特種加工第二章 電火花加工

特種加工第二章電火花加工第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六第二章電火花加工20世紀(jì)40年代，前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點腐蝕的原因時發(fā)現(xiàn):利用工具和工件之間不斷的脈沖性火花放電產(chǎn)生的局部、瞬時的高溫把金屬蝕除下來。由于加工過程中可以看到火花，故稱電火花加工電火花加工—ElectricalDischargeMachining(EDM)第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六電火花加工內(nèi)容第一節(jié)電火花加工基本原理及其分類第二節(jié)電火花加工機(jī)理第三節(jié)電火花加工基本規(guī)律第四節(jié)電火花加工脈沖電源第五節(jié)電火花加工自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)第六節(jié)電火花加工機(jī)床第七節(jié)電火花穿孔成形工藝第八節(jié)其他電火花加工第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六第一節(jié)

電火花加工基本原理及其分類電火花加工的原理電火花加工的設(shè)備組成電火花加工的特點電火花加工的應(yīng)用電火花加工工藝方法分類第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六1電火花加工的原理基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。電極工件第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六實現(xiàn)電火花加工必須具備的條件：必須使工具和工件被加工表面之間經(jīng)常保持一定的放電間隙。火花放電必須是瞬時的脈沖性的放電，放電持續(xù)一段時間后，需停歇一段時間火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行。第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六2電火花加工設(shè)備組成脈沖電源自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置檢測裝置進(jìn)給裝置工作液及其循環(huán)系統(tǒng)工具工件工件工具工作液及其循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)給裝置脈沖電源檢測裝置第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六3電火花加工的特點優(yōu)點：適合于加工任何難切削材料可以加工特殊及復(fù)雜形狀的表面和零件局限性：主要用于金屬加工。在一定條件下可以加工半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料加工速度較慢存在電極損耗第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六4電火花加工的應(yīng)用廣泛應(yīng)用于機(jī)械（特別是模具制造）、宇航、航空、電子、電機(jī)電器、精密機(jī)械、儀器儀表、汽車拖拉機(jī)、輕工業(yè)等行業(yè)，解決難加工材料及復(fù)雜形狀零件的加工問題。幾個微米的小軸、孔、縫超大型模具和零件第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六俄羅斯研制的一體化轉(zhuǎn)子單元是采用電火花加工的第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六50噸級氫氧發(fā)動機(jī)氫導(dǎo)向環(huán)50噸級氫氧發(fā)動機(jī)氧噴嘴葉柵環(huán)

50噸級氫氧發(fā)動機(jī)氧轉(zhuǎn)子組件第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六5電火花加工工藝方法分類按工具電極和工件相對運(yùn)動的方式和用途來分：電火花穿孔成型加工型腔加工/穿孔加工電火花線切割加工切割/下料電火花內(nèi)孔、外圓和成型磨削電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工 電火花高速小孔加工大于0.3mm細(xì)管電極電火花表面強(qiáng)化與刻字第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六第二節(jié)

電火花加工機(jī)理電火花加工機(jī)理即電火花加工的微觀過程，金屬材料究竟是怎樣被蝕除下來的。這一過程大體可分為4個階段：極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹電極材料的拋出極間介質(zhì)的消電離第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六脈沖波形多為矩形波第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六1極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道電極和工件間的距離逐步減小，小到一定程度，極間電場強(qiáng)度很不均勻。當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到105V/mm（100V/um）時，就會產(chǎn)生場致電子發(fā)射電子從陰極高速向陽極運(yùn)動，并撞擊工作液介質(zhì)中的分子或中性原子，產(chǎn)生碰撞電離，形成帶負(fù)電的粒子（主要電子）和帶正電的粒子（正離子），從而導(dǎo)致帶電粒子雪崩式增多，形成放電通道。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六2介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹極間介質(zhì)一旦被擊穿、電離、形成放電通道，脈沖電源就會使通道中的電子高速奔向正極，正離子奔向負(fù)極。電能變成動能，動能通過碰撞又變成熱能。瞬時高溫把工作液介質(zhì)氣化，進(jìn)而熱裂分解氣化高溫將正負(fù)極金屬表面材料熔化、氣化整個過程都是局部的、瞬時的。第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六3電極材料的拋出通道和正負(fù)極表面放電點瞬時高溫使工作液氣化和金屬材料熔化、氣化，熱膨脹產(chǎn)生很高的瞬時壓力瞬時壓力使熔融的金屬液體和氣體，就被排擠、拋出，進(jìn)入到工作液中。由于具有爆炸力，被拋出的金屬材料四處飛濺，多數(shù)進(jìn)入工作液，有一些會飛濺到對面的電極上。由于液體介質(zhì)的慣性作用，使通道的氣泡繼續(xù)擴(kuò)大，內(nèi)部壓力急劇減小，甚至降到負(fù)壓，形成真空，真空使熔融的金屬材料再次爆沸飛濺，而被拋出。第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六被拋出的材料具有最小的表面積，凝聚成細(xì)小的圓球顆粒。實際上整個過程是非常復(fù)雜的，這僅僅是理論分析的。材料的拋出是熱爆炸力、電動力、流體動力等綜合作用的結(jié)果。第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六4極間介質(zhì)的消電離脈沖結(jié)束后，脈沖電流為0，標(biāo)志一次脈沖放電結(jié)束。為保證下一次放電正常并轉(zhuǎn)移，需要一段時間，使放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性，恢復(fù)本次放電前的絕緣強(qiáng)度。這一過程稱為消電離。第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六微觀過程還需要進(jìn)一步研究人們對電火花加工的微觀過程了解還很不夠：工作液成分的作