第1章 电火花加工

1精密微细小孔零件的电火花加工浅型腔花纹模的电火花加工E形封口环境模具的电火花加工2知识目标1．理解电火花加工方法的原理与特点；2．了解电火花加工方法的分类；3．掌握电火花加工方法的基本工艺规律。3技能目标1．熟悉电火花加工机床的组成及各部分功用；2．掌握电火花加工的应用。4一、电火花加工的基本原理及机理1.电火花加工的基本原理电火花加工又称为放电加工（electricaldischargemachining，EDM），其加工过程与传统的机械加工完全不同。电火花加工的基本原理是利用工具和工件（正、负电极）之间产生脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求。5一、电火花加工的基本原理及机理利用电腐蚀现象加工的条件（1）工具电极和工件被加工表面之间应保持一定的放电间隙。（2）（3）火花放电必须在有一定绝缘性能的工作介质中进行。火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，而不是持续电弧放电。6一、电火花加工的基本原理及机理电火花加工系统原理示意图1—工件；2—脉冲电源；3—自动进给调节装置；4—工具电极；5—工作液；6—过滤器；7—工作液泵7一、电火花加工的基本原理及机理2.电火花加工的机理极间介质的消电离1）2）3）4）介质热分解，电极材料熔化、汽化和热膨胀蚀除产物的抛出极间介质的电离、击穿和放电通道的形成8一、电火花加工的基本原理及机理电火花加工的整个过程9二、电火花加工的特点及分类1.电火花加工的特点（1）电火花加工适用于任何难切削材料的加工，如航天、航空领域的发动机零件，蜂窝密封结构件，深窄槽及狭缝等的加工，特别适宜加工低刚度、薄壁工件，异形孔以及形状复杂的型腔模具、弯曲孔等。10二、电火花加工的特点及分类（2）电火花加工时，工具电极与工件并不直接接触，两者之间宏观作用力极小，工具电极不必比工件材料硬，因此工具电极制造容易。（3）电火花可以加工特殊及复杂形状的零件或表面。（4）电火花加工直接利用电能，因而易于实现加工过程的自动控制及无人操作，可以减少机械加工工序，缩短加工周期，降低劳动强度，并且使用、维护方便。11二、电火花加工的特点及分类2.电火花加工工艺方法的分类12二、电火花加工的特点及分类13拓展提高1.HCD300K型机床简介HCD300K型机床是一种中等规格的高精密特种加工机床，它兼备国内外同类机床的特点，是以用户的实际需要为目的设计开发的一种结构新颖、性能可靠的精密电火花成形机床，具有造型美观、操作方便、附件齐全等特点。14拓展提高HCD300K型机床152.HCD300K型机床的主要规格及技术参数拓展提高16拓展提高17一、电火花加工的工艺规律1.电火花加工的常用术语1）工具电极2）放电间隙3）脉冲宽度4）脉冲间隔5）放电时间6）击穿延时7）脉冲周期8）脉冲频率9）有效脉冲频率18一、电火花加工的工艺规律10）脉冲利用率11）脉宽系数12）占空比13）峰值电压14）火花维持电压15）加工电压16）加工电流17）短路电流18）峰值电流19）短路峰值电流19一、电火花加工的工艺规律脉冲参数与脉冲电压、电流波形20一、电火花加工的工艺规律2.影响材料放电腐蚀的主要因素5）其他因素1）极性效应4）工作液2）电参数3）金属材料热学常数21一、电火花加工的工艺规律3.电火花加工速度的影响因素提高脉冲频率，可通过减小脉冲停歇时间实现，但脉冲停歇时间过短会使加工区工作液来不及消电离和排除电蚀产物及气泡，阻碍恢复其介电性能，以致形成破坏性的稳定电弧放电，使电火花加工过程不能正常进行。增加单个脉冲能量主要靠加大脉冲电流和增加脉冲宽度实现。单个脉冲能量的增加可以提高加工速度，但同时会使表面质量变差、降低加工精度，因此一般只用于粗加工和半精加工的场合。合理选用电极材料、电参数和工作液，改善工作液的循环过滤方式等可以提高有效脉冲利用率，达到增大工艺系数的目的，以加快加工速度。另外，工件的加工面积、加工极性、排屑条件等都将对加工速度有一定的影响。22一、电火花加工的工艺规律4.