1第四章電火花加工課件

03GDD4主編03GDD4主編1第四章電火花加工第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類

第二節(jié)電火花加工中的基本工藝規(guī)律

第三節(jié)電火花加工設(shè)備和工作液

第四節(jié)電火花穿孔成形加工

第五節(jié)電火花加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用第四章電火花加工第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類

第二2第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類一、電火花加工的機理

二、電火花加工的特點及分類第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類一、電火花加工的機理

二3一、電火花加工的機理１)電極之間始終保持確定的距離(通常為數(shù)微米至數(shù)百微米)。

２)放電點的局部區(qū)域達到足夠高的電流密度(一般為１０５～１０６Ａ／ｃｍ２)，以確保被加工材料能在局部熔化、氣化，否則只能加熱被加工材料。

３)必須是脈沖性的放電(脈寬０.１～１０００μｓ，脈間不小于１０μｓ)，以確保放電所產(chǎn)生的熱量來不及傳導(dǎo)擴散到被加工材料的其他部分而集中在局部，使局部的材料產(chǎn)生熔化、氣化而被蝕除。

４)及時排除電極間的電蝕產(chǎn)物，以確保電極間介電性能的穩(wěn)定。

一、電火花加工的機理１)電極之間始終保持確定的距離(通常為數(shù)41第四章電火花加工課件5圖４-２電火花加工表面示意圖

１—凹坑２—凸邊圖４-２電火花加工表面示意圖

１—凹坑２—凸邊6１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成

２.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹

３.蝕除產(chǎn)物的拋出

４.極間介質(zhì)的消電離一、電火花加工的機理１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成

２.介質(zhì)熱分解、電極材料7電火花加工的基本原理決定了工作介質(zhì)的擊穿狀態(tài)將直接影響電火花加工的規(guī)律性。必須掌握其擊穿的規(guī)律和特征，尤其是擊穿通道特性參數(shù)(如通道截面尺寸、能量密度等)隨擊穿狀態(tài)參數(shù)(如電參數(shù)、介質(zhì)特性、電極特性及極間距離等參數(shù))而變化的規(guī)律性。１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成電火花加工的基本原理決定了工作介質(zhì)的擊穿狀態(tài)將直接影響電火花8１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成圖４-３矩形波脈沖時

極間電壓和電流波形１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成圖４-３矩形波脈沖時

極9２.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹放電通道是由數(shù)量大體相等的帶正電粒子(正離子)和帶負(fù)電粒子(電子)以及中性粒子(原子或分子)組成的等離子體。帶電粒子高速運動時相互碰撞，產(chǎn)生大量的熱，使通道溫度相當(dāng)高，但分布是不均勻的，從通道中心向邊緣逐漸降低，通道中心溫度可高達１００００℃以上。２.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹放電通道是由數(shù)量大體10３.蝕除產(chǎn)物的拋出圖４-４放電過程中放電

間隙狀態(tài)的示意圖

１—工件電極２—工件電極上

的相變區(qū)３—氣泡中的微粒

４—工作液５—工具電極

６—工具電極上的相變區(qū)

７—放電通道８—介

質(zhì)氣化區(qū)９—液介

中的微粒３.蝕除產(chǎn)物的拋出圖４-４放電過程中放電

間隙狀態(tài)的示意圖11４.極間介質(zhì)的消電離兩次脈沖放電之間，必須有一定間隔時間，使間隙介質(zhì)消電離。即放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子，間隙中電蝕產(chǎn)物排除，介質(zhì)溫度降低，恢復(fù)本次放電通道處間隙介質(zhì)的絕緣強度。４.極間介質(zhì)的消電離兩次脈沖放電之間，必須有一定間隔時間，使12二、電火花加工的特點及分類１.電火花加工的特點

２.電火花加工工藝方法分類二、電火花加工的特點及分類１.電火花加工的特點

２.電火花加13１.電火花加工的特點１)適用的材料范圍廣。

２)適于加工特殊及復(fù)雜形狀的零件。

３)脈沖參數(shù)可以在一個較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可以在同一臺機床上連續(xù)進行粗、半精及精加工。

４)直接利用電能進行加工，便于實現(xiàn)自動化。１.電火花加工的特點１)適用的材料范圍廣。

２)適于加工特殊14２.電火花加工工藝方法分類２.電火花加工工藝方法分類15２.電火花加工工藝方法分類２.電火花加工工藝方法分類16第二節(jié)電火花加工中的基本工藝規(guī)律一、影響放電蝕除量的主要因素

二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度

三、影響加工精度的主要因素

四、電火花加工表面完整性第二節(jié)電火花加工中的基本工藝規(guī)律一、影響放電蝕除量的主要因17一、影響放電蝕除量的主要因素１.極性效應(yīng)

２.電參數(shù)

３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)一、影響放電蝕除量的主要因素１.極性效應(yīng)

２.電參數(shù)

３.金18１.極性效應(yīng)在電火花加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到不同程度的電蝕。即使是兩極材料相同，例如鋼加工鋼，正、負(fù)電極的電蝕量也是不同的。１.極性效應(yīng)在電火花加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到19２.電參數(shù)

(4-1)(4-2)２.電參數(shù)

(4-1)20２.電參數(shù)(4-3)(4-4)２.電參數(shù)(4-3)21３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)22３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)圖４-５銅和鋼兩種材料的

脈寬與蝕除量的關(guān)系３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)圖４-５銅和鋼兩種材料的

脈寬與蝕除量23二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度１.加工速度

２.工具電極損耗速度二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度１.加工速度

２.工24１.加工速度一般采用體積加工速度ｖＷ(ｍｍ３／ｍｉｎ)來表示，即被加工掉的體積Ｖ除以加工時間ｔ(4-6)１.加工速度一般采用體積加工速度ｖＷ(ｍｍ３／ｍｉｎ)來表示25在生產(chǎn)實際中，衡量工具電極是否耐損耗，不只是看工具損耗速度ｖＥ，還要看同時能達到的加工速度ｖＷ，因此，采用相對損耗或稱損耗比θ作為衡量工具電極耐損耗的指標(biāo)。即２.工具電極損耗速度在生產(chǎn)實際中，衡量工具電極是否耐損耗，不只是看工具損耗速度ｖ26２.工具電極損耗速度圖４-６電極相對損耗與

極性、脈寬的關(guān)系

１—正極性加工２—負(fù)極性加工２.工具電極損耗速度圖４-６電極相對損耗與

極性、脈寬的關(guān)27三、影響加工精度的主要因素圖４-７電火花成形加工時圓角的形成

ａ)工具電極有尖角時ｂ)工具電極有凹角時三、影響加工精度的主要因素圖４-７電火花成形加工時圓角的形28三、影響加工精度的主要因素圖４-８電火花加工產(chǎn)生

