第2章 電火花加工

第二章電火花加工的基本原理及設(shè)備2.1電火花加工的基本原理及其分類2.2電火花加工的機理2.3電火花加工的一些基本規(guī)律2.4電火花加工用的脈沖電源2.5電火花加工的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.6電火花加工機床2.7電火花穿孔成形加工2.8其他電火花加工2.1電火花加工的基本原理及分類

一電火花加工的基本原理 電火花加工基于電火花腐蝕原理，是在工具電極與工件電極相互靠近時，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產(chǎn)生瞬時高溫，使金屬局部熔化，甚至氣化，從而將金屬蝕除下來。圖2-2電火花加工原理圖2.1電火花加工的基本原理及分類

一、電火花加工的基本原理

1、工具電極和工件被加工表面之間經(jīng)常保持一定的放電間隙，這一間隙隨加工條件而定，通常為0.01~0.1mm。如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間工作介質(zhì)，因而不會產(chǎn)生火花放電；如果間隙過小，很容易形成短路接觸，同樣也不能產(chǎn)生火花放電。為此，在電火花加工過程中必須具有工具電極的自動進(jìn)給和調(diào)節(jié)裝置，使其和工件的加工表面保持某一放電間隙。2.1電火花加工的基本原理及分類一電火花加工的基本原理

2、圖2-1上部為脈沖電源的空載、火花放電、短路電壓波形，其下對應(yīng)地為空載電流、火花放電電流和短路電流波形。圖2-1脈沖參數(shù)與脈沖電壓、電流波形

（1）脈沖寬度ti(μs)

脈沖寬度簡稱脈寬(也常用ON、TON等符號表示)，是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時間(如圖2-1所示)。為了防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續(xù)續(xù)的脈沖電壓波。一般來說，粗加工時可用較大的脈寬，精加工時只能用較小的脈寬。

（2）脈沖間隔to(μs)

它是兩個電壓脈沖之間的間隔時間(如圖2-1所示)。間隔時間過短，放電間隙來不及消電離和恢復(fù)絕緣，容易產(chǎn)生電弧放電，燒傷電極和工件；脈間選得過長，將降低加工生產(chǎn)率。加工面積、加工深度較大時，脈間也應(yīng)稍大。

（3）擊穿延時td(μs)

從間隙兩端加上脈沖電壓后，一般均要經(jīng)過一小段延續(xù)時間td，工作液介質(zhì)才能被擊穿放電，這一小段時間td稱為擊穿延時(見圖2-1)。擊穿延時td與平均放電間隙的大小有關(guān)，工具欠進(jìn)給時，平均放電間隙變大，平均擊穿延時td就大；反之，工具過進(jìn)給時，放電間隙變小，td也就小。

（4）放電時間(電流脈寬)te(μs)

放電時間是工作液介質(zhì)擊穿后放電間隙中流過放電電流的時間，即電流脈寬，它比電壓脈寬稍小，二者相差一個擊穿延時td。ti和te對電火花加工的生產(chǎn)率、表面粗糙度和電極損耗有很大影響，但實際起作用的是電流脈寬te。

（5）脈沖周期tP(μs)

一個電壓脈沖開始到下一個電壓脈沖開始之間的時間稱為脈沖周期，顯然tP=ti+to(見圖2-1)。

（6）空載電壓或峰值電壓(ui)

空載電壓或峰值電壓ui一般為80～100V。峰值電壓高時，放電間隙大，生產(chǎn)率高，但成形復(fù)制精度較差。

（7）加工電流ie

加工電流是加工時電流表上指示的流過放電間隙的平均電流。精加工時小，粗加工時大，間隙偏開路時小，間隙合理或偏短路時則大。

（8）短路電流is

短路電流是放電間隙短路時電流表上指示的平均電流。它比正常加工時的平均電流要大20%～40%。2.1電火花加工的基本原理及分類一、電火花加工的基本原理

3、火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，例如煤油、皂化液或去離子水等。液體介質(zhì)又稱為工作液，它們必須具有較高的絕緣強度（電阻率為103~107Ω·cm）。以有利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電。同時，液體介質(zhì)還能把電火花加工過程中產(chǎn)生的金屬小屑、碳黑、小氣泡等電蝕產(chǎn)物從放電間隙中懸浮排除出去，并且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。二、電火花加工的特點及其應(yīng)用

