特種加工電火花加工PPT課件

1、1、放電間隙的計(jì)算（經(jīng)驗(yàn)公式）: S=Ku*ui+KR*WM+Sms 放電間隙（指單面放電間隙）ui 開(kāi)路電壓 Ku 與工作液介電強(qiáng)度有關(guān)的常數(shù)，含有 點(diǎn)蝕產(chǎn)物后該系數(shù)會(huì)增大。KR 與加工材料有關(guān)的常數(shù)。一般易熔金 屬的值較大WM 單個(gè)脈沖能量Sm 考慮熱膨脹、收縮、震動(dòng)等影響的機(jī) 械間隙,約為3m第1頁(yè)/共54頁(yè)注意:隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng),放電間隙逐漸增大.即在加工過(guò)程中放電間隙是一個(gè)變化量放電間隙不一致的影響:若放電間隙大小能保持一致，則可以通過(guò)修正工作電極對(duì)放電間隙進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得較高的加工精度。但放電間隙的大小實(shí)際上是變化的，影響著加工精度。第2頁(yè)/共54頁(yè)放電間隙的大小對(duì)加工精度的影響

2、： 放電間隙越大，對(duì)精度的影響越嚴(yán)重 （仿形精度和尺寸精度） 如圖2-10（A）（B） (放電具有等距性)放電間隙越大電場(chǎng)強(qiáng)度分布更加不均勻,棱角處損耗嚴(yán)重,放電間隙變化量增大相應(yīng)措施：縮小放電間隙 （由公式知：采用較小的加工 歸準(zhǔn)）精加工的放電間隙（單面）一般只有0.01mm,而粗加工時(shí)則可達(dá)0.5mm以上。第3頁(yè)/共54頁(yè)工具電極的損耗對(duì)尺寸精度及形狀精度都有影響:對(duì)策： 穿孔加工時(shí)：讓電極貫穿型孔來(lái)補(bǔ)償電 極的損耗。 型腔加工時(shí)：采用更換電極的方法第4頁(yè)/共54頁(yè)電火花加工中“二次放電”對(duì)形狀精度有影響：集中反映在在加工深度方向產(chǎn)生斜度，加工棱角棱邊變鈍方面。第5頁(yè)/共54頁(yè)結(jié)論: 電參

3、數(shù)對(duì)放電間隙影響明顯 工作液的狀況會(huì)影響放電間隙 減小放電間隙可提高加工精度 減少電極損耗可提高加工精度 電火花加工時(shí)工具的尖角和凹角很難精確地復(fù)制到工件上。 對(duì)策：采用高頻窄脈寬精加工，減小放電間隙，圓弧半徑可明顯減小從而提高加工精度第6頁(yè)/共54頁(yè)四、電火花加工的表面質(zhì)量電火花加工的表面質(zhì)量包括：表面粗糙度、表面變質(zhì)層、表面力學(xué)性能。1、表面粗糙度表示方法：電火花加工表面粗糙度通常用微觀(guān)平面度的平均算術(shù)偏差Ra表示，也有用平面度的最大高度值Rmax表示的第7頁(yè)/共54頁(yè)電火花加工中影響表面粗糙度的因素：1）單個(gè)脈沖能量實(shí)驗(yàn)得： Rmax=KR*te0.3*ie0.4Rmax 實(shí)測(cè)的表面粗糙

4、度KR 常數(shù)te 脈沖放電時(shí)間ie 峰值電流第8頁(yè)/共54頁(yè)注意：在電極面積較大時(shí)，即使單個(gè)脈沖能量很小Rmax很難小于2m(約Ra0.32m),而且加工面積越大，可達(dá)到的最佳表面粗糙度愈差。（煤油工作液中的工具和工件具有潛布電容，相當(dāng)于在放電間隙上并聯(lián)了一個(gè)電容）第9頁(yè)/共54頁(yè)研究成果：采用“混粉加工”新工藝， 可較大面積地加工出質(zhì)量很高 的光亮面。具體方法：在煤油工作液中加入硅或鋁 等導(dǎo)電微粉。原因：這樣可使工作液的電阻率降低、放電間隙成倍增大，潛布寄生電容成倍減小，放電通道被分割成多個(gè)小的火花放電通道，到達(dá)工件表面的脈沖能量被分散，相應(yīng)的電痕就較小，表面較光整。第10頁(yè)/共54頁(yè)第11

5、頁(yè)/共54頁(yè)第12頁(yè)/共54頁(yè)第13頁(yè)/共54頁(yè)第14頁(yè)/共54頁(yè)第15頁(yè)/共54頁(yè)2）加工速度對(duì)表面粗糙度的影響加工速度愈大，表面粗糙度愈差。（數(shù)據(jù)書(shū)）對(duì)策：采用平動(dòng)或搖動(dòng)(工作臺(tái)按一定軌跡做微量移動(dòng))加工工藝可大為 改善。（慢）提示：一般電火花加工到Ra2.50.63之后采用其它研磨方法改善其表面粗糙度比較經(jīng)濟(jì)3）工件材料對(duì)加工表面粗糙度的影響熔點(diǎn)高的材料容易得到好的表面粗糙度（加工速度應(yīng)適當(dāng)下降）第16頁(yè)/共54頁(yè)4）精加工時(shí)，工具電極的表面粗糙度也會(huì)影響加工表面粗糙度。精加工時(shí)不要采用石墨電極。第17頁(yè)/共54頁(yè)2、表面變質(zhì)層電火花加工中，在火花放電的瞬時(shí)高溫和工作液的快速冷卻下，材料