斜度的示意圖三、影響加工精度的主要因素圖４-８電火花加工產(chǎn)生

斜度的示29四、電火花加工表面完整性１.表面粗糙度

２.表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能四、電火花加工表面完整性１.表面粗糙度

２.表面變質(zhì)層和表面30表面粗糙度評定指標(biāo)常用微觀不平度的平均算術(shù)偏差Ｒａ和不平度的最大高度值Ｒｍａｘ，在數(shù)值大小上，Ｒｍａｘ約是(４～５)Ｒａ。對表面粗糙度影響最大的是單個脈沖能量。因為脈沖能量大，每次脈沖放電的蝕除量也大，放電凹坑既大又深，從而使表面粗糙度變差。表面粗糙度和脈沖能量之間的關(guān)系，可用如下實驗公式來表示１.表面粗糙度(4-9)表面粗糙度評定指標(biāo)常用微觀不平度的平均算術(shù)偏差Ｒａ和不平度的31２.表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能電火花加工過程中，在火花放電的瞬時高溫和工作液的快速冷卻作用下，材料表面層的化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，形成一層通常存在殘余應(yīng)力和微觀裂紋的變質(zhì)層。對于熔化、氣化材料，可將變質(zhì)層分為熔化凝固層和熱影響層。２.表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能電火花加工過程中，在火花放電的瞬32第三節(jié)電火花加工設(shè)備和工作液一、電火花加工機床

二、脈沖電源

三、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

四、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)第三節(jié)電火花加工設(shè)備和工作液一、電火花加工機床

二、脈沖電33一、電火花加工機床電火花加工工藝及機床設(shè)備的類型較多，按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同可分為六大類，如表４-１所示。其中應(yīng)用最廣、數(shù)量較多的是電火花線切割機床和電火花成形加工機床。本章介紹電火花成形加工機床，電火花線切割機床將在第五章介紹。一、電火花加工機床電火花加工工藝及機床設(shè)備的類型較多，按工藝34二、脈沖電源１.對脈沖電源的要求及其分類

２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源

３.閘流管式和電子管式脈沖電源

4.晶閘管式、晶體管式、ＭＯＳ管式脈沖電源

5.各種派生脈沖電源二、脈沖電源１.對脈沖電源的要求及其分類

２.ＲＣ、ＲＬＣ35１.對脈沖電源的要求及其分類１)影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)可調(diào)，如脈寬、脈間(或?qū)掗g比)、峰值電流、開路電壓等。

２)通用電源的主要參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍廣，以適應(yīng)粗、中、精加工的要求，而且適應(yīng)不同工件材料和不同工具電極材料進行加工的要求。

３)專用脈沖電源主要參數(shù)的調(diào)節(jié)靈活方便，如高能小脈寬脈沖電源其波形及波形的前后沿變化率要具有靈活方便的可調(diào)性。

４)性能穩(wěn)定可靠，模塊化結(jié)構(gòu)，以便于檢測和維修。

５)無污染、低成本、低能耗、長壽命。１.對脈沖電源的要求及其分類１)影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)可調(diào)，36

１.對脈沖電源的要求及其分類

１.對脈沖電源的要求及其分類37２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源38２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源

電壓、電流波形２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源39２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１１ＲＬＣ線路的脈沖電源２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１１ＲＬＣ線路的脈沖電40２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１２ＲＬＣＬ線路的脈沖電源２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１２ＲＬＣＬ線路的脈沖41３.閘流管式和電子管式脈沖電源閘流管式和電子管式脈沖電源是以閘流管和電子管為末級功率開關(guān)器件。閘流管和電子管均為高阻抗開關(guān)元件。因此主回路中常為高壓小電流，必須采用脈沖變壓器變換為大電流的低壓脈沖，才能用于電火花加工。３.閘流管式和電子管式脈沖電源閘流管式和電子管式脈沖電源是以424.晶閘管式、晶體管式、ＭＯＳ管式脈沖電源圖４-１３自振式ＭＯＳＦＥＴ脈沖電源框圖4.晶閘管式、晶體管式、ＭＯＳ管式脈沖電源圖４-１３自振式435.各種派生脈沖電源(１)高低壓復(fù)合脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖電源是指在放電間隙并聯(lián)兩個供電回路，一個為高壓脈沖回路，其脈沖電壓較高(300Ｖ左右)，平均電流很小，主要起擊穿間隙的作用，也就是控制低壓脈沖的放電擊穿點，保證前沿?fù)舸?，因而也稱之為高壓引燃回路。

(２)等脈沖電源等脈沖電源是指每個脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個脈沖能量相等。

(３)自適應(yīng)控制脈沖電源自適應(yīng)控制脈沖電源有一個較完善的控制系統(tǒng)，能不同程度地代替人工監(jiān)控功能，即能根據(jù)某一給定目標(biāo)(保證一定表面粗糙度下提高生產(chǎn)率)來連續(xù)不斷地檢測放電加工狀態(tài)，并與最佳模型(數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗?zāi)Ｐ?進行比較運算，然后用其計算結(jié)果控制有關(guān)參數(shù)，以獲得最佳加工效果。5.各種派生脈沖電源(１)高低壓復(fù)合脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖44三、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

2.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

3.電—液壓式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

4.電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

2.自451.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類圖４-１４間隙蝕除特性與調(diào)節(jié)特性

Ⅰ—蝕除特性曲線Ⅱ—調(diào)節(jié)特性曲線1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類圖４-１４間隙蝕除特性與調(diào)461.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類１)有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍。

２)有足夠的靈敏度和快速性。

３)有必要的穩(wěn)定性。

４)有足夠大的空載進給速度和短路回退速度。1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類１)有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍472.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

圖４-１５自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成2.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

圖４-１５自動進給調(diào)節(jié)482.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分(１)測量環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié)的作用是得到放電間隙大小及變化的信號。

(２)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度。

(３)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)的作用是把測量比較輸出的信號放大使之具有足夠的驅(qū)動功率。

(４)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)也稱執(zhí)行機構(gòu)，它根據(jù)放大環(huán)節(jié)輸出的控制信號的大小及時地調(diào)整工具電極的進給，以保持合適的放電間隙，從而保證電火花加工正常進行。2.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分(１)測量環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié)的49(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１６平均值檢測電路

ａ)平均值檢測ｂ)帶整流橋的檢測(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１６平均值檢測電路

ａ)平均值檢測50(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１７峰值檢測電路

ａ)擊穿電壓檢測ｂ)擊穿延時檢測(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１７峰值檢測電路

ａ)擊穿電壓檢測51(２)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度。把從測量環(huán)節(jié)得來的信號和“給定值”的信號進行比較，再按此差值來控制加工過程。大多數(shù)比較環(huán)節(jié)包含或合并在測量環(huán)節(jié)之中。

(２)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度52(３)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)的作用是把測量比較輸出的信號放大使之具有足夠的驅(qū)動功率。測量比較環(huán)節(jié)獲得的信號，一般都很小，難于推動執(zhí)行元件，必須要有一個放大環(huán)節(jié)，通常稱它為放大器。(３)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)的作用是把測量比較輸出的信號放大使之53(４)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)也稱執(zhí)行機構(gòu)，它根據(jù)放大環(huán)節(jié)輸出的控制信號的大小及時地調(diào)整工具電極的進給，以保持合適的放電間隙，從而保證電火花加工正常進行。(４)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)也稱執(zhí)行機構(gòu)，它根據(jù)放大環(huán)節(jié)輸出的控543.電—液壓式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖４-１８噴嘴—擋板式調(diào)節(jié)

