《電火花加工技術(shù)》課件

電火花加工技術(shù)電火花加工是一種非傳統(tǒng)加工方法，利用電極和工件之間的間隙放電。在放電過(guò)程中，電極材料被蝕刻，形成所需的形狀。課程目標(biāo)11.掌握電火花加工基本原理了解電火花加工的本質(zhì)和工作原理。22.熟悉電火花加工設(shè)備掌握常見電火花加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作方法。33.了解電火花加工工藝參數(shù)學(xué)習(xí)如何選擇合適的工藝參數(shù)以獲得理想的加工效果。44.掌握電火花加工工藝流程學(xué)習(xí)電火花加工的典型工藝流程，并能夠獨(dú)立進(jìn)行操作。電火花加工技術(shù)概述精確加工電火花加工技術(shù)利用電極和工件之間的電火花放電進(jìn)行金屬切削，具有高精度、高效率的特點(diǎn)，可加工各種復(fù)雜形狀的工件。廣泛應(yīng)用電火花加工在模具制造、機(jī)械加工、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可加工各種難加工材料，如淬硬鋼、合金鋼等。自動(dòng)化控制現(xiàn)代電火花加工設(shè)備通常配備自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化，提高加工效率和精度。電火花加工原理1脈沖放電電火花加工過(guò)程中，在工件和電極之間產(chǎn)生高頻脈沖放電，形成高溫高壓等離子體。2材料熔化等離子體溫度極高，瞬間熔化工件和電極表面材料，形成微小的熔化坑。3材料去除熔化材料在放電壓力和電磁力的作用下被高速?zèng)_出放電間隙，實(shí)現(xiàn)材料去除。電火花加工設(shè)備電火花加工設(shè)備是執(zhí)行電火花加工工藝的關(guān)鍵設(shè)備。主要包括電火花加工機(jī)床、電源、加工液循環(huán)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。電火花加工機(jī)床根據(jù)功能和用途可分為線切割機(jī)床、型腔機(jī)床、穿孔機(jī)床、銑床等。主要加工工藝參數(shù)電火花加工的工藝參數(shù)影響著加工效率、加工精度、表面質(zhì)量等重要指標(biāo)。不同參數(shù)的設(shè)置方法和影響關(guān)系需要根據(jù)具體的加工工件、材料和加工要求進(jìn)行調(diào)整。工藝參數(shù)設(shè)置方法1工藝參數(shù)選擇根據(jù)工件材質(zhì)、加工尺寸、精度要求選擇合適的參數(shù)。2參數(shù)預(yù)設(shè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料進(jìn)行預(yù)設(shè)，避免參數(shù)設(shè)置過(guò)于保守。3試加工通過(guò)試加工驗(yàn)證參數(shù)，調(diào)整參數(shù)以達(dá)到最佳效果。4參數(shù)記錄詳細(xì)記錄參數(shù)設(shè)置過(guò)程，為后續(xù)加工提供參考。電火花加工參數(shù)設(shè)置是影響加工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。合理的參數(shù)設(shè)置可以提高加工效率、降低加工成本、提高加工精度。典型工藝流程1加工準(zhǔn)備電極選擇、加工液選擇、工件定位2粗加工去除大部分材料，快速成型3精加工提高表面質(zhì)量，獲得最終尺寸4修整處理加工過(guò)程中的毛刺和缺陷電火花加工的工藝流程通常分為四個(gè)步驟，這四個(gè)步驟的順序不可顛倒。每個(gè)步驟都有其特定的目的，并需要根據(jù)具體情況調(diào)整參數(shù)。最終的目標(biāo)是獲得高質(zhì)量的工件，滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。電火花加工工件材料金屬材料包括鋼、鐵、銅、鋁、鈦等金屬材料，以及各種合金，這些材料在電火花加工中應(yīng)用廣泛。硬質(zhì)合金如鎢鋼、鈷鋼等，主要用于加工模具、刀具等。非金屬材料如石墨、陶瓷、玻璃等，電火花加工可以用于加工這類材料的復(fù)雜形狀和精密孔洞。電火花加工常見缺陷及原因電極磨損過(guò)度電極磨損過(guò)度會(huì)導(dǎo)致加工精度降低，表面粗糙度增加，甚至出現(xiàn)加工中斷等問(wèn)題。電極材料的選擇和加工參數(shù)的設(shè)置不當(dāng)都會(huì)導(dǎo)致電極磨損過(guò)度。