6、的表面層發(fā)生了很大變化，大致可分為： 熔化凝固層 熱影響層第18頁(yè)/共54頁(yè)第19頁(yè)/共54頁(yè)1）熔化凝固層位于工件表面最上層，它被放電時(shí)瞬時(shí)高溫熔化而又滯留下來(lái)，受工作液快速冷卻而凝固。對(duì)于碳鋼來(lái)說(shuō)，熔化層在金相照片上呈白色，谷又稱(chēng)之為白層。它與基體完全不同，是一種樹(shù)枝狀的淬火鑄造組織樹(shù)枝狀的淬火鑄造組織，與內(nèi)層的結(jié)合也不牢固。熔化層的厚度隨脈沖能量的增大而增厚，一般不超過(guò)0.1mm第20頁(yè)/共54頁(yè)2)熱影響層它位于熔化層和基體之間.熱影響層的金屬材料并沒(méi)有變化,只是受到高溫的影響,使材料的金相組織發(fā)生了變化,它與基體材料之間沒(méi)有明顯的界限。對(duì)淬火鋼：熱影響層包括再淬火區(qū)、高 溫回火區(qū)和低

7、溫回火區(qū)。對(duì)未淬火鋼：熱影響層主要為淬火區(qū)因此，淬火鋼的熱影響層厚度比未淬火鋼大。淬火鋼的熱影響層厚度比未淬火鋼大。第21頁(yè)/共54頁(yè)熱影響層分布： 靠近熔化凝固層部分由于受到高溫作用并迅速冷卻，形成為淬火區(qū)，其厚度與條件有關(guān)，一般為最大微觀(guān)平面度的2-3倍。與淬火層相鄰的部分受到溫度的影響而形成高溫、低溫回火區(qū)，回火區(qū)的厚度約為最大微觀(guān)平面度的3-4倍。第22頁(yè)/共54頁(yè)不同金屬材料的熱影響層金相組織結(jié)構(gòu)是不同的，耐熱合金的熱影響層與基體差異不大。第23頁(yè)/共54頁(yè)3）顯微裂紋電火花加工表面由于受到瞬時(shí)高溫并迅速冷卻而產(chǎn)生拉應(yīng)力，往往出現(xiàn)顯微裂紋實(shí)驗(yàn)表明：一般裂紋僅在熔化層出現(xiàn)，只有在脈沖能

8、量很大的情況下才有可能擴(kuò)展到熱影響層。第24頁(yè)/共54頁(yè)影響顯微裂紋的因素：1、脈沖能量：能量越大，顯微裂紋越寬越深，脈沖能量很小，一般不出現(xiàn)微裂紋。2、工件材料：脆硬材料容易產(chǎn)生微裂紋3、工件預(yù)先的熱處理情況：淬火材料比未淬火材料容易產(chǎn)生微裂紋（因?yàn)榇慊鸩牧洗嘤?，原始?nèi)應(yīng)力較大）第25頁(yè)/共54頁(yè)3、表面力學(xué)性能（1）顯微硬度及耐磨性一般來(lái)說(shuō)，電火花加工表面最外層的硬度比較高，耐磨性好。但對(duì)于滾動(dòng)摩擦，由于是交變載荷，尤其是干摩擦，則因其熔化凝固層和基體結(jié)合不牢，容易剝落而磨損。因此，有些要求高的模具需把電火花加工后的表面變質(zhì)層事先磨掉。第26頁(yè)/共54頁(yè)（2）殘余應(yīng)力電火花加工表面存在殘余

9、應(yīng)力，大部分表現(xiàn)為拉應(yīng)力。影響殘余應(yīng)力的大小及其分布的因素： 材料在加工前的熱處理狀態(tài) 脈沖能量結(jié)論；對(duì)表面層要求高的零件，應(yīng)盡量避免使用較大的加工規(guī)準(zhǔn)。第27頁(yè)/共54頁(yè)（3）耐疲勞性電火花加工的耐疲勞性比機(jī)械加工表面低許多倍因?yàn)楸砻嬗袣堄嗬瓚?yīng)力，和顯微裂紋。對(duì)策：可采取回火、噴丸處理等。 使用很小的電規(guī)準(zhǔn)加工。（即電火花精微加工）第28頁(yè)/共54頁(yè) 第四節(jié) 電火花加工用脈沖電源電火花加工用脈沖電源的作用：把工頻交流電轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流，以供給電極放電間隙所需要的能量來(lái)蝕除金屬。電火花加工用脈沖電源對(duì)生產(chǎn)效率、表面質(zhì)量、加工精度、加工穩(wěn)定性、電極損耗等都有很大影響。第29頁(yè)/共54

