电火花加工论文.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电火花加工论文.精品文档.电火花加工技术论文学院：黄河科技学院 学号：1303050004班级：13机电专升本 姓名： 李佳颖 电火花加工技术在模具行业应用摘要：当今世界，日新月异，各行各业都发展很快。其中材料科学的发展和机械行业的发展尤为迅速，这两个行业的联系也越来越紧密。其中，一个很具体的表现就是随着材料科学的发展与进步，为了满足一些特殊情况的需要，一大批具有高强度、高硬度、高韧性、高脆性、能耐高温等特殊性能的模具材料相继产生，从而给传统的带来了许多新的困难与问题，用传统的加工方法难以再满足要求。如对具有复杂结构的工件，如复杂的型腔，凹模

2、型孔的模具采用传统的切削方法就往往很难实现，因而人们在生产中研究出了一些新的方法，并有一些已经被广泛应用。其中，电火花加工加工方法就是其中之一，其在模具制造工业中被广泛应用于型孔及型腔的加工。关键字：电火花 应用 加工引言 在模具工业技术快速发展的新形势下，电火花加工是当前模具加工的重要方法之一，并有着其它加工方法无可替代的优点。电火花加工技术已取得了突破性的进展。它是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。对于为寻求向客户在较短的交货时间以较低的价格提供较高质量的产品的模具生产商来说，电火花加工自动化是一个很有吸引力的。选择电火花加工技术作为特种加工领域的一门重要技术，本文从电火花加工技术发

3、展的基本现状、电火花的基本原理、特点、电火花加工的操作过程、电火花加工新技术的发展等五个方面入手如实论述。一 加工原理及原理图加工原理：电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.010.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10107Wmm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电

4、结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。二 电火花加工发展历程 电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，以为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。当人们掌握了它的规律之后，便创造条

5、件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。研究结果表明，当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。在中国电火花加工技术起步稍晚。根据中国的国情，实现电火花加工技术的原始创新是很困难的，只能采取引进消

6、化吸收再创新的策略，因为这套系统集成了很多学科领域的知识，如计算机的软硬件、微电子、数控、电力半导体、机械技术、电气技术等，是多方面、多学科集成的产品，是比较复杂的高科技产品。国内现在显然还没有一个能够独立进行原始创新的团队，因此注定要经历一个长时间痛苦的积淀过程，所以我认为中国的电火花技术创新之路别无选择。政府也越来越认识到高校已经不再是创新的主战场，必须依托企业才能实现。制造业是一个传统行业。一个国家的发展终归要落脚于制造业，因此作为基础工业，制造业必定拥有永久的生命力，而电加工行业也不例外。随着各项技术的不断发展，电加工技术也在进步，至于一项技术能够发展多久，也要看这个行业中的人怎样去尽

7、心敬业、钻研并推进它。众所周知，模具也是一个国家发展的基础行业，许多批量生产的产品都离不开模具，而电火花加工是制造模具的最主要技术之一。电火花加工仿形逼真以柔克刚，只要是导电的材料均可加工，而不受硬度、脆性、粘性等材料特性的限制，这是其他加工方法无法比拟的。电火花加工的另一个特点是可进行精密微细加工，微小孔、异型腔等的微细加工是其他设备无法替代的。这些特点决从技术发展过程来看，电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。控制系统也越来越复杂，从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。20世纪90年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引

8、进。后来国内发展大概经历了以下几个阶段：首先制造主机，也就是机械部分，相对较为简单；此后是数控系统部分，可以理解为引进；之后是整个电源，是消化阶段。经历这三个阶段之后是吸收，最后是再创新。对电火花加工而言，最核心的部分就是数控系统部分，当然花费的精力也最多。我认为电火花成形机下一步的发展空间在精密微细和特殊材料两个方面。特殊材料（如航空航天领域用的材料）专机，窄槽窄缝、异型腔的加工，精密模具等领域都是发展重点。在精加工方面，曾经有过高速铣要代替电火花的传言，现在证明这是不现实的。现在粗加工、大电流的火花机又有回头的趋势，在家电、汽车很多行业中应用。人类新开发出来的导电的特殊材料都可进行放电加工