系統(tǒng)的工作原理圖

1—油箱2—溢流閥3—液壓泵4—電動機

5、13—壓力表6—過濾器7—節(jié)流孔

8—噴嘴9—電—機械轉(zhuǎn)換器10—動

圈11—靜圈12—擋板14—液壓缸

15—活塞16—工具電極

17—工件電極3.電—液壓式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖４-１８噴嘴—擋板式調(diào)節(jié)554.電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖４-１９步進電動機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理框圖4.電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖４-１９步進電動機自動調(diào)節(jié)56四、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)1.工作液的作用

2.常用工作液

3.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)四、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)1.工作液的作用

2.常用工作液

571.工作液的作用１)壓縮放電通道，提高放電的能量密度，提高蝕除效果。

２)加速極間介質(zhì)的冷卻和消電離過程，防止電弧放電。

３)加劇放電時的流體動力過程，以利于蝕除金屬的拋出。

４)通過工作液的流動，加速了蝕除金屬的排出，以保持放電工作穩(wěn)定。

５)改變工件表面層的理化性質(zhì)。

６)減少工具電極損耗，加強電極覆蓋效應(yīng)。1.工作液的作用１)壓縮放電通道，提高放電的能量密度，提高蝕582.常用工作液2.常用工作液592.常用工作液表４-５電火花成型加工專用工作液的性能規(guī)格2.常用工作液表４-５電火花成型加工專用工作液的性能規(guī)格602.常用工作液１)加工中放電間隙明顯增大，使放電對工件表面的沖擊力減小，從而使放電凹坑中蝕除拋出量減少，形成較淺的放電凹坑。

２)金屬及半導(dǎo)體微粉與被加工表面之間將產(chǎn)生微放電，形成分散式放電狀況，有效地防止放電凹坑的多次重疊，使凹坑較淺。

３)分散極間電容，使極間電容減小，從而有效地減小了放電脈沖能量。

４)混粉工作液中的微粉對工件表面有拋光、磨料噴射加工等作用。2.常用工作液１)加工中放電間隙明顯增大，使放電對工件表面的613.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)圖４-２０工作液循環(huán)方式

ａ)、ｂ)沖油式ｃ)、ｄ)抽油式3.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)圖４-２０工作液循環(huán)方式

ａ)、ｂ)623.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)(１)自然沉淀法這種方法速度太慢，周期太長，只用于單件小用量或精微加工，否則，需要很大體積的工作液槽。

(２)介質(zhì)過濾法此法常用黃砂，木屑、棉紗頭、過濾紙、硅藻土，活性炭等為過濾介質(zhì)。

(３)高壓靜電過濾、離心過濾法等這些方法在技術(shù)上比較復(fù)雜，采用較少。3.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)(１)自然沉淀法這種方法速度太慢，周63第四節(jié)電火花穿孔成形加工一、沖模的電火花加工工藝

二、型腔模的電火花加工工藝

三、小孔電火花加工工藝第四節(jié)電火花穿孔成形加工一、沖模的電火花加工工藝

二、型腔64第四節(jié)電火花穿孔成形加工第四節(jié)電火花穿孔成形加工65一、沖模的電火花加工工藝1.沖模的電火花加工工藝方法

2.工具電極

3.工件的準(zhǔn)備

4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換一、沖模的電火花加工工藝1.沖模的電火花加工工藝方法

2.工66一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工67一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工68凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和表面粗糙度都應(yīng)有一定的要求。如凹模的尺寸為Ｌ２，工具電極相應(yīng)的尺寸為Ｌ１(圖４-２２)，單面火花間隙值為ＳＬ，則一、沖模的電火花加工工藝(4-10)凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和692.工具電極(１)電極材料的選擇凸模一般選優(yōu)質(zhì)高碳鋼Ｔ８Ａ、Ｔ１０Ａ或鉻鋼Ｃｒ１２、ＧＣｒ１５以及硬質(zhì)合金等。

(２)電極的設(shè)計由于凹模的精度主要決定于工具電極的精度，因而對它有較為嚴(yán)格的要求，要求工具電極的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一級，一般精度不低于ＩＴ７，表面粗糙度小于Ｒａ１.２５μｍ，且直線度、平面度和平行度在１００ｍｍ長度上不大于０.０１ｍｍ。

(３)電極的制造沖模電極的制造，一般先經(jīng)普通機械加工，然后成形磨削。2.工具電極(１)電極材料的選擇凸模一般選優(yōu)質(zhì)高碳鋼Ｔ８Ａ70

2.工具電極

2.工具電極713.工件的準(zhǔn)備電火花加工前，工件(凹模)型孔部分要加工預(yù)孔，并留適當(dāng)?shù)碾娀鸹庸び嗔?。余量的大小?yīng)能補償電火花加工的定位、找正誤差及機械加工誤差。3.工件的準(zhǔn)備電火花加工前，工件(凹模)型孔部分要加工預(yù)孔，724.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)是指電火花加工過程中一組電參數(shù)，如電壓、電流、脈寬、脈間等。電規(guī)準(zhǔn)選擇正確與否，將直接影響著模具加工工藝指標(biāo)。4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)是指電火花加工過程中一組電參數(shù)，73二、型腔模的電火花加工工藝1.型腔模電火花加工的工藝方法

２.型腔模加工用工具電極

３.工作液強迫循環(huán)的應(yīng)用

４.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換

５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表二、型腔模的電火花加工工藝1.型腔模電火花加工的工藝方法

２741.型腔模電火花加工的工藝方法(１)單電極平動法采用一個電極完成型腔的粗、中、精加工。

(２)多電極更換法多電極更換法是采用多個電極依次更換加工同一個型腔。

(３)分解電極法分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。1.型腔模電火花加工的工藝方法(１)單電極平動法采用一個電75(１)單電極平動法圖４-２３平動頭加工示意圖(１)單電極平動法圖４-２３平動頭加工示意圖76(１)單電極平動法圖４-２４幾種典型的搖動模式和加工實例

ａ)基本搖動模式ｂ)錐度搖動模式ｃ)數(shù)控聯(lián)動加工實例

—起始半徑—終了半徑Ｒ—球面半徑(１)單電極平動法圖４-２４幾種典型的搖動模式和加工實例77(２)多電極更換法多電極更換法是采用多個電極依次更換加工同一個型腔。所需電極的數(shù)量由型腔的精度要求決定，一般用兩個電極進行粗、精加工就可滿足要求。(２)多電極更換法多電極更換法是采用多個電極依次更換加工同78(３)分解電極法分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔和副型腔電極分別制造。(３)分解電極法分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工79２.型腔模加工用工具電極(１)電極材料的選擇