1、主要優(yōu)點 （1）適合于任何材料切削導(dǎo)電材料的加工。（2）可以加工特殊及復(fù)雜形狀的表面和零件。

2、缺點（1）主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料。（2）一般加工速度較慢。（3）存在電極損耗。三、電火花加工的分類類別工藝方法特點用途備注1電火花穿孔成形加工1.工具和工件件主要有一個相對的伺服進(jìn)給運動2.工具為成形電極，與被加工表面有相同的截面或形狀1.型腔加工：加工各類型腔模及各種復(fù)雜的型腔零件2.穿孔加工：加工各種沖模、擠壓模、粉末冶金模、各種異形孔及微孔等約占電火花機床總數(shù)的30%，典型機床有D7125、D7140等電火花穿孔成形機床2電火花線切割加工1.工具電極為沿著其軸線方向移動著的線狀電極2.工具與工件在兩水平方向同時有相對伺服進(jìn)給運動1.切割各種沖模和具有直紋面的零件2.下料、截割和窄縫加工3.直接加工出零件約占電火花機床總數(shù)的60%，典型機床有DK7725、DK7740等數(shù)控電火花線切割機床3電火花內(nèi)孔、外圓和成形磨削1.工具與工件有相對的旋轉(zhuǎn)運動2.工具與工件間有徑向和軸向的進(jìn)給運動1.加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內(nèi)環(huán)、鉆套等2.加工外圓、小模數(shù)滾刀約占電火花機床總數(shù)的3%，典型機床有D6310電火花小孔內(nèi)圓磨床4電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工1.成形工具與工件均作旋轉(zhuǎn)運動，但兩者角速度相等或成整數(shù)倍，接近的放電點可有切向相對運動速度2.工具相對工件可作縱、橫向進(jìn)給運動以同步回轉(zhuǎn)，展成回轉(zhuǎn)、倍角速度回轉(zhuǎn)等不同方式，加工各種復(fù)雜形面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環(huán)規(guī)、高精度、高對稱、表面粗糙度值小的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面等約占電火花機床總數(shù)的1%以下，典型機床有JN-2,JN-8等內(nèi)外螺紋加工機床5電火花高速小孔加工1.采用Φ0.3mm～Φ3mm空心管狀電極，管內(nèi)沖入高壓水基工作液2.細(xì)管電極旋轉(zhuǎn)1.加工速度可高達(dá)60mm/min，深徑比可達(dá)1：100以上2.線切割預(yù)穿絲孔3.深徑比很大的小孔，如噴嘴等約占電火花機床總數(shù)的2%，典型機床有D7003A電火花高速小孔加工機床6電火花表面強化、刻字1.工具在工件表面上振動2.工具相對工件移動1.模具刃口，刀具、量具刃口表面強化和鍍覆2.電火花刻字、打印記約占電火花機床總數(shù)的2%-3%，典型機床有D9105電火花強化機等(a)電火花加工產(chǎn)品(b)線切割加工產(chǎn)品 圖2-3加工產(chǎn)品實例2.2電火花加工的機理

電火花加工是一個非常復(fù)雜的過程，其微觀過程是熱力、流體力、電場力、磁力、電化學(xué)等綜合作用的結(jié)果。這一過程可分為以下四個階段：

1極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道

2介質(zhì)熱分解、電極材料的熔化、氣化熱膨脹

3電極材料的拋出

4極間介質(zhì)的消電離圖2-4電火花加工原理

1極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道(如圖2-4(a)所示)