9、，而高速铣通常很难实现。精密微细加工比如喷丝板等微小型零件都离不开电火花加工；航空航天领域中很多零部件需要多轴联动电火花加工。我们国家在专用机型上有创新的能力，有很大的空间。三 电火花加工特点： 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，材料受热影响范围校 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校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.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

10、。四 电火花加工的主要用途:1制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。 2.加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。3.在金属板材上切割出零件。 4.加工窄缝。5.磨削平面和圆面。 6.其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。五 电火花加工分类按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工；利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；用于加工螺纹

11、环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。 电火花线切割加工：电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM），有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。加工原理工件安装在工作台上，工作台通常由X轴和Y 轴电动机驱动（见图）。工具电极（电极丝）为直径0.02加工原理0.3毫米的金属丝,由走丝系统带动电极丝沿其轴向移动。走丝方式有两种：高速走丝，速度为910米秒，采用钼丝作电极丝,可循环反复使用；低速走

12、丝，速度小于10米分，电极丝采用铜丝，只使用一次。脉冲电源加在工件与电极丝之间，一般工件接正极，电极丝接负极。工件与电极丝之间用喷嘴喷入工作液(乳化液、去离子水等)。控制系统根据预先输入的工作程序输出相应的信息，使工作台作相应的移动，工件与电极丝靠近。当两者接近到适当距离时(一般为0.010.04毫米)便产生火花放电，蚀除金属。金属被蚀除后工件与电极丝之间的距离加大，控制系统根据这一距离的大小和预先输入的程序，不断地发出进给信号，使加工过程持续进行。 电火花加工的特点电火花线切割加工除具有电火花加工的基本特点外，还有一些其他特点：不需要制造形状复杂的工具电极，就能加工出以直线为母线的任何二维曲

13、面。能切割0.05毫米左右的窄缝。加工中并不把全部多余材料加工成为废屑，提高了能量和材料的利用率。在电极丝不循环使用的低速走丝电火花线切割加工中，由于电极丝不断更新，有利于提高加工精度和减少表面粗糙度。电火花线切割能达到的切割效率一般为2060毫米2分，最高可达300毫米2分；加工精度一般为0.010.02毫米,最高可达0.004毫米；表面粗糙度一般为R2.51.25微米,最高可达R0.63微米；切割厚度一般为4060毫米，最厚可达600毫米。 电火花线切割加工主要用于（1）模具加工（2）电火花成型加工用电级的加工（3） 直纹曲面的加工（4）各种零件的加工六 电火花加工技术在模具加工中的应用由

14、于模具工业的迅速发展，为了满足一些特殊情况的需要，一大批具有高强度、高硬度、高韧性、高脆性、能耐高温等特殊性能的模具材料相继产生，从而给传统的金属切削加工带来了许多新的困难与问题，用传统的加工方法难以再满足要求，这时，电火花加工技术就被广泛应用与模具加工。随着电火花加工技术运用于模具工业，对传统的模具加工工艺产生了很大的影响，改变了模具加工工艺流程。常规的加工方法是在退火后进行铣削加工；然后进行热处理、磨削或电火花加工；最后手工打磨、抛光，加工周期很长。冲模时常因淬火变形或开裂而导致报废。而电火花加工技术可以加工淬火后的模板，避免热变形弊病和镶拼结构，既简化了模具结构，又能提高模具强度与寿命。

15、电火花改性技术在模具表面有很大的应用，为改进模具表面的质量，利用电火花脉冲放电产生高温的工作原理，用硬质合金如YG8等做电极材料，将硬质合金材料熔渗到模具及易损件的工作面上，形成一层高硬度、高强度、高耐磨、高耐温、又不剥离的硬质白色合金强化层，改变表面的物理、化学性能，是对模具进行表面处理非常有效的方法。电火花强化层是电极和工件材料在放电的瞬间在高温高压条件下重新合金化，而形成的新合金层，不是电极材料简单的涂覆和堆积。合金层与基体金属之间具有氮元素等的扩散层，与基体结合牢固，极耐冲击。强化处理时，由于放电时间很短，放电点的面积又很小，放电的热作用只发生在工件表面的微小区域，而整个工件仍处于常温