(２)電極的設(shè)計

(３)排氣孔和沖油孔設(shè)計２.型腔模加工用工具電極(１)電極材料的選擇

(２)電極的80(１)電極材料的選擇１)不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的條件下也能穩(wěn)定地加工；

２)精加工比石墨電極損耗??；

３)采用精微加工能獲得很高的表面粗糙度；

４)經(jīng)鍛造后還可做其他型腔加工用的電極，材料利用率高。(１)電極材料的選擇１)不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的條件下也81與主軸頭進給方向垂直的電極尺寸稱為水平尺寸(圖４-２５)，可用下式確定(２)電極的設(shè)計(4-11)與主軸頭進給方向垂直的電極尺寸稱為水平尺寸(圖４-２５)，可82(２)電極的設(shè)計

圖４-２５電極水平尺寸計算圖

１—工具電極２—工件電極的型腔(２)電極的設(shè)計

圖４-２５電極水平尺寸計算圖

１—工具83(３)排氣孔和沖油孔設(shè)計型腔加工一般均為盲孔加工，排氣、排屑狀況將直接影響加工速度、穩(wěn)定性和表面質(zhì)量。(３)排氣孔和沖油孔設(shè)計型腔加工一般均為盲孔加工，排氣、排屑84３.工作液強迫循環(huán)的應(yīng)用型腔加工往往需要采用強迫沖油。沖油壓力一般為２０ｋＰａ左右，可隨深度的增加而有所增加。沖油對電極損耗有影響。隨著沖油壓力的增加，電極損耗也增加了。３.工作液強迫循環(huán)的應(yīng)用型腔加工往往需要采用強迫沖油。沖油壓85４.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換粗加工要求高生產(chǎn)率和低電極損耗，這時應(yīng)優(yōu)先考慮采用較寬的脈沖寬度(例如在４００μｓ以上)，然后選擇合適的脈沖峰值電流，并應(yīng)注意加工面積和加工電流之間的配合關(guān)系。４.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換粗加工要求高生產(chǎn)率和低電極損耗，這時應(yīng)86５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２６銅“+”、鋼“－”時表面粗糙度與脈寬和峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２６銅“+”、鋼“－”87５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２７銅“＋”、鋼“－”時單邊側(cè)面放電間隙與脈寬和峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２７銅“＋”、鋼“－”88５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２８銅“＋”、鋼“－”時工件蝕除速度與脈寬和峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２８銅“＋”、鋼“－”89５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２９銅“＋”、鋼“－”時電極損耗率與脈寬和

峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２９銅“＋”、鋼“－”90三、小孔電火花加工工藝(１)冷拔整體電極法采用電火花線切割加工工藝并配合鉗工修磨制成異形電極的硬質(zhì)合金拉絲模，然后用該模具拉制成異形截面的電極。

(２)電火花線切割加工整體電極法利用精密電火花線切割加工制成整體異形電極。

(３)電火花反拷加工整體電極法圖４-３１所示即為電火花反拷加工制造異形電極的示意圖。三、小孔電火花加工工藝(１)冷拔整體電極法采用電火花線切割91三、小孔電火花加工工藝圖４-３０電火花可加工的異形孔的徑向斷面形狀三、小孔電火花加工工藝圖４-３０電火花可加工的異形孔的徑向921第四章電火花加工課件93圖４-３２三葉形

異形孔電極的專

用夾具示意圖圖４-３２三葉形

異形孔電極的專

用夾具示意圖94第五節(jié)電火花加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用一、電火花加工工藝形式的發(fā)展

二、電火花加工設(shè)備設(shè)計理論的發(fā)展第五節(jié)電火花加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用一、電火花加工工藝形式的發(fā)95一、電火花加工工藝形式的發(fā)展１.電火花小孔磨削和鏜削加工

２.電火花共軛回轉(zhuǎn)加工工藝

３.微觀電導(dǎo)率不均勻材料電火花加工工藝

４.金屬電火花表面強化和刻字

５.微細(xì)電火花加工

６.曲線孔的電火花加工工藝一、電火花加工工藝形式的發(fā)展１.電火花小孔磨削和鏜削加工

２96１.電火花小孔磨削和鏜削加工對于精度和表面粗糙度要求較高，工件材料(如磁鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等)的機械加工性能很差的深小孔的加工，采用研磨方法加工時生產(chǎn)率太低，采用內(nèi)圓磨床磨削也很困難或無法磨削，而采用電火花磨削和鏜削加工則是最有效的加工工藝。１.電火花小孔磨削和鏜削加工對于精度和表面粗糙度要求較高，工97２.電火花共軛回轉(zhuǎn)加工工藝電火花共軛回轉(zhuǎn)加工是在加工過程中，工具電極和工件電極之間附加了滿足被加工型面要求的共軛回轉(zhuǎn)運動的電火花加工工藝。２.電火花共軛回轉(zhuǎn)加工工藝電火花共軛回轉(zhuǎn)加工是在加工過程中，98３.微觀電導(dǎo)率不均勻材料電火花加工工藝１)材料顆粒從基體上的分離形式是：升華、熔化、熱剝離、整體顆粒移除、氣化、再凝固粘附相的熱削離，共六種不同方式。

２)適宜的脈沖電源波形是高能小脈寬，峰值電流３０Ａ～６０Ａ，脈寬２～４μｓ或更小，峰值電壓１００Ｖ～２００Ｖ。

３)脈沖的后沿變化率直接影響熱影響層的厚度和拋出爆炸效應(yīng)的強弱。３.微觀電導(dǎo)率不均勻材料電火花加工工藝１)材料顆粒從基體上的99４.金屬電火花表面強化和刻字１)當(dāng)采用硬質(zhì)合金作電極材料時，硬度可達１１００～１４００ＨＶ(約７０ＨＲＣ以上)或更高。

２)當(dāng)使用鉻錳、鎢鉻鈷合金、硬質(zhì)合金作工具電極強化４５鋼時，其耐磨性比原表層提高２～２.５倍。

３)用石墨作電極材料強化４５鋼，用食鹽水作腐蝕性試驗時，其耐腐蝕性提高９０％。

４)耐熱性大大提高，提高了工件使用壽命。

５)疲勞強度提高２倍左右。

６)硬化層厚度約為０.０１～０.０８ｍｍ。４.金屬電火花表面強化和刻字１)當(dāng)采用硬質(zhì)合金作電極材料時，100４.金屬電火花表面強化和刻字圖４-３３金屬電火花表面強化的加工原理示意圖４.金屬電火花表面強化和刻字圖４-３３金屬電火花表面強化的101５.微細(xì)電火花加工微型機械的發(fā)展促進了微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展。微細(xì)電火花加工技術(shù)與其他微細(xì)加工技術(shù)相比，在三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)成形方面有明顯的優(yōu)勢。５.微細(xì)電火花加工微型機械的發(fā)展促進了微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展。微102６.曲線孔的電火花加工工藝壓鑄模、注射模冷卻水道的實際加工，一直難以與理論優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果相符合。因為不同的模具型腔所要求的均勻冷卻水道為不同的空間曲線，而傳統(tǒng)的機械加工方法無法加工曲線水道。６.曲線孔的電火花加工工藝壓鑄模、注射模冷卻水道的實際加工，103二、電火花加工設(shè)備設(shè)計理論的發(fā)展１.電極間隙放電狀態(tài)的識別

