电火花加工的基本原理.pptx
电火花加工的基本原理教学目的1、重点掌握电火花加工的物理本质；2、掌握电火花线切割、成形加工的异同点。3、熟悉电火花加工的特点及其适用范围；第1页/共27页1 1、原理：、原理：电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining）简称EDM 电火花加工是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花电火花加工是在加工过程中，使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、瞬时产生的高温把工件材料蚀除下来的加工方法。放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把工件材料蚀除下来的加工方法。一、电火花加工的物理本质第2页/共27页 它是在加工过程中,使工具电极与工件电极互相靠近时极间不断产生脉冲性的火花放电,靠放电时产生的局部、瞬时的高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。动画第3页/共27页 如左图a所示，工具电极与工件缓缓靠近，极间的电场强度增大，由于两电极的微观表面是凹凸不平的，所以在两极间距离最近的A、B处电场强度最大。2、电火花加工中金属的蚀除过程（1）极间介质的电离、击穿，形成放电通道。第4页/共27页 工具电极与工件之间充满了液体介质，其中不可避免的含有杂质及自由电子，在强大的电场作用下形成带电粒子，电场强度越大，带电粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。第5页/共27页（2）电极材料的熔化、气化热膨胀）电极材料的熔化、气化热膨胀 如左图所示，液体介质被电离、击穿,形成放电通道后,大量高速运动的带正电和负电的粒子以及中型粒子相互碰撞,产生大量热能,使通道温度升高,通道中心温度可达到10000摄氏度以上。第6页/共27页 由于放电开始阶段通道截面很小，通道高温首先使工作液汽化,进而气化,而通道内由高温热膨胀形成的压力高达几万帕,高温高压的放电通道急速扩展,使两电极表面的金属材料开始融化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸汽瞬间体积猛增。第7页/共27页（3）电极材料的抛出）电极材料的抛出 如左图所示，放电通道中心的压力最高，工作液和金属汽化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛到工作液中。加工中看到的桔红色火花就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。第8页/共27页（4）极间介质的消电离）极间介质的消电离 因此为了保证电火花加工过程的正常进行,在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排除,恢复放电通道的绝缘性,使工作液介质消电离。在电火花放电加工过程中产生的电蚀产物如果来不及排除和扩散，那么产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解,结碳,使加工无法进行,并烧坏电极。第9页/共27页 上述步骤在一秒中约数千次数万次的往复式进行，即单个脉冲放电结束，工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近的或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。第10页/共27页 所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐积累而去除金属的加工方式。当以相当高的频率连续不断的放电，工件不断的被蚀除，故工件加工表面将由无数个互相重叠的小凹坑组成，如下图所示：第11页/共27页 实际上,电火花加工的过程远比上述复杂,它是电力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。到目前为止,人们对电火花加工过程的了解还非常有限,需要进一步研究。第12页/共27页二、电火花加工的特点1、脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件，不受材料硬度影响不受热处理状况影响。2、脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。第13页/共27页3、加工时工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小，工具电极材料不需比工件材料硬，因此工具电极制造容易。4、直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化。5、可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。第14页/共27页三、比较电火花成型加工、电火花线切割加工的异同点1、共同特点（1）加工原理相同，加工中不存在显著的机械切削力，工具电极的材料与工件材料的硬度无关。（2）二者的生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。第15页/共27页(3)最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。第16页/共27页2 2、不同特点、不同特点（1 1）电火花电火花加工是将电极形状复制到工件上的工艺方法，可加工通孔（穿加工是将电极形状复制到工件上的工艺方法，可加工通孔（穿孔加工）和盲孔（成型加工）孔加工）和盲孔（成型加工）第17页/共27页 线切割用金属丝做电极，切割成型的一种工艺方法。第18页/共27页（2 2）电火花电火花加工必须先加工出与产品形状相似的成型电极；加工必须先加工出与产品形状相似的成型电极；线切割线切割加工是用细金属导线做电极。通过工作台按给定的控制程序移加工是用细金属导线做电极。通过工作台按给定的控制程序移动而合成的，只对工件进行轮廓图形加工，余料仍然可以利用。动而合成的，只对工件进行轮廓图形加工，余料仍然可以利用。第19页/共27页第20页/共27页（3 3）电火花电火花加工中电极相对静止，易损耗，故通常采用多个电极加工；加工中电极相对静止，易损耗，故通常采用多个电极加工；线切割线切割加工中由于电极丝连续移动使新的电极丝不断的补充和替加工中由于电极丝连续移动使新的电极丝不断的补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的影响。影响。第21页/共27页（4 4）电火花电火花加工可以加工通孔、盲孔，特别适宜加工形状复杂的塑料模具加工可以加工通孔、盲孔，特别适宜加工形状复杂的塑料模具等零件的型腔、刻字及花纹等；等零件的型腔、刻字及花纹等；线切割线切割加工只能加工通孔，能方便的加工出小孔、形状复杂的窄缝及加工只能加工通孔，能方便的加工出小孔、形状复杂的窄缝及各种形状复杂的零件。各种形状复杂的零件。第22页/共27页四、适合电火花加工的零件四、适合电火花加工的零件1 1、线切割加工的适用范围、线切割加工的适用范围（1 1）加工模具）加工模具 各种形状的冲模以及带锥度的挤压模、粉末冶金模、弯曲模等。各种形状的冲模以及带锥度的挤压模、粉末冶金模、弯曲模等。（2 2）加工电火花成形加工用的电极）加工电火花成形加工用的电极 一一般般穿穿孔孔加加工工用用的的电电极极以以及及带带锥锥度度型型腔腔加加工工用用的的电电极极，以以及及铜铜钨钨、银银钨钨合合金金之之类类的的电电极极材材料料，用用线线切切割割加工特别经济，加工特别经济，第23页/共27页 同时也适用于加工微细复杂形状的电极。同时也适用于加工微细复杂形状的电极。（3 3）加工零件）加工零件 在试制新产品时，用线切割在坯料上直接割出零件，例如试制切割特殊微电机硅钢片定转子铁心，由于在试制新产品时，用线切割在坯料上直接割出零件，例如试制切割特殊微电机硅钢片定转子铁心，由于不需另行制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。不需另行制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。第24页/共27页2 2、电火花成形加工的应用范围、电火花成形加工的应用范围 （1 1）高硬度零件加工）高硬度零件加工（2 2）型腔尖角部位加工）型腔尖角部位加工（3 3）模具上的筋加工）模具上的筋加工（4 4）深腔部位的加工）深腔部位的加工（5 5）小孔加工）小孔加工（6 6）表面处理）表面处理第25页/共27页小 结 通过本次课使大家能够重点掌握电火花加工的物理本质及其特点，并且了解电火花加工的适用范围。第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页
