電加工基礎知識

模具制造工藝及失效分析Diemanufacturingandfaultanalysis第5章模具特種加工電火花加工（ElectricalDischargeMachining,簡稱EDM）：在加工的過程中，使工具和工件之間不斷產生脈沖性的火花放電，靠放電時局部瞬時產生的高溫把金屬蝕除下來，通常也稱為放電加工或電蝕加工。包括使用模具電極的成形加工和使用電極絲的線切割加工。第5章模具特種加工1）原理：利用工件與電極之間脈沖放電時的電腐蝕現(xiàn)象，并有控制地去除工件材料，以達到一定的形狀、尺寸和表面粗糙度要求。一、模具電火花成形加工

1、電火花加工的基本原理工件表面由無數(shù)小凹坑組成第5章模具特種加工電火花加工表面變化層表面變化層的厚度大約在0.01～0.5mm;熔化層(0.01～0.1mm)和熱影響層(無金相組織變化)第5章模具特種加工電火花成形加工

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介質的擊穿與放電通道的形成能量的轉換、分布與傳遞電極材料的拋出極間介質的消電離2）電火花加工的物理本質第5章模具特種加工極間放電電流密度要足夠高（約106～108A/cm2）,能使放電點金屬熔化和汽化。極間放電是瞬時脈沖性的。每一次放電結束后能及時消電離恢復其介電性能（極間必須有絕緣強度較高的液體介質）。3）電火花加工設備必須具備的條件工具電極和工件之間必須保持一定的間隙,可自動調節(jié)，以確保極間電壓能擊穿極間介質，又不會形成短路接觸。第5章模具特種加工

電火花加工的特點：

1）以柔克剛

2）非接觸加工，不存在宏觀“切削力”

3）電脈沖參數(shù)可以任意調節(jié)

4）易于實現(xiàn)自動控制及自動化電火花加工的應用范圍：

1）穿孔加工（異形孔及微孔）

2）型腔加工

3）強化金屬表面（凸凹模刃口）

4）磨削平面及圓柱面2、模具電火花加工的特點及應用范圍第5章模具特種加工3、電火花成形加工的設備設備組成：機床主體、脈沖電源、自動進給調節(jié)系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)、機床附件等電火花成型設備組成：主軸頭（最關鍵部件）床身立柱工作臺工作液槽等1）機床主體第5章模具特種加工也稱為電脈沖發(fā)生器作用：輸出具有足夠能量的單向脈沖電流，即產生電火花蝕除金屬。脈沖電源參數(shù)可調（粗、中、精、精微）穩(wěn)定性好2）脈沖電源第5章模具特種加工3）自動進給調節(jié)系統(tǒng)作用：確保工件與電極之間在加工過程中始終保持一定的放電間隙，能自動補償放電蝕除金屬后間隙增大的部分。穩(wěn)定性、靈敏度、快速反應能力第5章模具特種加工噴嘴—擋板式電液壓自動調節(jié)器工作原理4）工作液循環(huán)系統(tǒng)第5章模具特種加工

組成：貯油箱、電動機、泵、過濾器、工作液槽、油杯、管道、閥門、壓力表等。作用：排除電火花加工過程中不斷產生的電蝕產物，提高電蝕過程的穩(wěn)定性和加工速度，減小電極損耗，確保加工精度和表面質量。工作液循環(huán)系統(tǒng)油路圖5）機床附件（1）平動頭：常用附件應用范圍：主要應用于型腔模半精加工和精加工時精修側面作用：提高仿形精度，保證加工穩(wěn)定性，有利于極間排屑，防止短路和燒弧等。第5章模具特種加工(a)機械式平動頭(b)數(shù)控平動頭平動頭調整間隙原理圖