２.放電過程的模型化分析

二、電火花加工設(shè)備設(shè)計理論的發(fā)展１.電極間隙放電狀態(tài)的識別

104１.電極間隙放電狀態(tài)的識別(１)電火花加工中典型的加工波形及其特征描述

(２)間隙電壓信號放大和狀態(tài)判別邏輯電弧放電電位一般低于正常火花放電電位２～３Ｖ左右，最大可達４Ｖ。

(３)不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧出現(xiàn)前的幾個特征為能制定出控制策略，必須找出不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧出現(xiàn)的規(guī)律。１.電極間隙放電狀態(tài)的識別(１)電火花加工中典型的加工波形及105(１)電火花加工中典型的加工波形及其特征描述１)開路。

２)正?；鸹ǚ烹姟?/p>

３)可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧。

４)不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧。

５)短路。(１)電火花加工中典型的加工波形及其特征描述１)開路。

２)106１)開路。

圖４-３４正?；鸹ǚ烹婋妷汉碗娏鞑ㄐ螆D１)開路。

圖４-３４正常火花放電電壓和電流波形圖107２)正?；鸹ǚ烹姟Ｓ蓤D４-３４可見，正常火花放電波形在自持放電期間有高頻雜波分量，因而有較強的射頻發(fā)射和聲發(fā)射，其擊穿延時ｔｄ呈隨機特性。２)正?；鸹ǚ烹?。由圖４-３４可見，正常火花放電波形在自持放108３)可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧。圖４-３５可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧放電電壓和電流波形圖３)可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧。圖４-３５可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧放電電109４)不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧。圖４-３６不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧

放電電壓和電流波形圖４)不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧。圖４-３６不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電110５)短路。圖４-３７短路狀態(tài)下的電壓和電流波形圖５)短路。圖４-３７短路狀態(tài)下的電壓和電流波形圖111(２)間隙電壓信號放大和狀態(tài)判別邏輯圖４-３８間隙電壓信號放大和狀態(tài)判別邏輯圖(２)間隙電壓信號放大和狀態(tài)判別邏輯圖４-３８間隙電壓信112(３)不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧出現(xiàn)前的幾個特征１)由于伺服進給調(diào)節(jié)不適當(dāng)，機床伺服進給系統(tǒng)不平穩(wěn)，往往會出現(xiàn)可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧放電。

２)可恢復(fù)性不穩(wěn)定電弧放電往往是４～５個連續(xù)出現(xiàn)，而不可恢復(fù)燒傷性電弧放電經(jīng)常是數(shù)十個和上百個連續(xù)出現(xiàn)。(３)不可恢復(fù)燒傷性穩(wěn)定電弧出現(xiàn)前的幾個特征１)由于伺服進113２.放電過程的模型化分析電火花加工過程影響因素眾多，幾乎不可能用一個模型包含全部因素，適用于所有的電火花加工條件。先后出現(xiàn)了各種各樣的適合于某個具體條件的電火花加工模型，如用于熱力學(xué)分析的各種熱源模型，用于蝕除機理分析的陰、陽極腐蝕模型等。２.放電過程的模型化分析電火花加工過程影響因素眾多，幾乎不可1141第四章電火花加工課件03GDD4主編03GDD4主編116第四章電火花加工第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類

第二節(jié)電火花加工中的基本工藝規(guī)律

第三節(jié)電火花加工設(shè)備和工作液

第四節(jié)電火花穿孔成形加工

第五節(jié)電火花加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用第四章電火花加工第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類

第二117第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類一、電火花加工的機理

二、電火花加工的特點及分類第一節(jié)電火花加工的機理、特點及分類一、電火花加工的機理

二118一、電火花加工的機理１)電極之間始終保持確定的距離(通常為數(shù)微米至數(shù)百微米)。

２)放電點的局部區(qū)域達到足夠高的電流密度(一般為１０５～１０６Ａ／ｃｍ２)，以確保被加工材料能在局部熔化、氣化，否則只能加熱被加工材料。

３)必須是脈沖性的放電(脈寬０.１～１０００μｓ，脈間不小于１０μｓ)，以確保放電所產(chǎn)生的熱量來不及傳導(dǎo)擴散到被加工材料的其他部分而集中在局部，使局部的材料產(chǎn)生熔化、氣化而被蝕除。

４)及時排除電極間的電蝕產(chǎn)物，以確保電極間介電性能的穩(wěn)定。

一、電火花加工的機理１)電極之間始終保持確定的距離(通常為數(shù)1191第四章電火花加工課件120圖４-２電火花加工表面示意圖

１—凹坑２—凸邊圖４-２電火花加工表面示意圖

１—凹坑２—凸邊121１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成

２.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹

３.蝕除產(chǎn)物的拋出

４.極間介質(zhì)的消電離一、電火花加工的機理１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成

２.介質(zhì)熱分解、電極材料122電火花加工的基本原理決定了工作介質(zhì)的擊穿狀態(tài)將直接影響電火花加工的規(guī)律性。必須掌握其擊穿的規(guī)律和特征，尤其是擊穿通道特性參數(shù)(如通道截面尺寸、能量密度等)隨擊穿狀態(tài)參數(shù)(如電參數(shù)、介質(zhì)特性、電極特性及極間距離等參數(shù))而變化的規(guī)律性。１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成電火花加工的基本原理決定了工作介質(zhì)的擊穿狀態(tài)將直接影響電火花123１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成圖４-３矩形波脈沖時

極間電壓和電流波形１.極間介質(zhì)的擊穿和放電通道的形成圖４-３矩形波脈沖時

極124２.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹放電通道是由數(shù)量大體相等的帶正電粒子(正離子)和帶負(fù)電粒子(電子)以及中性粒子(原子或分子)組成的等離子體。帶電粒子高速運動時相互碰撞，產(chǎn)生大量的熱，使通道溫度相當(dāng)高，但分布是不均勻的，從通道中心向邊緣逐漸降低，通道中心溫度可高達１００００℃以上。２.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹放電通道是由數(shù)量大體125３.蝕除產(chǎn)物的拋出圖４-４放電過程中放電

間隙狀態(tài)的示意圖

１—工件電極２—工件電極上

的相變區(qū)３—氣泡中的微粒

４—工作液５—工具電極

６—工具電極上的相變區(qū)

７—放電通道８—介

質(zhì)氣化區(qū)９—液介

中的微粒３.蝕除產(chǎn)物的拋出圖４-４放電過程中放電

間隙狀態(tài)的示意圖126４.極間介質(zhì)的消電離兩次脈沖放電之間，必須有一定間隔時間，使間隙介質(zhì)消電離。即放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子，間隙中電蝕產(chǎn)物排除，介質(zhì)溫度降低，恢復(fù)本次放電通道處間隙介質(zhì)的絕緣強度。４.極間介質(zhì)的消電離兩次脈沖放電之間，必須有一定間隔時間，使127二、電火花加工的特點及分類１.電火花加工的特點