10、頁(yè)一、對(duì)脈沖電源的要求及其分類(lèi)總的要求：有較高的加工速度 工具電極損耗低 加工過(guò)程穩(wěn)定性好 工藝范圍廣第30頁(yè)/共54頁(yè)為滿(mǎn)足上述具體要求對(duì)電火花加工脈沖電源的具體要求：1）所產(chǎn)生的脈沖應(yīng)是單向的，沒(méi)有負(fù)半波，或負(fù)半波很小，最大限度的利用極性效應(yīng)。2）脈沖電壓的前后沿應(yīng)該較陡，一般采用矩形波脈沖電源。使加工過(guò)程穩(wěn)定，放電寬度和能量比較穩(wěn)定。第31頁(yè)/共54頁(yè)3）脈沖的主要參數(shù)在很寬的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)。4）脈沖電源要工作穩(wěn)定、可靠、成本低、壽命長(zhǎng)、操作維修方便、體積小、節(jié)省電能。表2-3 電火花用脈沖電源分類(lèi)第32頁(yè)/共54頁(yè)二、RC線(xiàn)路脈沖電源（馳張式脈沖電源）工作原理：利用電容器充電儲(chǔ)存電能，

11、然后瞬時(shí)放出，形成火花放電來(lái)蝕除金屬。圖2-11、2-12第33頁(yè)/共54頁(yè)RC線(xiàn)路脈沖電源的最大優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、成本低。2）在小功率時(shí)可獲得很窄的脈寬和很小的單個(gè)脈沖能量，可用于光整加工和精微加工。RC線(xiàn)路脈沖電源的缺點(diǎn)：1）電能利用率低。最大不超過(guò)36%。2）生產(chǎn)效率低。由圖2-12知，脈間大。3）工藝參數(shù)不穩(wěn)定。受放電間隙及介質(zhì)的影響。(電源本身不能獨(dú)立產(chǎn)生脈沖,放電間隙與直流電源直接連通,隨時(shí)都有放電的可能,并容易轉(zhuǎn)為電弧放電)第34頁(yè)/共54頁(yè)改進(jìn)：第35頁(yè)/共54頁(yè)適用范圍：小功率的精微加工 簡(jiǎn)式電火花加工機(jī)床第36頁(yè)/共54頁(yè)三、晶體管式脈沖電源晶體管式脈沖電源是利

12、用功率晶體管作為開(kāi)關(guān)元件而獲得單向脈沖的。它具有脈沖頻率高，脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)、脈沖波形好、易實(shí)現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等自動(dòng)化要求的優(yōu)點(diǎn)。第37頁(yè)/共54頁(yè)在中小型脈沖電源中，都采用晶體管式脈沖電源以前，晶體管的功率都比較小，每管導(dǎo)通時(shí)的電流常選在5A左右，因此，在晶體管脈沖電源中，都采用多管分組并聯(lián)輸出的方法來(lái)提高輸出功率。圖2-13為自振式晶體管脈沖電源原理圖第38頁(yè)/共54頁(yè)第39頁(yè)/共54頁(yè) 為了加大功率,和可調(diào)節(jié)粗、中、精加工歸準(zhǔn)，整個(gè)功率級(jí)由幾十個(gè)大功率高頻晶體管分為若干路并聯(lián)，精加工只用其中一路或兩路。為了在放電間隙短路時(shí)不致?lián)p壞晶體管，每只晶體管都串有限流電阻，并可以在各管之間

13、起均流作用。第40頁(yè)/共54頁(yè)五、各種派生脈沖電源1、高低壓復(fù)合脈沖電源圖2-14復(fù)合回路脈沖電源示意圖第41頁(yè)/共54頁(yè)2、多回路脈沖電源所謂多回路脈沖電源是在加工電源的功率級(jí)并聯(lián)分割出相互隔離絕緣的多個(gè)輸出端，可以同時(shí)供給多個(gè)回路的放電加工?？商岣呱a(chǎn)效率，在大面積、多工具、多孔加工時(shí)很有必要?？商岣呱a(chǎn)效率，在大面積、多工具、多孔加工時(shí)很有必要。第42頁(yè)/共54頁(yè)第43頁(yè)/共54頁(yè)但是，多回路電源的總生產(chǎn)效率并不與回路數(shù)目完全成正比。因?yàn)槎嗷芈芳庸r(shí)，電極進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)變壞。當(dāng)某一回路放電間隙短路時(shí)，電極回升，全部電路都得停止工作?；芈窋?shù)愈多，這種相互牽制干擾損失也愈大。一般常采用24個(gè)回路第44頁(yè)/共54頁(yè) 3、等脈沖電源所謂等脈沖電源是指每個(gè)脈沖在擊穿介質(zhì)后所釋放的單個(gè)脈沖能量相等。對(duì)于矩形波脈沖電流來(lái)說(shuō)，每次放電過(guò)程的電流幅值相等，就意味著每個(gè)脈沖放電電流持續(xù)時(shí)間相等。 放電凹坑大小均勻。第45頁(yè)/共54頁(yè)第46頁(yè)/共54