。

工具電極與工件電極緩緩靠近，極間的電場強度增大，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平的，因此在兩極間距離最近處電場強度最大。 工具電極與工件電極之間充滿著液體介質(zhì)，液體介質(zhì)中不可避免地含有雜質(zhì)及自由電子，它們在強大的電場作用下，形成了帶負(fù)電的粒子和帶正電的粒子，電場強度越大，帶電粒子就越多，最終導(dǎo)致液體介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道。放電通道是由大量高速運動的帶正電和帶負(fù)電的粒子以及中性粒子組成的。由于通道截面很小，通道內(nèi)因高溫?zé)崤蛎浶纬傻膲毫Ω哌_(dá)幾萬帕，高溫高壓的放電通道急速擴展，產(chǎn)生一個強烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時還伴隨著光效應(yīng)和聲效應(yīng)，這就形成了肉眼所能看到的電火花。

2介質(zhì)熱分解、電極材料的熔化、氣化熱膨脹(如圖2-4(b)、(c)所示)

。

液體介質(zhì)被電離、擊穿，形成放電通道后，通道間帶負(fù)電的粒子奔向正極，帶正電的粒子奔向負(fù)極，粒子間相互撞擊，產(chǎn)生大量的熱能，使通道瞬間達(dá)到很高的溫度。通道高溫首先使工作液汽化，進(jìn)而氣化，然后高溫向四周擴散，使兩電極表面的金屬材料開始熔化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間體積猛增，形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時，可以看到工件與工具電極間有冒煙現(xiàn)象，并聽到輕微的爆炸聲。

3電極材料的拋出(如圖2-4(d)所示)

。正負(fù)電極間產(chǎn)生的電火花現(xiàn)象，使放電通道產(chǎn)生高溫高壓。通道中心的壓力最高，工作液和金屬氣化后不斷向外膨脹，形成內(nèi)外瞬間壓力差，高壓力處的熔融金屬液體和蒸汽被排擠，拋出放電通道，大部分被拋入到工作液中。仔細(xì)觀察電火花加工，可以看到桔紅色的火花四濺，這就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。

4極間介質(zhì)的消電離(如圖2-4(e)所示)

。加工液流入放電間隙，將電蝕產(chǎn)物及殘余的熱量帶走，并恢復(fù)絕緣狀態(tài)。若電火花放電過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物來不及排除和擴散，產(chǎn)生的熱量將不能及時傳出，使該處介質(zhì)局部過熱，局部過熱的工作液高溫分解、積炭，使加工無法繼續(xù)進(jìn)行，并燒壞電極。因此，為了保證電火花加工過程的正常進(jìn)行，在兩次放電之間必須有足夠的時間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排出，恢復(fù)放電通道的絕緣性，使工作液介質(zhì)消電離。

上述步驟1～4在一秒內(nèi)約數(shù)千次甚至數(shù)萬次地往復(fù)式進(jìn)行，即單個脈沖放電結(jié)束，經(jīng)過一段時間間隔(即脈沖間隔)使工作液恢復(fù)絕緣后，第二個脈沖又作用到工具電極和工件上，又會在當(dāng)時極間距離相對最近或絕緣強度最弱處擊穿放電，蝕出另一個小凹坑。這樣以相當(dāng)高的頻率連續(xù)不斷地放電，工件不斷地被蝕除，故工件加工表面將由無數(shù)個相互重疊的小凹坑組成。所以電火花加工是大量的微小放電痕跡逐漸累積而成的去除金屬的加工方式。圖2-5電火花表面局部放大圖2.3電火花加工中的一些基本規(guī)律一、影響金屬蝕除率的主要因素1.極性效應(yīng)的影響“正極性”接線法圖“負(fù)極性”接線法圖（1）在短脈沖加工時，負(fù)電子對正極的轟擊作用大于正離子對負(fù)極的轟擊，因為負(fù)電子質(zhì)量小，在短時間內(nèi)達(dá)到了很高的速度，所得了很高的能量。因此窄脈沖（t<10us）精加工時，采用正極性；（2）在長脈沖（放電持續(xù)時間較長）加工時，質(zhì)量和慣性大的正離子將有足夠的時間加速，能量達(dá)到足夠大轟擊負(fù)極表面。因此長脈沖（t>100us）粗加工時，應(yīng)采用負(fù)極性加工，可以得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。

2.電參數(shù)對蝕除率的影響

電參數(shù)主要包括脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電壓、峰值電流等。電火花加工過程中腐蝕金屬的量(即電蝕量)與單個脈沖能量密切相關(guān)。