２.電火花加工工藝方法分類二、電火花加工的特點及分類１.電火花加工的特點

２.電火花加128１.電火花加工的特點１)適用的材料范圍廣。

２)適于加工特殊及復(fù)雜形狀的零件。

３)脈沖參數(shù)可以在一個較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可以在同一臺機床上連續(xù)進行粗、半精及精加工。

４)直接利用電能進行加工，便于實現(xiàn)自動化。１.電火花加工的特點１)適用的材料范圍廣。

２)適于加工特殊129２.電火花加工工藝方法分類２.電火花加工工藝方法分類130２.電火花加工工藝方法分類２.電火花加工工藝方法分類131第二節(jié)電火花加工中的基本工藝規(guī)律一、影響放電蝕除量的主要因素

二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度

三、影響加工精度的主要因素

四、電火花加工表面完整性第二節(jié)電火花加工中的基本工藝規(guī)律一、影響放電蝕除量的主要因132一、影響放電蝕除量的主要因素１.極性效應(yīng)

２.電參數(shù)

３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)一、影響放電蝕除量的主要因素１.極性效應(yīng)

２.電參數(shù)

３.金133１.極性效應(yīng)在電火花加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到不同程度的電蝕。即使是兩極材料相同，例如鋼加工鋼，正、負(fù)電極的電蝕量也是不同的。１.極性效應(yīng)在電火花加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到134２.電參數(shù)

(4-1)(4-2)２.電參數(shù)

(4-1)135２.電參數(shù)(4-3)(4-4)２.電參數(shù)(4-3)136３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)137３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)圖４-５銅和鋼兩種材料的

脈寬與蝕除量的關(guān)系３.金屬材料熱學(xué)常數(shù)圖４-５銅和鋼兩種材料的

脈寬與蝕除量138二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度１.加工速度

２.工具電極損耗速度二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度１.加工速度

２.工139１.加工速度一般采用體積加工速度ｖＷ(ｍｍ３／ｍｉｎ)來表示，即被加工掉的體積Ｖ除以加工時間ｔ(4-6)１.加工速度一般采用體積加工速度ｖＷ(ｍｍ３／ｍｉｎ)來表示140在生產(chǎn)實際中，衡量工具電極是否耐損耗，不只是看工具損耗速度ｖＥ，還要看同時能達到的加工速度ｖＷ，因此，采用相對損耗或稱損耗比θ作為衡量工具電極耐損耗的指標(biāo)。即２.工具電極損耗速度在生產(chǎn)實際中，衡量工具電極是否耐損耗，不只是看工具損耗速度ｖ141２.工具電極損耗速度圖４-６電極相對損耗與

極性、脈寬的關(guān)系

１—正極性加工２—負(fù)極性加工２.工具電極損耗速度圖４-６電極相對損耗與

極性、脈寬的關(guān)142三、影響加工精度的主要因素圖４-７電火花成形加工時圓角的形成

ａ)工具電極有尖角時ｂ)工具電極有凹角時三、影響加工精度的主要因素圖４-７電火花成形加工時圓角的形143三、影響加工精度的主要因素圖４-８電火花加工產(chǎn)生

斜度的示意圖三、影響加工精度的主要因素圖４-８電火花加工產(chǎn)生

斜度的示144四、電火花加工表面完整性１.表面粗糙度

２.表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能四、電火花加工表面完整性１.表面粗糙度

２.表面變質(zhì)層和表面145表面粗糙度評定指標(biāo)常用微觀不平度的平均算術(shù)偏差Ｒａ和不平度的最大高度值Ｒｍａｘ，在數(shù)值大小上，Ｒｍａｘ約是(４～５)Ｒａ。對表面粗糙度影響最大的是單個脈沖能量。因為脈沖能量大，每次脈沖放電的蝕除量也大，放電凹坑既大又深，從而使表面粗糙度變差。表面粗糙度和脈沖能量之間的關(guān)系，可用如下實驗公式來表示１.表面粗糙度(4-9)表面粗糙度評定指標(biāo)常用微觀不平度的平均算術(shù)偏差Ｒａ和不平度的146２.表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能電火花加工過程中，在火花放電的瞬時高溫和工作液的快速冷卻作用下，材料表面層的化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，形成一層通常存在殘余應(yīng)力和微觀裂紋的變質(zhì)層。對于熔化、氣化材料，可將變質(zhì)層分為熔化凝固層和熱影響層。２.表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能電火花加工過程中，在火花放電的瞬147第三節(jié)電火花加工設(shè)備和工作液一、電火花加工機床

二、脈沖電源

三、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

四、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)第三節(jié)電火花加工設(shè)備和工作液一、電火花加工機床

二、脈沖電148一、電火花加工機床電火花加工工藝及機床設(shè)備的類型較多，按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同可分為六大類，如表４-１所示。其中應(yīng)用最廣、數(shù)量較多的是電火花線切割機床和電火花成形加工機床。本章介紹電火花成形加工機床，電火花線切割機床將在第五章介紹。一、電火花加工機床電火花加工工藝及機床設(shè)備的類型較多，按工藝149二、脈沖電源１.對脈沖電源的要求及其分類

２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源

３.閘流管式和電子管式脈沖電源

4.晶閘管式、晶體管式、ＭＯＳ管式脈沖電源

5.各種派生脈沖電源二、脈沖電源１.對脈沖電源的要求及其分類

２.ＲＣ、ＲＬＣ150１.對脈沖電源的要求及其分類１)影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)可調(diào)，如脈寬、脈間(或?qū)掗g比)、峰值電流、開路電壓等。

２)通用電源的主要參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍廣，以適應(yīng)粗、中、精加工的要求，而且適應(yīng)不同工件材料和不同工具電極材料進行加工的要求。

３)專用脈沖電源主要參數(shù)的調(diào)節(jié)靈活方便，如高能小脈寬脈沖電源其波形及波形的前后沿變化率要具有靈活方便的可調(diào)性。

４)性能穩(wěn)定可靠，模塊化結(jié)構(gòu)，以便于檢測和維修。

５)無污染、低成本、低能耗、長壽命。１.對脈沖電源的要求及其分類１)影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)可調(diào)，151

１.對脈沖電源的要求及其分類

１.對脈沖電源的要求及其分類152２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源153２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源