表面粗糙度不合格表面粗糙度不合格主要表現(xiàn)為加工表面出現(xiàn)毛刺、凹坑、劃痕等缺陷，影響工件的精度和使用性能。加工參數(shù)設(shè)置不合理，放電間隙控制不當(dāng)，加工液選擇不合適等都會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度不合格。尺寸精度偏差尺寸精度偏差是指工件實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸之間存在偏差。加工參數(shù)設(shè)置不合理，工件定位精度不足，加工液選擇不合適等都會(huì)導(dǎo)致尺寸精度偏差。表面燒傷表面燒傷是指工件表面出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致金屬組織發(fā)生變化，表面出現(xiàn)顏色變化、硬度降低等現(xiàn)象。加工參數(shù)設(shè)置不合理，放電間隙控制不當(dāng)，加工液選擇不合適等都會(huì)導(dǎo)致表面燒傷。缺陷檢測(cè)與分析電火花加工過(guò)程中，可能出現(xiàn)各種缺陷，如表面粗糙度、尺寸精度偏差、形狀誤差、裂紋、燒傷等。這些缺陷會(huì)影響工件的性能和使用壽命。為了保證工件的質(zhì)量，需要對(duì)加工后的工件進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和分析。檢測(cè)方法包括目視檢測(cè)、顯微鏡檢測(cè)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)、表面粗糙度儀檢測(cè)等。分析缺陷原因需要結(jié)合工藝參數(shù)、加工設(shè)備、工件材料、刀具材料、加工液等因素進(jìn)行綜合分析，找出缺陷產(chǎn)生的根本原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)。缺陷控制措施工藝參數(shù)優(yōu)化選擇合適的加工參數(shù)可以有效降低缺陷的發(fā)生率。例如，脈沖寬度、放電間隙、工作液的類型和溫度等。電極設(shè)計(jì)合適的電極設(shè)計(jì)可以減少電極磨損，提高加工精度，并有效控制缺陷的產(chǎn)生。加工環(huán)境控制加工環(huán)境的溫度、濕度和潔凈度，可以減少加工過(guò)程中的不良影響，提高加工質(zhì)量。工件材料選擇合適的工件材料，可以有效降低加工過(guò)程中的熱裂、變形等缺陷。刀具設(shè)計(jì)與制造刀具設(shè)計(jì)刀具設(shè)計(jì)是電火花加工技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，需要綜合考慮加工對(duì)象、加工精度、加工效率和成本等因素，設(shè)計(jì)出滿足加工要求的刀具。刀具材料選擇刀具材料選擇要根據(jù)工件材料、加工要求以及成本等因素進(jìn)行綜合考慮。常用的刀具材料包括銅、石墨、鎢鋼、碳化硅等，其優(yōu)缺點(diǎn)各有不同。刀具制造刀具制造過(guò)程通常包括加工、熱處理、表面處理等環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格控制，以確保刀具的質(zhì)量和使用壽命。刀具檢測(cè)與評(píng)價(jià)刀具制造完成后，需要進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)，確保刀具尺寸、形狀、表面質(zhì)量等方面符合設(shè)計(jì)要求，并能滿足加工需求。刀具材料選擇耐磨性刀具材料要具有良好的耐磨性，以確保刀具在加工過(guò)程中能夠長(zhǎng)期保持良好的切削性能。選擇耐磨性好的材料可以延長(zhǎng)刀具的使用壽命，降低加工成本。耐熱性電火花加工過(guò)程中，刀具會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此材料的耐熱性非常重要。耐熱性好的材料能夠承受高溫而不發(fā)生變形或損壞，保證加工精度和質(zhì)量。導(dǎo)電性刀具材料的導(dǎo)電性要良好，以確保加工過(guò)程中能夠形成穩(wěn)定的放電通道。選擇導(dǎo)電性好的材料能夠提高加工效率和質(zhì)量。耐腐蝕性刀具材料要耐腐蝕，以防止加工液對(duì)刀具材料的腐蝕，影響加工精度和質(zhì)量。選擇耐腐蝕性好的材料可以延長(zhǎng)刀具的使用壽命。刀具微結(jié)構(gòu)分析電火花加工中，刀具微觀結(jié)構(gòu)影響加工效率、表面質(zhì)量和刀具壽命。