由上式可知，單個脈沖能量與平均放電電流和脈沖寬度成正比。因此，要提高電蝕量，應(yīng)增加平均放電電流、脈沖寬度及提高脈沖頻率。

——

平均放電電流（對矩形脈沖即為峰值電流）（A）

純銅電極加工鋼時的單個脈沖能量為：

te——

電流脈寬（us）3.金屬材料熱學(xué)常數(shù)對蝕除率的影響所謂熱學(xué)常數(shù)，是指熔點、沸點（汽化點）、熱導(dǎo)率、比熱容、熔化熱、氣化熱等，具體見表2-2。當(dāng)脈沖放電能量相同時，金屬工件的熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱等愈高，電蝕量將愈少，愈難加工；導(dǎo)熱系數(shù)愈大的金屬，因能把較多的熱量傳導(dǎo)、散失到其它部位，故降低了本身的蝕除量。因此，電極的蝕除量與電極材料的導(dǎo)熱系數(shù)及其它熱學(xué)常數(shù)等有密切的關(guān)系。4.工作液對電蝕量的影響電火花加工一般在液體介質(zhì)中進(jìn)行。液體介質(zhì)通常叫做工作液，其作用主要是：

(1)壓縮放電通道，并限制其擴展，使放電能量高度集中在極小的區(qū)域內(nèi)，既加強了蝕除的效果，又提高了放電仿型的精確性。

(2)加速電極間隙的冷卻和消電離過程，有助于防止出現(xiàn)破壞性電弧放電。

(3)加速電蝕產(chǎn)物的排除。

(4)加劇放電的流體動力過程，有助于金屬的拋出。

目前，電火花成形加工多采用油類做工作液。機油粘度大、燃點高，用它做工作液有利于壓縮放電通道，提高放電的能量密度，強化電蝕產(chǎn)物的拋出效果，但粘度大，不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響正常放電；煤油粘度低，流動性好，但排屑條件較好。 在粗加工時，要求速度快，放電能量大，放電間隙大，故常選用機油等粘度大的工作液；在中、精加工時，放電間隙小，往往采用煤油等粘度小的工作液。

采用水做工作液是值得注意的一個方向。用各種油類以及其它碳?xì)浠衔镒龉ぷ饕簳r，在放電過程中不可避免地產(chǎn)生大量碳黑，嚴(yán)重影響電蝕產(chǎn)物的排除及加工速度，這種影響在精密加工中尤為明顯。若采用酒精做工作液時，因為碳黑生成量減少，上述情況會有好轉(zhuǎn)。所以，最好采用不含碳的介質(zhì)，水是最方便的一種。此外，水還具有流動性好、散熱性好、不易起弧、不燃、無味、價廉等特點。但普通水是弱導(dǎo)電液，會產(chǎn)生離子導(dǎo)電的電解過程，這是很不利的，目前還只在某些大能量粗加工中采用。 在精密加工中，可采用比較純的蒸餾水、去離子水或乙醇水溶液來做工作液，其絕緣強度比普通水高。

二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度

1加工速度 電火花成形加工的加工速度，是指在一定電規(guī)準(zhǔn)下，單位時間內(nèi)工件被蝕除的體積V或質(zhì)量m。一般常用體積加工速度vw來表示

vw=V/t(單位為mm3/min)

有時為了測量方便，也用質(zhì)量加工速度vm=m/t(單位為g/min)表示。 粗加工：vw=200~1000mm3/min；（Ra10~20um）半精加工：vw=20~100mm3/min；（Ra2.5~10um）精加工：vw<10mm3/min

；（Ra0.32~2.5um）

（1）脈沖寬度對加工速度的影響 單個脈沖能量的大小是影響加工速度的重要因素。對于矩形波脈沖電源，當(dāng)峰值電流一定時，脈沖能量與脈沖寬度成正比。脈沖寬度增加，加工速度隨之增加，因為隨著脈沖寬度的增加，單個脈沖能量增大，使加工速度提高。但若脈沖寬度過大，加工速度反而下降(如圖2-6)。這是因為單個脈沖能量雖然增大，但轉(zhuǎn)換的熱能有較大部分散失在電極與工件之中，不起蝕除作用。同時，在其它加工條件相同時，隨著脈沖能量過分增大，蝕除產(chǎn)物增多，排氣排屑條件惡化，間隙消電離時間不足導(dǎo)致拉弧，加工穩(wěn)定性變差等。因此加工速度反而降低。圖2-6脈沖寬度與加工速度的關(guān)系曲線