電壓、電流波形２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１０ＲＣ線路的脈沖電源154２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１１ＲＬＣ線路的脈沖電源２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１１ＲＬＣ線路的脈沖電155２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１２ＲＬＣＬ線路的脈沖電源２.ＲＣ、ＲＬＣ線路脈沖電源圖４-１２ＲＬＣＬ線路的脈沖156３.閘流管式和電子管式脈沖電源閘流管式和電子管式脈沖電源是以閘流管和電子管為末級功率開關(guān)器件。閘流管和電子管均為高阻抗開關(guān)元件。因此主回路中常為高壓小電流，必須采用脈沖變壓器變換為大電流的低壓脈沖，才能用于電火花加工。３.閘流管式和電子管式脈沖電源閘流管式和電子管式脈沖電源是以1574.晶閘管式、晶體管式、ＭＯＳ管式脈沖電源圖４-１３自振式ＭＯＳＦＥＴ脈沖電源框圖4.晶閘管式、晶體管式、ＭＯＳ管式脈沖電源圖４-１３自振式1585.各種派生脈沖電源(１)高低壓復(fù)合脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖電源是指在放電間隙并聯(lián)兩個供電回路，一個為高壓脈沖回路，其脈沖電壓較高(300Ｖ左右)，平均電流很小，主要起擊穿間隙的作用，也就是控制低壓脈沖的放電擊穿點，保證前沿?fù)舸?，因而也稱之為高壓引燃回路。

(２)等脈沖電源等脈沖電源是指每個脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個脈沖能量相等。

(３)自適應(yīng)控制脈沖電源自適應(yīng)控制脈沖電源有一個較完善的控制系統(tǒng)，能不同程度地代替人工監(jiān)控功能，即能根據(jù)某一給定目標(biāo)(保證一定表面粗糙度下提高生產(chǎn)率)來連續(xù)不斷地檢測放電加工狀態(tài)，并與最佳模型(數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗?zāi)Ｐ?進行比較運算，然后用其計算結(jié)果控制有關(guān)參數(shù)，以獲得最佳加工效果。5.各種派生脈沖電源(１)高低壓復(fù)合脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖159三、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

2.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

3.電—液壓式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

4.電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類

2.自1601.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類圖４-１４間隙蝕除特性與調(diào)節(jié)特性

Ⅰ—蝕除特性曲線Ⅱ—調(diào)節(jié)特性曲線1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類圖４-１４間隙蝕除特性與調(diào)1611.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類１)有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍。

２)有足夠的靈敏度和快速性。

３)有必要的穩(wěn)定性。

４)有足夠大的空載進給速度和短路回退速度。1.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和分類１)有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍1622.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

圖４-１５自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成2.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分

圖４-１５自動進給調(diào)節(jié)1632.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分(１)測量環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié)的作用是得到放電間隙大小及變化的信號。

(２)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度。

(３)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)的作用是把測量比較輸出的信號放大使之具有足夠的驅(qū)動功率。

(４)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)也稱執(zhí)行機構(gòu)，它根據(jù)放大環(huán)節(jié)輸出的控制信號的大小及時地調(diào)整工具電極的進給，以保持合適的放電間隙，從而保證電火花加工正常進行。2.自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分(１)測量環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié)的164(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１６平均值檢測電路

ａ)平均值檢測ｂ)帶整流橋的檢測(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１６平均值檢測電路

ａ)平均值檢測165(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１７峰值檢測電路

ａ)擊穿電壓檢測ｂ)擊穿延時檢測(１)測量環(huán)節(jié)圖４-１７峰值檢測電路

ａ)擊穿電壓檢測166(２)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度。把從測量環(huán)節(jié)得來的信號和“給定值”的信號進行比較，再按此差值來控制加工過程。大多數(shù)比較環(huán)節(jié)包含或合并在測量環(huán)節(jié)之中。

(２)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度167(３)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)的作用是把測量比較輸出的信號放大使之具有足夠的驅(qū)動功率。測量比較環(huán)節(jié)獲得的信號，一般都很小，難于推動執(zhí)行元件，必須要有一個放大環(huán)節(jié)，通常稱它為放大器。(３)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)的作用是把測量比較輸出的信號放大使之168(４)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)也稱執(zhí)行機構(gòu)，它根據(jù)放大環(huán)節(jié)輸出的控制信號的大小及時地調(diào)整工具電極的進給，以保持合適的放電間隙，從而保證電火花加工正常進行。(４)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)也稱執(zhí)行機構(gòu)，它根據(jù)放大環(huán)節(jié)輸出的控1693.電—液壓式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖４-１８噴嘴—擋板式調(diào)節(jié)

系統(tǒng)的工作原理圖

1—油箱2—溢流閥3—液壓泵4—電動機

5、13—壓力表6—過濾器7—節(jié)流孔

8—噴嘴9—電—機械轉(zhuǎn)換器10—動

圈11—靜圈12—擋板14—液壓缸

15—活塞16—工具電極

17—工件電極3.電—液壓式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

圖４-１８噴嘴—擋板式調(diào)節(jié)1704.電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖４-１９步進電動機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理框圖4.電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖４-１９步進電動機自動調(diào)節(jié)171四、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)1.工作液的作用

2.常用工作液

3.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)四、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)1.工作液的作用

2.常用工作液

1721.工作液的作用１)壓縮放電通道，提高放電的能量密度，提高蝕除效果。

２)加速極間介質(zhì)的冷卻和消電離過程，防止電弧放電。

３)加劇放電時的流體動力過程，以利于蝕除金屬的拋出。

４)通過工作液的流動，加速了蝕除金屬的排出，以保持放電工作穩(wěn)定。

５)改變工件表面層的理化性質(zhì)。

６)減少工具電極損耗，加強電極覆蓋效應(yīng)。1.工作液的作用１)壓縮放電通道，提高放電的能量密度，提高蝕1732.常用工作液2.常用工作液1742.常用工作液表４-５電火花成型加工專用工作液的性能規(guī)格2.常用工作液表４-５電火花成型加工專用工作液的性能規(guī)格1752.常用工作液１)加工中放電間隙明顯增大，使放電對工件表面的沖擊力減小，從而使放電凹坑中蝕除拋出量減少，形成較淺的放電凹坑。

２)金屬及半導(dǎo)體微粉與被加工表面之間將產(chǎn)生微放電，形成分散式放電狀況，有效地防止放電凹坑的多次重疊，使凹坑較淺。

３)分散極間電容，使極間電容減小，從而有效地減小了放電脈沖能量。

４)混粉工作液中的微粉對工件表面有拋光、磨料噴射加工等作用。2.常用工作液１)加工中放電間隙明顯增大，使放電對工件表面的1763.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)圖４-２０工作液循環(huán)方式

ａ)、ｂ)沖油式ｃ)、ｄ)抽油式3.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)圖４-２０工作液循環(huán)方式

ａ)、ｂ)1773.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)(１)自然沉淀法這種方法速度太慢，周期太長，只用于單件小用量或精微加工，否則，需要很大體積的工作液槽。

(２)介質(zhì)過濾法此法常用黃砂，木屑、棉紗頭、過濾紙、硅藻土，活性炭等為過濾介質(zhì)。

(３)高壓靜電過濾、離心過濾法等這些方法在技術(shù)上比較復(fù)雜，采用較少。3.工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)(１)自然沉淀法這種方法速度太慢，周178第四節(jié)電火花穿孔成形加工一、沖模的電火花加工工藝

