电火花成形加工的基本原理

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1、第4章模具成型表面的电火花加工教学内容及达到要求电火花加工又称电蚀加工，主要包括电火花成形加工;线切割加工;电火花成形磨削加工;电火花刻字;电火花表面强化等工艺方法。在模具加工中主要使用:电火花成形加工和电火花线切割加工。4.1电火花成形加工的基本原理4.4.1基本原理液体介质中进行，自动进给调节装置使工件与工具电极之间保持适当的放电间隙，当在电极和工件之间施加很强的脉冲电压（使间隙中液体介质被击穿的电压）时，就会击穿介质绝缘强度最低处（间隙最小处）形成瞬间火花放电，电流密度很大，放电区能量高度集中，瞬时温度达10000－12000℃，工件和电极表面金

2、属放电点就被熔化，甚至汽化而被蒸发。这些熔化或汽化的金属在电、热、流体、化学等各种力的作用下被抛入工作液中冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，使电极和工件表面形成一个个微小的凹坑，同时放电过程中，电压又随之迅速降为零，介质绝缘性能恢复，等待下一次放电。如此反复，电极不断下降，工件不断被蚀除，最后就在工件上复制出了电极形状型腔内形，达到成形加工的目的。所以，电火花加工就是不断放电腐蚀金属的过程。由此可见，电火花成形设备必须符合以下条件：①电极与工件必须保持一定的间隙，并可以自动调节。②放电的电流密度要足够高，使放电点的能量足以熔化和汽化金属，（

3、106－108A/cm2）③放电应该是瞬时脉冲性的。④每次放电后，能及时消除电离和恢复介质绝缘性能，并迅速将电蚀物带离极间间隙。常用的绝缘介质：煤油、皂化液和去离子水等。从电火花成形的机理分析，一次放电的过程必须进行如下4个阶段:⑴极间介质的电离、击穿和放电通道的形成⑵能量转换：击穿通道形成后，电流快速增加，电子高速流动，相互碰撞产生高温热源，介质热分解，材料熔化或汽化并受热膨胀，产生微爆炸现象。⑶电极与工件材料被抛出瞬时高温引发的微爆炸产生很高的瞬时压力，将熔化的材料抛向工作液，迅速冷却为微小颗粒，表面留下凹坑。⑷极间介质消电离放电结束，通道中的带电

4、粒子复合为中性粒子，介质恢复绝缘强度。必须有一定的脉冲间隔。4.4.2电火花成形加工的特点和应用范围与普通机械加工相比有如下特点：①以柔克钢，可以加工各种硬材料，电极材料不受工件材料的影响。②不产生切削力，电极和工件都不会产生变形。③调节脉冲参数，可以进行粗加工、精加工和精微加工。④易于实现自动控制和自动化。电火花主要应用于模具加工，加工范围主要有：①穿孔加工，加工模具中的各种异形孔和微形孔；②型腔加工；③强化金属表面，凸凹模刃口④磨削平面或圆柱面。4.3.3电火花成形设备机床的组成：机床主体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤循环系统、机床附件等

5、组成。1、机床主体主轴头、床身、立柱、工作台和工作液槽等组成。主轴头由进给系统、导向机构、电极夹具和调节机构组成，是关键部件。2、脉冲电源（脉冲发生器）调节电流辐值、脉宽和脉冲间歇等参数，满足粗、中、精加工的需要。3、自动进给调节系统确保电极和工件之间在加工过程中始终保持一定的放电间隙。自动补偿间隙的大小。4、工作液循环过滤系统起到不断排除电蚀物，提高加工精度的作用。过滤方法：自然沉淀法、静电过滤法、离心过滤法和介质过滤法－常用方法循环方法：抽油式、冲油式二种。（如图）5、机床附件①平动头：主要用于型腔的加工②电极夹具：可以调节于主轴的垂直度。4.4.

6、4影响电火花加工速度的基本因素1、极性效应在电火花加工中，正极和负极的表面都会受到电蚀，但蚀除量是不相等的，不同的材料由于导电性能的不同，蚀除量也不同，称为极性效应。◆采用短脉冲加工时，电子轰击作用大于离子，正极的蚀除量较大，工件接正极，称为正极性加工。◆采用宽脉冲加工时，负极蚀除量大于正极，工件应接负极。称为负极性加工。正极加工一般用于精加工，负极加工一般用于粗加工和中精度加工。极性效应解决了电极损耗问题。2、脉冲参数对电蚀量的影响脉冲量愈大，蚀除量就愈大。单位时间内，正极或负极的总蚀除量：Q＝qtf＝kwft其中：q－正极或负极单个脉冲的蚀除量（g

7、或mm3）f－脉冲频率（Hz）k－与电极材料、脉冲参数、工作液有关的系数。（正负极不同）w－单个脉冲能量（J）w≈放电时间内平均放电压u×平均电流i×放电时间te3、脉冲宽度对蚀除量的影响每一种材料都有一个最大值（如图）4、材料的热力学性能对蚀除量的影响电火花加工是依靠放电产生的热来蚀除材料的，材料的热力学常数会有影响，如熔点高，蚀除困难，导热系数大，散热快也会降低蚀除量。图5－11小结：本节主要介绍电火花成形加工的基本原理、电火花加工的特点和应用范围、电火花设备的基本构造和影响电火花加工速度的主要因素。作业：P132-1,-3