（2）脈沖間隔對加工速度的影響 在脈沖寬度一定的條件下，若脈沖間隔減小，則加工速度提高(如圖2-7)。這是因為脈沖間隔減小導(dǎo)致單位時間內(nèi)工作脈沖數(shù)目增多、加工電流增大，故加工速度提高；但若脈沖間隔過小，會因放電間隙來不及消電離引起加工穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致加工速度降低。 在脈沖寬度一定的條件下，為了最大限度地提高加工速度，應(yīng)在保證穩(wěn)定加工的同時，盡量縮短脈沖間隔時間。帶有脈沖間隔自適應(yīng)控制的脈沖電源，能夠根據(jù)放電間隙的狀態(tài)，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)脈沖間隔的大小，這樣既能保證穩(wěn)定加工，又可以獲得較大的加工速度。圖2-7脈沖間隔與加工速度的關(guān)系曲線

（3）峰值電流對加工速度的影響 當(dāng)脈沖寬度和脈沖間隔一定時，隨著峰值電流的增加，加工速度也增加(如圖2-8)。因為加大峰值電流，等于加大單個脈沖能量，所以加工速度也就提高了。但若峰值電流過大(即單個脈沖放電能量很大)，加工速度反而下降。 此外，峰值電流增大將降低工件表面粗糙度和增加電極損耗。在生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)不同的要求，選擇合適的峰值電流。圖2-8峰值電流與加工速度的關(guān)系曲線

（4）加工面積對加工速度的影響 圖2-9是加工面積和加工速度的關(guān)系曲線。由圖可知，加工面積較大時，它對加工速度沒有多大影響。但若加工面積小到某一臨界面積時，加工速度會顯著降低，這種現(xiàn)象叫做“面積效應(yīng)”。因為加工面積小，在單位面積上脈沖放電過分集中，致使放電間隙的電蝕產(chǎn)物排除不暢，同時會產(chǎn)生氣體排除液體的現(xiàn)象，造成放電加工在氣體介質(zhì)中進(jìn)行，因而大大降低加工速度。 從圖2-9可看出，峰值電流不同，最小臨界加工面積也不同。因此，確定一個具體加工對象的電參數(shù)時，首先必須根據(jù)加工面積確定工作電流，并估算所需的峰值電流。圖2-9加工面積與加工速度的關(guān)系曲線

（5）排屑條件的影響 在電火花加工過程中會不斷產(chǎn)生氣體、金屬屑末和碳黑等，如不及時排除，則加工很難穩(wěn)定地進(jìn)行。加工穩(wěn)定性不好，會使脈沖利用率降低，加工速度降低。為便于排屑，一般都采用沖油(或抽油)和電極抬起的辦法。

1)沖(抽)油壓力的影響度的關(guān)系曲線 在加工中對于工件型腔較淺或易于排屑的型腔，可以不采取任何輔助排屑措施。但對于較難排屑的加工，不沖(抽)油或沖(抽)油壓力過小，則因排屑不良產(chǎn)生的二次放電的機會明顯增多，從而導(dǎo)致加工速度下降；但若沖油壓力過大，加工速度同樣會降低。

這是因為沖油壓力過大，產(chǎn)生干擾，使加工穩(wěn)定性變差，故加工速度反而會降低。圖2-10是沖油壓力和加工速度關(guān)系曲線。 沖(抽)油的方式與沖油壓力大小應(yīng)根據(jù)實際加工情況來定。若型腔較深或加工面積較大，沖(抽)油壓力要相應(yīng)增大。