16、状态或升温较低，工件处于冷态，时间短，不会产生退火或热变形。电火花改性是在空气或液体介质中进行的。它既可以作用在零件的局部表面，也可对一般几何形状的平面或曲面进行改性，比如刀具、模具、机械零件等。电极材料可以根据用途自由选择，在修复己磨损的机器零件时，可采用碳元素、紫铜、黄铜等材料作为电极，这些材料来源比较广，而且材料消耗量也很少。可通过对电气参数的调节和改性时间的控制来获得不同厚度和表面粗糙度的改性层。操作方法容易掌握，不需要技术等级高的操作人员。它可以用少量材料起到大量、昂贵的整体材料难以达到的效果，既能提高产品的硬度、耐磨性及高温红硬性等性能，显著提高产品的使用寿命，又能大大减少贵重材料

17、的消耗，降低生产或维修成本。七 机床性能特征 1.自适应放电加工控制 2.定时高速抬刀和抬刀高度控制 3.主轴定点控制、放电间隙检测 4.油位控制 5.防火控制 6.自动报警安全装置 7.防积碳功能 8.CNC系统，触摸屏输入，手控盒操作。 9.工件在机自动测量 10.超精面加工 11.超精边加工 12.X、Y、Z轴进口松下伺服系统。 13.不锈钢材料耐磨包边设计 14.最小电极损耗0.10% 15.最佳表面粗糙度Ra0.2um 16.最高生产效率500 mm3/min（标配）1000 mm3/min（选配） 17.最小驱动单位1um 其基本物理原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被

18、电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。 电火花机床组成特性 机床特性： 机床主轴采用各种名牌线性滑轨，行程流畅。 XY 滑轨采用

19、 V 型与平面设计，并使用 TURCITE-B 耐磨片于重压下滑动轻巧、精度特佳。 XY 轴均采用滚珠螺杆，传动轻巧，使用方便。 主轴管为高级合金钢，精度加工，确保最佳加工精度。八 电火花加工的质量控制1)影响材料放电腐蚀的主要因素：1、极性效应2、电参数对电蚀量的影响3、金属材料热学常数对电蚀量的影响4、工作液对电蚀量的影响5、其它因素2)电火花加工的加工速度和工具的损耗速度：1、加工速度2、工具相对损耗（1）极性选择（2） 吸附效应（3）传热效应 （4）材料选择3)影响加工精度的主要因素（1）放电间隙。（2）工具电极损耗及稳定性。4)电火花加工的表面质量:1、表面粗糙度；2、表面变质层；（

20、1）熔化凝固层。（2）热影响区。（3）显微裂纹。3、表面力学性能（硬度、耐磨性、残余应力、耐疲劳性能）.九 总结总之，电火花加工作为一门新型的加工技术，在未来定会占有一席之地。因其能源为电能，比起以煤炭，天然气，石油等难以再生资源为能源的生产设备来说无疑是一种优势！十 参考文献：1 赵万生，等。特种加工技术M.北京:高等教育出版社,2001.2 张辽远,等。现代加工技术M.北京:机械工业出版社,2008.7 3 张学仁,等。数控电火花线切割加工技术 J. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,2000.4 金涤尘、宋放之，等。现代模具制造技术.机械工业出版社,2001.025 狄士春、王弢、赵万生、于滨，等。航空精密制造技术 哈尔滨工业大学出版社,2002致谢6 于云霞，等。微细电火花加工技术的最新进展及应用实例电加工与模具，2003047 高智宏，高上品。微细电火花加工的应用机电一体化，2003048 曹凤国，桂小波。大面积复合片电火花加工高效节能脉冲电源的研究金刚石与磨料磨具工程，