（2）電極夾具：十字鉸鏈式電極夾具調節(jié)裝置球面（鋼球）鉸鏈式電極夾具調節(jié)裝置標準鉆孔夾頭標準螺紋夾頭作用：把工具電極裝夾固定在主軸上，調節(jié)電極的軸線與主軸軸線重合或平行。第5章模具特種加工第5章模具特種加工電火花機床常見功能加工視頻4、影響電火花加工速度的基本因素1）極性效應：在電火花加工過程中，由于正、負極性不同而導致材料蝕除量不同的現(xiàn)象叫做極性效應。第5章模具特種加工正極性加工（精）：短脈沖加工，正極蝕除量較大，工件接正極負極性加工（粗、中精度）：較寬脈沖加工，負極蝕除量較大，工件接負極2）脈沖參數(shù)對電蝕量的影響（Q=kwft）3）脈沖寬度對電蝕量的影響4）材料的熱力學常數(shù)對電蝕量的影響第5章模具特種加工5、電火花穿孔加工1）電火花穿孔加工：加工沖模的凹模2）工藝特點：①可在淬火處理后進行②復雜凹模采用整體式結構③電極材料可以任意選擇第5章模具特種加工對拼型腔加工法3）電火花加工工藝方法直接加工法間接加工法混合加工法第5章模具特種加工4）電極的設計與制造第5章模具特種加工電火花加工常用電極材料的性能電極材料：對于鋼工件，各種電極材料的加工穩(wěn)定性好壞次序如下：紫銅(銅鎢合金、銀鎢合金)>銅合金(包括黃銅)>石墨>鑄鐵>不相同的鋼>相同的鋼；淬火鋼比不淬火鋼工件加工時穩(wěn)定性好；硬質合金、鑄鐵、鐵合金、磁鋼等工件的加工穩(wěn)定性差。電極的結構形式：整體式鑲拼式組合式葉輪組合電極鑲拼式電極整體式用階梯工具電極加工沖模無預孔或加工余量較大小間隙、無間隙電極的設計：①電極長度L（公式5-3）②電極的截面尺寸（公式5-4）

按凹模尺寸和公差確定按凸模尺寸和公差確定③階梯電極的設計分解電極圖電極的制造工藝電火花線切割加工、普通機械加工+成形磨削大、中型腔加工電極開孔示意圖5）工件（模坯）的準備第5章模具特種加工6）工具電極和工件的裝夾定位第5章模具特種加工

電極的裝夾簡單小型或整體式：標準套筒或標準鉆頭夾具尺寸大電極：標準螺紋夾頭裝夾多電極：通用夾具+定位塊或專用夾具鑲拼式：用連接板將電極組合成整體瑞士EROWA公司高精度電極夾具電極的裝夾大電極定位板裝夾電極的裝夾第5章模具特種加工中小電極裝夾：定位板與電極夾相連電極的裝夾第5章模具特種加工方形電極夾圓形電極夾結構第5章模具特種加工標準電極夾6）工具電極和工件的裝夾定位第5章模具特種加工工件的裝夾：壓板和螺釘壓緊

校正和調整：電極軸心垂直于工作臺面校正方法：精密角尺校正法、百分表校正法

定位：劃線法、塊規(guī)角尺法、側面定位法7）電規(guī)準的選擇與轉換：粗、中、精工件的固定第5章模具特種加工有側面基準用千分表校正電極垂直度圖

無側面基準，型腔加工用電極上端面作輔助基準找正電極的垂直度電極裝夾到主軸上后，必須進行校正第5章模具特種加工原理：與電火花成形加工原理相同.

在線切割中，電極絲與高頻脈沖電源的負極相接，工件則與正極相接，利用線電極與工件之間產生的火花放電而腐蝕工件。同時，按所需的形狀移動，將一定形狀的工件切割下來。二、模具電火花線切割加工

1、電火花線切割加工的基本原理線切割原理圖第5章模具特種加工返回第5章模具特種加工線切割制品第5章模具特種加工1）脈沖放電加工，無宏觀切削力2）電極絲沿軸向運動，并相對工件作進給運動，反復使用，節(jié)約成本3）多用于加工零件上的直壁