件的電蝕量，即生產(chǎn)率；損耗速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)工具的電蝕量,電火花加工的基本工藝規(guī)律,（１）加工速

8、度,qp--正極的總蝕除量；kp--工藝系數(shù)（與電極材料、脈沖參數(shù)和工作液有關(guān)）；wM--單個(gè)脈沖能量；f --脈沖頻率；t--加工時(shí)間；vp--正極蝕除速度。φ——有效脈沖利用率，%；,,提高加工速度途徑,１）提高脈沖頻率２）增加單個(gè)脈沖能量３）提高工藝參數(shù)４）正確選擇工件的極性,（２）工具的相對(duì)損耗,加工中衡量工具電極是否耐損耗，不僅要看工具損耗速度，還要看同時(shí)能達(dá)到的加工速度，所以采用相對(duì)損耗（損耗比）作為衡量工

9、具電極耐損耗之指標(biāo)。,,100%,降低工具電極的相對(duì)損耗途徑,１）極性效應(yīng) ２）覆蓋效應(yīng)：黑膜只能在正極表面形成，因此須采用負(fù)極性加工 ３）傳熱效應(yīng) 4）沉積效應(yīng) 5）選擇合適的工具電極材料,工具電極材料,銅：制成各種精密復(fù)雜電極，可用于中小型腔加工鎢、鉬：熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高、損耗少，但其機(jī)械加工性能不好，價(jià)格較貴，一般僅用于線切割。石墨：用于型腔加工銅碳、銅鎢和銀鎢合金等合金材料：導(dǎo)熱性好，熔點(diǎn)高，電極損耗少，價(jià)格較貴、制造

10、成型困難，通常只用于精密電火花加工。,2.影響加工精度的主要因素,（１）放電間隙的大小和一致性 （２）工具電極的損耗及“二次放電”,二次放電是指已加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等的介入而再次進(jìn)行的非正常放電。二次放電主要是在加工深度方向的側(cè)面產(chǎn)生斜度和使加工棱角邊變鈍。,圖3-4 加工斜度的產(chǎn)生a)工具損耗產(chǎn)生加工斜度 b)輪廓對(duì)比圖1-工具電極無(wú)損耗時(shí)的輪廓線2-工具電極有損耗但不考慮二次放電時(shí)的工件輪廓線1-工具電極有損耗時(shí)

11、的輪廓線2-工具電極有損耗且產(chǎn)生二次放電時(shí)的工件輪廓線3-工件 4-工具電極,另外，工具的尖角或凹角很難精確地復(fù)制在工件的表面上。,圖3-5 尖角變圓現(xiàn)象a)加工外表面 b)加工內(nèi)表面1-工件電極 2-工具電極,影響表面質(zhì)量的因素,◆表面粗糙度：?jiǎn)蝹€(gè)脈沖能量、工具電極的表面粗糙度 、加工速度 。 ◆表面變質(zhì)層：熔化凝固層、熱影響層及顯微裂紋?！舯砻媪W(xué)性能：表面最外層硬度與耐磨性、殘余應(yīng)力 、耐疲勞性能

12、。,1.穿孔加工,常指貫通的等截面或變截面的二維型孔（圓孔、方孔、多邊孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔、微孔等加工的電火花加工。,a)圓孔 b)方槽 c)異形孔 d)彎孔,電火花加工的應(yīng)用,穿孔加工的尺寸精度主要取決于工具電極的尺寸和放電間隙。工具電極的截面輪廓尺寸要比預(yù)定加工的型孔尺寸均勻地縮小一個(gè)加工間隙，其尺寸精度要比工件高一級(jí)，表面粗糙度應(yīng)比工件的小。一般電火花加工后尺寸公差可達(dá)IT7級(jí)，表

13、面粗糙度Ra值1.25。,電火花加工較大孔時(shí)，一般先預(yù)制孔，留合適余量（單邊余量為0.5～1mm左右），余量太大，生產(chǎn)率低，電火花加工時(shí)不好定位。細(xì)微孔：直徑小于0.2mm的孔。國(guó)外目前可加工出深徑比為5，直徑為0.015mm的細(xì)微孔。在我國(guó)一般可加工出深徑比為10，直徑為0.05mm的細(xì)微孔。但加工細(xì)微孔的效率較低，因?yàn)楣ぞ唠姌O制造困難，排屑也困難，單個(gè)脈沖的放電能量須有特殊的脈沖電源控制，對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)要求更嚴(yán)。,電火花主要應(yīng)

14、用在直徑為0.3～3mm的高速小孔的加工，可避免小直徑鉆頭（d≤1mm）易折斷問題。還適用于斜面和曲面上加工小孔，并可達(dá)較高尺寸精度和形狀精度。 在加工時(shí)可采用管狀電極，內(nèi)通高壓工作液，工具電極在回轉(zhuǎn)的同時(shí)又作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，速度可達(dá)60mm/min。,２.電火花型腔加工,一般指三維型腔和型面加工，如擠壓模、壓鑄模、塑料模及膠木模等型腔的加工及整體式葉輪、葉片等曲面零件的加工。,型腔多為盲孔加工，且形狀復(fù)雜，致使工作液難以循環(huán)，排出蝕