圖2-10沖油壓力和加工速度的關(guān)系曲線 2)“抬刀”對加工速度的影響 為使放電間隙中的電蝕產(chǎn)物迅速排除，除采用沖(抽)油外，還需經(jīng)常抬起電極以利于排屑。在定時“抬刀”狀態(tài)，會發(fā)生放電間隙狀況良好無需“抬刀”而電極卻照樣抬起的情況，也會出現(xiàn)當(dāng)放電間隙的電蝕產(chǎn)物積聚較多急需“抬刀”時而“抬刀”時間未到卻不“抬刀”的情況。這種多余的“抬刀”運動和未及時“抬刀”都直接降低了加工速度。為克服定時“抬刀”的缺點，目前較先進(jìn)的電火花機床都采用了自適應(yīng)“抬刀”功能。自適應(yīng)“抬刀”是根據(jù)放電間隙的狀態(tài)，決定是否“抬刀”。放電間隙狀態(tài)不好，電蝕產(chǎn)物堆積多，“抬刀”頻率自動加快；當(dāng)放電間隙狀態(tài)好，電極就少抬起或不抬。這使電蝕產(chǎn)物的產(chǎn)生與排除基本保持平衡，避免了不必要的電極抬起運動，提高了加工速度。

圖2-11為抬刀方式對加工速度的影響。由圖可知，同樣加工深度時，采用自適應(yīng)“抬刀”比定時“抬刀”需要的加工的時間短，即加工速度高。同時，采用自適應(yīng)“抬刀”，加工工件質(zhì)量好，不易出現(xiàn)拉弧燒傷。圖2-11抬刀方式對加工速度的影響

（6）電極材料和加工極性的影響在電參數(shù)選定的條件下，采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。由下圖可知，采用石墨電極，在同樣加工電流時，正極性比負(fù)極性加工速度高。

從圖2-11還可看出，在同樣加工條件和加工極性情況下，采用不同的電極材料，加工速度也不相同。例如，中等脈沖寬度、負(fù)極件加工時，石墨電極的加工速度高于銅電極的加工速度。在脈沖寬度較窄或很寬時，銅電極加工速度高于石墨電極。此外，采用石墨電極加工的最大加工速度，比用銅電極加工的最大加工速度的脈沖寬度要窄。 由上所述，電極材料對電火花加工非常重要，正確選擇電極材料是電火花加工首要考慮的問題。

（7）工件材料的影響 在同樣加工條件下，選用不同工件材料，加工速度也不同。這主要取決于工件材料的物理性能(熔點、沸點、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、熔化熱和汽化熱等)。 一般說來，工件材料的熔點、沸點越高，比熱、熔化潛熱和氣化潛熱越大，加工速度越低，即越難加工。如加工硬質(zhì)合金鋼比加工碳素鋼的速度要低40～60％。對于導(dǎo)熱系數(shù)很高的工件，雖然熔點、沸點、熔化熱和氣化熱不高，但因熱傳導(dǎo)性好，熱量散失快，加工速度也會降低。

（8）工作液的影響 在電火花加工中，工作液的種類、粘度、清潔度對加工速度有影響。就工作液的種類來說，大致順序是：高壓水>(煤油＋機油)>煤油>酒精水溶液。在電火花成形加工中，應(yīng)用最多的工作液是煤油。 2電極損耗 電極損耗是電火花成型加工中的重要工藝指標(biāo)。在生產(chǎn)中，衡量某種工具電極是否耐損耗，不只是看工具電極損耗速度vE的絕對值大小，還要看同時達(dá)到的加工速度vw，即每蝕除單位重量金屬工件時，工具相對損耗多少。因此，常用相對損耗或損耗比作為衡量工具電極耐損耗的指標(biāo)，即

影響電極損耗的因素較多，現(xiàn)總結(jié)為表2-2。表2-2影響電極損耗的因素表2-2影響電極損耗的因素三、影響電火花加工精度和表面質(zhì)量的主要因素

影響精度的因素主要有：

1.與傳統(tǒng)的機械加工一樣，機床本身的各種誤差，工件和工具電極的定位、安裝誤差都會影響到電火花加工的精度；

2.與電火花加工工藝有關(guān)的主要因素是放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定等。電火花加工時工具電極與工件之間放電間隙大小實際上是變化的，電參數(shù)對放電間隙的影響非常顯著，精加工放電間隙一般只有0.01mm（單面），而粗加工時則可達(dá)0.5mm以上。目前，電火花加工的精度為0.01~0.05mm。