二、型腔模的電火花加工工藝

三、小孔電火花加工工藝第四節(jié)電火花穿孔成形加工一、沖模的電火花加工工藝

二、型腔179第四節(jié)電火花穿孔成形加工第四節(jié)電火花穿孔成形加工180一、沖模的電火花加工工藝1.沖模的電火花加工工藝方法

2.工具電極

3.工件的準(zhǔn)備

4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換一、沖模的電火花加工工藝1.沖模的電火花加工工藝方法

2.工181一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工182一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工一、沖模的電火花加工工藝圖４-２２凹模電火花加工183凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和表面粗糙度都應(yīng)有一定的要求。如凹模的尺寸為Ｌ２，工具電極相應(yīng)的尺寸為Ｌ１(圖４-２２)，單面火花間隙值為ＳＬ，則一、沖模的電火花加工工藝(4-10)凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和1842.工具電極(１)電極材料的選擇凸模一般選優(yōu)質(zhì)高碳鋼Ｔ８Ａ、Ｔ１０Ａ或鉻鋼Ｃｒ１２、ＧＣｒ１５以及硬質(zhì)合金等。

(２)電極的設(shè)計由于凹模的精度主要決定于工具電極的精度，因而對它有較為嚴(yán)格的要求，要求工具電極的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一級，一般精度不低于ＩＴ７，表面粗糙度小于Ｒａ１.２５μｍ，且直線度、平面度和平行度在１００ｍｍ長度上不大于０.０１ｍｍ。

(３)電極的制造沖模電極的制造，一般先經(jīng)普通機械加工，然后成形磨削。2.工具電極(１)電極材料的選擇凸模一般選優(yōu)質(zhì)高碳鋼Ｔ８Ａ185

2.工具電極

2.工具電極1863.工件的準(zhǔn)備電火花加工前，工件(凹模)型孔部分要加工預(yù)孔，并留適當(dāng)?shù)碾娀鸹庸び嗔俊Ｓ嗔康拇笮?yīng)能補償電火花加工的定位、找正誤差及機械加工誤差。3.工件的準(zhǔn)備電火花加工前，工件(凹模)型孔部分要加工預(yù)孔，1874.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)是指電火花加工過程中一組電參數(shù)，如電壓、電流、脈寬、脈間等。電規(guī)準(zhǔn)選擇正確與否，將直接影響著模具加工工藝指標(biāo)。4.電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)是指電火花加工過程中一組電參數(shù)，188二、型腔模的電火花加工工藝1.型腔模電火花加工的工藝方法

２.型腔模加工用工具電極

３.工作液強迫循環(huán)的應(yīng)用

４.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換

５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表二、型腔模的電火花加工工藝1.型腔模電火花加工的工藝方法

２1891.型腔模電火花加工的工藝方法(１)單電極平動法采用一個電極完成型腔的粗、中、精加工。

(２)多電極更換法多電極更換法是采用多個電極依次更換加工同一個型腔。

(３)分解電極法分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。1.型腔模電火花加工的工藝方法(１)單電極平動法采用一個電190(１)單電極平動法圖４-２３平動頭加工示意圖(１)單電極平動法圖４-２３平動頭加工示意圖191(１)單電極平動法圖４-２４幾種典型的搖動模式和加工實例

ａ)基本搖動模式ｂ)錐度搖動模式ｃ)數(shù)控聯(lián)動加工實例

—起始半徑—終了半徑Ｒ—球面半徑(１)單電極平動法圖４-２４幾種典型的搖動模式和加工實例192(２)多電極更換法多電極更換法是采用多個電極依次更換加工同一個型腔。所需電極的數(shù)量由型腔的精度要求決定，一般用兩個電極進行粗、精加工就可滿足要求。(２)多電極更換法多電極更換法是采用多個電極依次更換加工同193(３)分解電極法分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔和副型腔電極分別制造。(３)分解電極法分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工194２.型腔模加工用工具電極(１)電極材料的選擇

(２)電極的設(shè)計

(３)排氣孔和沖油孔設(shè)計２.型腔模加工用工具電極(１)電極材料的選擇

(２)電極的195(１)電極材料的選擇１)不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的條件下也能穩(wěn)定地加工；

２)精加工比石墨電極損耗?。?/p>

３)采用精微加工能獲得很高的表面粗糙度；

４)經(jīng)鍛造后還可做其他型腔加工用的電極，材料利用率高。(１)電極材料的選擇１)不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的條件下也196與主軸頭進給方向垂直的電極尺寸稱為水平尺寸(圖４-２５)，可用下式確定(２)電極的設(shè)計(4-11)與主軸頭進給方向垂直的電極尺寸稱為水平尺寸(圖４-２５)，可197(２)電極的設(shè)計

圖４-２５電極水平尺寸計算圖

１—工具電極２—工件電極的型腔(２)電極的設(shè)計

圖４-２５電極水平尺寸計算圖

１—工具198(３)排氣孔和沖油孔設(shè)計型腔加工一般均為盲孔加工，排氣、排屑狀況將直接影響加工速度、穩(wěn)定性和表面質(zhì)量。(３)排氣孔和沖油孔設(shè)計型腔加工一般均為盲孔加工，排氣、排屑199３.工作液強迫循環(huán)的應(yīng)用型腔加工往往需要采用強迫沖油。沖油壓力一般為２０ｋＰａ左右，可隨深度的增加而有所增加。沖油對電極損耗有影響。隨著沖油壓力的增加，電極損耗也增加了。３.工作液強迫循環(huán)的應(yīng)用型腔加工往往需要采用強迫沖油。沖油壓200４.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換粗加工要求高生產(chǎn)率和低電極損耗，這時應(yīng)優(yōu)先考慮采用較寬的脈沖寬度(例如在４００μｓ以上)，然后選擇合適的脈沖峰值電流，并應(yīng)注意加工面積和加工電流之間的配合關(guān)系。４.電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換粗加工要求高生產(chǎn)率和低電極損耗，這時應(yīng)201５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２６銅“+”、鋼“－”時表面粗糙度與脈寬和峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２６銅“+”、鋼“－”202５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２７銅“＋”、鋼“－”時單邊側(cè)面放電間隙與脈寬和峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２７銅“＋”、鋼“－”203５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２８銅“＋”、鋼“－”時工件蝕除速度與脈寬和峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２８銅“＋”、鋼“－”204５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２９銅“＋”、鋼“－”時電極損耗率與脈寬和

峰值電流的關(guān)系曲線５.電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表圖４-２９銅“＋”、鋼“－”205三、小孔電火花加工工藝(１)冷拔整體電極法采用電火花線切割加工工藝并配合鉗工修磨制成異形電極的硬質(zhì)合金拉絲模，然后用該模具拉制成異形截面的電極。

(２)電火花線切割加工整體電極法利用精密電火花線切割加工制成整體異形電極。

(３)電火花反拷加工整體電極法圖４-３１所示即為電火花反拷加工制造異形電極的示意圖。三、小孔電火花加工工藝(１)冷拔整體電極法采用電火花線切割206三、小孔電火花加工工藝圖４-３０電火花可加工的異形孔的徑向斷面形狀三、小孔電火花加工工藝圖４-３０電火花可加工的異形孔的徑向2071第四章電火