通過(guò)掃描電鏡（SEM）分析刀具表面形貌、顯微硬度測(cè)試和X射線衍射分析刀具微觀結(jié)構(gòu)，觀察刀具表面形貌、硬度變化和晶體結(jié)構(gòu)等信息，了解刀具的性能變化和失效機(jī)制。刀具表面處理金剛石鍍層提高刀具耐磨性、耐高溫性和耐腐蝕性，延長(zhǎng)刀具使用壽命。氮化物涂層降低刀具表面摩擦系數(shù)，提高表面硬度和耐磨性。激光表面淬火提高刀具表面硬度和耐磨性，改善刀具表面性能。放電加工液的選擇11.冷卻作用放電加工液可以吸收電火花產(chǎn)生的熱量，避免工件過(guò)熱變形。22.沖洗作用將加工區(qū)域產(chǎn)生的碎屑沖洗干凈，防止短路和加工精度降低。33.介電性能放電加工液的介電強(qiáng)度要高，可以防止加工過(guò)程中發(fā)生短路。44.潤(rùn)滑性能減少工件和電極之間的摩擦，提高加工效率和表面質(zhì)量。放電加工液在線監(jiān)測(cè)與控制實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工液的溫度、電導(dǎo)率、pH值和油水分離度等關(guān)鍵參數(shù)。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)識(shí)別加工液狀態(tài)變化，并判斷是否需要進(jìn)行調(diào)整或更換。自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)加工液的流量、濃度、溫度等參數(shù)，確保加工液始終處于最佳狀態(tài)。報(bào)警提示系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)到異常情況時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員及時(shí)處理。夾具設(shè)計(jì)與制造1夾具設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)需考慮工件的形狀、尺寸、材料和加工精度等因素。2夾具制造夾具制造通常采用精密加工技術(shù)，如數(shù)控銑削、磨削、電火花加工等。3夾具調(diào)試夾具調(diào)試需要保證其定位精度和穩(wěn)定性，確保加工過(guò)程的順利進(jìn)行。夾具定位與定位精度夾具定位是電火花加工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接影響加工精度和效率。定位精度是指工件在夾具中實(shí)際定位位置與理論設(shè)計(jì)位置之間的偏差，它通常用精度等級(jí)來(lái)衡量。常用的定位方法包括點(diǎn)定位、線定位、面定位和復(fù)合定位等，選擇合適的定位方法和精度等級(jí)，可以有效提高加工精度和表面質(zhì)量。0.01毫米定位精度一般要求在0.01毫米以內(nèi)，才能確保加工精度。0.005精度等級(jí)高精度電火花加工需要更高的定位精度，例如0.005毫米或更高。3方向工件定位通常需要在三個(gè)方向進(jìn)行控制，以確保精度。工件尺寸幾何精度分析公差分析分析工件的尺寸公差，并評(píng)估其對(duì)最終產(chǎn)品的性能和功能的影響。形位公差分析評(píng)估工件的形狀、位置和方向精度，確保滿足設(shè)計(jì)要求。尺寸測(cè)量使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或其他精密測(cè)量工具對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量，以驗(yàn)證其幾何精度。分析結(jié)果分析測(cè)量結(jié)果，并評(píng)估工件的幾何精度是否符合設(shè)計(jì)要求。工件表面質(zhì)量分析表面粗糙度電火花加工表面粗糙度取決于加工參數(shù)、電極形狀、加工液等因素。表面裂紋過(guò)度放電或加工參數(shù)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致表面微裂紋，影響工件使用壽命。表面燒傷放電能量過(guò)高或加工液不足會(huì)導(dǎo)致表面燒傷，影響工件精度和性能。工件表面層分析11.微觀組織結(jié)構(gòu)電火花加工過(guò)程中，工件表面會(huì)發(fā)生熔化、蒸發(fā)和再凝固，形成一層金屬間化合物層和白層。22.應(yīng)力狀態(tài)加工后，工件表面存在殘余應(yīng)力，可能會(huì)影響工件的疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性能。