电火花加工又称放电加工(Electrical Discharge Machining,简称EDM),是一种利用电、热能量进行加工的方法。加工过程中,工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电。靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。因放电过程可见到火花,故称之为电火花加工。日、英、美称之为放电加工,苏联称电蚀加工。 第一节 电火花加工的基本原理和分类 一、电火花加工的基本原理和设备组成 1.原理 在绝缘工作液中工具和工件(正、负电极)之间脉冲式火化放电局部、瞬时产生高温,使工件表面的金属熔化、气化、抛离工件表面。利用这一电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。 2.电火花用于尺寸加工的条件 (a)工具和工件之间保持适当的距离。 这一间隙随加工条件面定,通常约为几微米至几百微米。 间隙过大.极问电压不能击穿极间介质,因而不会产生火花放电。间隙过小,很容易形成短路接触,同样也不能产生火花放电。在电火花加工过程中必须具有工具电极的自动进给和调节装置。 (b)电火花放电瞬时的脉冲性放电。 放电延续一段时间后,需停歇一段时间,放电延续时间一般为l-1000微秒。 目的是使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分,把每一次放电蚀除点分别局限在很小的范围内。避免持续电弧放电烧伤表面无法用作尺寸加工。为此,电火花加工必需采用脉冲电源。图示为脉冲电源的空载电压波形,ti为脉冲宽度(高电平出),to为脉冲间隔(低电平处),ui为空载电压或脉冲峰值电压。 (c) 加工必须在介质中进行。 例如煤油、皂化液或去离子水等。它们必须具有较高的绝缘强度,以利于产生脉冲性的火花放电。同时,液体介质还能把电火花加工过程中产生的金属小屑、碳黑等电蚀产物在放电间隙中悬浮排除出去,并且对电极和工件表面有较好的冷却作用。 为了满足以上条件,电火花加工设备由以下几个部分组成。 3.设备组成 a. 脉冲电源 b. 间隙自动调节器 c. 机床本体 d. 工作液及其循环过滤装置 二、电火花加工的特点及其应用 优点: 1. 非接触加工;只有工具和工件间的间隙合适,才能进行火花放电加工。 2. 可以‘以柔克刚’; 由于加工过程中材料的去除是靠放电时的电热作用实现的,材料的可加工性能主要取决于材料的导电性和热学特性,如熔点\沸点\比热容\热导率等,而几乎和材料的硬度强度等力学特性无关,这样就突破了传统切削加工对刀具的限制,实现用软的工具加工硬的工件,甚至可以加工象聚晶金刚石、立方碳化硼等超硬材料。目前多采用紫铜或石墨材料制作工具电极,较容易加工。 3. 可以加工特殊及复杂形状零件;由于加工中工具电极和工件不直接接触,没有机械加工宏观的切削力,因此适宜加工低刚度 和作微细加工.由于可以简单的将工具电极的形状复印到工件上,因此适合于复杂表面形状工件的加工,如复杂型腔. 4. 脉冲参数可在较大范围内调节,同一台机床完成粗、精加工; 5. 直接利用电能,便于实现自动化。 缺点: 1. 主要加工金属导电材料;在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料。 2. 加工速度慢;因此通常安排工艺时多采用切削加工去除大部分余量,然后再进行电火花加工以提高生产率。 3. 存在电极损耗;电极损耗主要集中在尖角或底面,影响成型精度。 4. 有最小圆角限制。同样由于放电间隙的存在,在加工过程中将产生圆角。 电火花加工因其具有传统切削加工无法比拟的优点,其应用领域日益扩大,广泛应用于机械特别是模具加工,宇航、航空航天、电子等行业。 电火花加工的分类 1. 电火花成型加工 2. 电火花线切割 3. 电火花成型磨削 4. 电火花高速小孔加工 5.电火花同步共轭回转加工 6. 电火花表面强化、刻字 |