四、影響粗糙度的因素主要有：

1.脈沖能量越大，加工速度越高，Ra值越大；

2.工件材料越硬、熔點越高，Ra值越小；

3.工具電極的表面粗糙度越大，工件的Ra值越大；圖2-9RC線路脈沖電源1）RC線路脈沖電源2.4電火花加工用的脈沖電源 2)閘流管脈沖電源 閘流管是一種特殊的電子管，當(dāng)對其柵極通入一脈沖信號時，便可控制管子的導(dǎo)通或截止，輸出脈沖電流。由于這種電源的電參數(shù)與加工間隙無關(guān)，故又稱為獨立式電源。閘流管脈沖電源的生產(chǎn)率較高，加工穩(wěn)定，但脈沖寬度較窄，電極損耗較大。

3)晶體管脈沖電源 晶體管脈沖電源是近年來發(fā)展起來的以晶體元件作為開關(guān)元件的用途廣泛的電火花脈沖電源，其輸出功率大，電規(guī)準(zhǔn)調(diào)節(jié)范圍廣，電極損耗小，故適應(yīng)于型孔、型腔、磨削等各種不同用途的加工。晶體管脈沖電源已越來越廣泛地應(yīng)用在電火花加工機床上。

目前普及型(經(jīng)濟型)的電火花加工機床都采用高低壓復(fù)合的晶體管脈沖電源，中、高檔電火花加工機床都采用微機數(shù)字化控制的脈沖電源，而且內(nèi)部存有電火花加工規(guī)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，可以通過微機設(shè)置和調(diào)用各擋粗、中、精加工規(guī)準(zhǔn)參數(shù)。例如漢川機床廠、日本沙迪克公司的電火花加工機床，這些加工規(guī)準(zhǔn)用C代碼(例如C320)表示和調(diào)用，三菱公司則用E代碼表示。2.5電火花加工的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類S——放電間隙（一般S=0.02~0.1mm）Vd——進(jìn)給速度；Vw——工件的蝕除速度。2.5電火花加工的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類B點為最佳放電狀態(tài)。2.5電火花加工的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分2.5電火花加工的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、電-液自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)

通過調(diào)節(jié)擋板12位置，改變A2缸中油壓P1從而調(diào)節(jié)活塞15的高度改變工具電極16的位置。2.5電火花加工的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、電-機械式自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.6電火花加工機床一、電火花加工機床結(jié)構(gòu)2.6電火花加工機床一、電火花加工機床結(jié)構(gòu)床身和支柱工作臺主軸頭附件機床主體機床控制部分工作液循環(huán)系統(tǒng)2.6電火花加工機床二、型號2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：普通電火花成型機床

型號：D7132N、40N、

50N、60N

2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：數(shù)控屏顯成型機床

型號：DK7132D、40D、

50D、63D2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：機電一體電火花成型機床

型號：DK7125ND2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：電火花高速穿孔機2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床2.6電火花加工機床四、工作液循環(huán)、過濾系統(tǒng)2.7電火花穿孔成形加工

電火花穿孔成形加工穿孔加工：各種孔的加工型腔加工：各種型腔模、形腔零件的加工2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

電火花穿孔加工一般應(yīng)用于沖裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉絲模具加工、螺紋加工等。 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(如圖所示)，單邊火花間隙值為SL，則L2=L1+2SL

2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

1．直接法 直接法是指將凸模長度適當(dāng)增加，先作為電極加工凹模，然后將端部損耗的部分去除直接成為凸模(如圖所示)。直接法加工的凹模與凸模的配合間隙靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制火花放電間隙來保證。2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

2．間接法

間接法是指在模具電火花加工中，凸模與加工凹模用的電極分開制造，首先根據(jù)凹模尺寸設(shè)計電極，然后制造電極，進(jìn)行凹模加工，再根據(jù)間隙要求來配制凸模。下圖為間接法加工凹模的過程。2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