33.表面粗糙度電火花加工表面粗糙度通常較高，需要進(jìn)行后續(xù)加工處理，以達(dá)到產(chǎn)品要求。44.表面硬度電火花加工會(huì)使工件表面硬度提高，但也會(huì)降低其韌性。工件成型后加工電火花加工后，工件表面往往會(huì)存在一些微觀缺陷，需要進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理。1表面清理去除加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺、殘留物和氧化層2尺寸校正校正工件的尺寸偏差，確保符合設(shè)計(jì)要求3表面處理提高工件的表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性等性能4熱處理調(diào)整工件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，提高其機(jī)械性能這些加工處理步驟能夠提升工件的整體質(zhì)量和性能，使其符合最終應(yīng)用要求。電火花加工應(yīng)用案例分析電火花加工技術(shù)在航空航天、汽車、醫(yī)療器械等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。例如，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、精密模具等。通過(guò)電火花加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的加工，提高產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量。電火花加工技術(shù)在制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量產(chǎn)品制造提供了有力支撐。電火花加工發(fā)展趨勢(shì)智能化人工智能與自動(dòng)化技術(shù)在電火花加工中的應(yīng)用，例如智能路徑規(guī)劃、自適應(yīng)控制等，提高加工效率和精度。精密化高精度電火花加工技術(shù)不斷發(fā)展，例如納米級(jí)加工、微細(xì)加工等，滿足更精密的加工需求。綠色化環(huán)保型加工液和加工工藝的研發(fā)，降低加工過(guò)程中的環(huán)境污染，提高加工效率。網(wǎng)絡(luò)化基于云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，提高加工過(guò)程的可控性和可靠性。電火花加工工藝創(chuàng)新展望智能化智能化是電火花加工工藝未來(lái)的發(fā)展方向。未來(lái)的電火花加工機(jī)床將更加智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)編程、自動(dòng)加工、自動(dòng)檢測(cè)等功能，提高加工效率和精度。數(shù)字化數(shù)字化是電火花加工工藝發(fā)展趨勢(shì)之一。未來(lái)，電火花加工將更加數(shù)字化，能夠?qū)崿F(xiàn)加工過(guò)程的數(shù)字化模擬、加工結(jié)果的數(shù)字化評(píng)價(jià)等功能，提高加工精度和效率。綠色化綠色化是電火花加工工藝發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)，電火花加工將更加綠色化，能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗、低排放、低污染，更加環(huán)保。復(fù)合化復(fù)合化是電火花加工工藝發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)，電火花加工將與其他加工技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多種加工功能，滿足不同加工需求。電火花加工質(zhì)量保證體系質(zhì)量管理體系建立完善的質(zhì)量管理體系，涵蓋設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保電火花加工過(guò)程的規(guī)范性。過(guò)程控制對(duì)電火花加工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保工藝參數(shù)穩(wěn)定、加工過(guò)程可靠。檢驗(yàn)與測(cè)試對(duì)加工件進(jìn)行全面的檢驗(yàn)和