影响工具电极相对损耗的主要因素极性效应吸附效应AB材料的选择D传热效应C23一、电火花加工的工艺规律24一、电火花加工的工艺规律5.影响加工精度的主要因素放电间隙的大小及其一致性二次放电工具电极的损耗1）3）2）25一、电火花加工的工艺规律6.电火花加工表面质量及其影响因素2）表面变质层3）表面力学性能1）表面粗糙度26二、电火花加工机床八轴数控叶片小孔高速电火花加工专用设备27二、电火花加工机床电火花加工机床28二、电火花加工机床1.电火花加工机床主体1）结构形式电火花加工机床结构示意图29二、电火花加工机床2）机床主体组成30二、电火花加工机床2.脉冲电源脉冲电源是电火花加工机床的重要组成部分，其作用是将50Hz、220V或380V的交流工频电流转换为电火花加工所需要的频率较高的单向电脉冲，提供极间产生火花放电的能量。31二、电火花加工机床1）弛张式脉冲电源（1）RC线路脉冲电源（2）RLC线路脉冲电源32二、电火花加工机床2）独立式脉冲电源（1）晶闸管式脉冲电源（2）晶体管式脉冲电源33二、电火花加工机床3.自动进给调节系统1）自动进给调节系统的功用与特点（1）（2）（3）•有较广的速度调节跟踪范围•有足够的灵敏度和快速性•有必要的稳定性（4）•要求自动进给调节系统的体积要小、结构要简单可靠及维修操作要方便等34二、电火花加工机床2）自动进给调节系统的组成自动进给调节系统的基本组成框图35二、电火花加工机床70%（3）（2）（1）（4）测量环节比较环节放大驱动环节执行机构36二、电火花加工机床3）自动进给调节系统的种类（2）步进电动机（1）电液压式（5）交流伺服电动机（3）宽调速力矩电动机（6）直线电动机（4）直流伺服电动机37二、电火花加工机床4.工作液循环过滤系统工作液循环系统油路图1—粗过滤器；2—单向阀；3—油泵；4—电极；5—压力表；6—溢流安全阀；7—精过滤器；8—冲油压力表；9—补油阀；10—压力调节阀；11—抽油压力表；12—射流抽吸管；13—冲油选择阀38二、电火花加工机床5.工具电极1）工具电极的材料电火花加工常用工具电极材料的性能39二、电火花加工机床2）工具电极的结构（1）整体式电极（2）组合式电极（3）镶拼式电极40二、电火花加工机床阶梯式整体电极41二、电火花加工机床镶拼式电极组合式电极42二、电火花加工机床3）工具电极的尺寸工具电极的长度取决于被加工零件的结构形式、型孔或型腔的复杂程度、加工深度、电极使用次数、装夹形式及电极工艺等一系列因素。即：t1)K-0.8)(n~(0.4lhKLt43拓展提高喷嘴-挡板式电液压自动调节系统工作原理1—液压箱；2—溢流阀；3—叶片液压泵；4—电动机；5，13—压力表；6—滤油器；7—8—喷嘴；9—10—动圈；11—静圈；12—挡板；14—液压缸；15—16—工具电极；17—工件1.电-液自动进给调节系统44拓展提高2.电-机械式自动进给调节系统步进电动机自动进给调节系统的原理框图45一、电火花穿孔成形加工1.冲模的电火花加工2.小孔的电火花加工46一、电火花穿孔成形加工电火花反拷加工制造异形电极示意图电火花高速小孔加工原理示意图1—管电极；2—导向器；3—工件47二、型腔模的电火花加工1.加工工艺1）2）3）•单电极平动法•多电极更换法•分解电极加工法48二、型腔模的电火花加工2.工具电极目前在型腔加工中工具电极材料多采用纯铜和石墨两种。它们的共同优点是损耗小，生产率高，加工稳定性好。型腔加工中常用的工具电极结构形式有整体式、镶拼式、组合式等几种。49二、型腔模的电火花加工3.电规准电规准的选择与转换主要是根据模具要求和加工方法来定。粗加工时，要求生产率高和工具损耗小，应首先选择宽脉冲，其次选择大电流。50拓展提高1.伺服电动机电控失灵1）电动机停转3）加工状态不稳定2）电动机单方向运行51拓展提高2.排除主轴头电控失灵的一般方法4）电阻检查3）电压追踪检查2）注意指示器件与仪表的工作状态1）元器件损坏性故障52拓展提高3.电火花加工中的不正常现象电极损耗过大。1）2）3）加工过程不稳定加工极不稳定，火花颜色异常，冒白烟53