3.混合法 混合法是指將電火花加工性能良好的電極材料與沖頭材料粘結(jié)在一起，共同用線切割或磨削成型，然后用電火花性能好的一端作為加工端，將工件反置固定，用“反打正用”的方法實行加工。2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

電火花成型加工和穿孔加工相比有下列特點：

(1)電火花成型加工為盲孔加工，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差。

(2)型腔多由球面、錐面、曲面組成，且在一個型腔內(nèi)常有各種圓角、凸臺或凹槽，有深有淺，還有各種形狀的曲面相接，輪廓形狀不同，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這就使得加工中電極的長度和型面損耗不一，故損耗規(guī)律復(fù)雜，且電極的損耗不可能由進(jìn)給實現(xiàn)補償，因此型腔加工的電極損耗較難進(jìn)行補償。

(3)材料去除量大，表面粗糙度要求嚴(yán)格。

(4)加工面積變化大，要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍相應(yīng)也大。

2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（1）單電極平動法2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（1）單電極平動法2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（2）多電極更換法2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（3）分解電極法

分解電極加工法是根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔電極和副型腔電極，分別制造。先用主型腔電極加工出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。此方法的優(yōu)點是能根據(jù)主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的加工規(guī)準(zhǔn)，有利于提高加工速度和改善加工表面質(zhì)量，同時還可簡化電極制造，便于電極修整。缺點是主型腔和副型腔間的精確定位較難解決。2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

2、型腔模加工用工具電極

（1）電極材料

2.7電火花穿孔成形加工

（2）電極設(shè)計2.7電火花穿孔成形加工

例：已知：SL=0.01mm，Hmax=0.016mm，hmax=0.008mm，試設(shè)計電極

R1-b

30-b

30-b

R2+b

100-2b

30+2b

40-2b

20

100-2bb=SL+Hmax+hmax=0.034mm2.7電火花穿孔成形加工

習(xí)題：已知：R=15，SL=0.01mm，Hmax=0.016mm，hmax=0.008mm，試設(shè)計電極2.7電火花穿孔成形加工

（2）電極設(shè)計電極總高度H=l+L2.7電火花穿孔成形加工

（3）電極的制造常用的電極制造方法有：

1)切削加工過去常見的切削加工有銑、車、平面和圓柱磨削等方法。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，目前經(jīng)常采用數(shù)控銑床(加工中心)制造電極。數(shù)控銑削加工電極不僅能加工精度高、形狀復(fù)雜的電極，而且速度快。石墨材料加工時容易碎裂、粉末飛揚，所以在加工前需將石墨放在工作液中浸泡2～3天，這樣可以有效減少崩角及粉末飛揚。紫銅材料切削較困難，為了達(dá)到較好的表面粗糙度，經(jīng)常在切削加工后進(jìn)行研磨拋光加工。2.7電火花穿孔成形加工

在用混合法穿孔加工沖模的凹模時，為了縮短電極和凸模的制造周期，保證電極與凸模的輪廓一致，通常采用電極與凸模聯(lián)合成型磨削的方法。這種方法的電極材料大多數(shù)選用鑄鐵和鋼。當(dāng)電極材料為鑄鐵時，電極與凸模常用環(huán)氧樹脂等材料膠合在一起，如圖所示。對于截面積較小的工件，由于不易粘牢，為了防止在磨削過程中發(fā)生電極或凸模脫落，可采用錫焊或機械方法使電極與凸模連接在一起。當(dāng)電極材料為鋼時，可把凸模加長些，將其做電極，即把電極和凸模做成一個整體。 2)線切割加工 除用機械方法制造電極以外，在比較特殊需要的場合下也可用線切割加工電極，即適用于形狀特別復(fù)雜，用機械加工方法無法勝任或很難保證精度的情況。 圖4-23所示的電極，在用機械加工方法制造時，通常是把電極分成四部分來加工，然后再鑲拼成一個整體，如圖4-23(a)所示。由于分塊加工中產(chǎn)生的誤差及拼合時的接縫間隙和位置精度的影響，使電極產(chǎn)生一定的