精密加工第3章电火花加工优秀PPT.ppt

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1、精密加工第3章电火花加工第一页，本课件共有92页精密与特种加工精密与特种加工第第3 3章章 电火花加工电火花加工3.13.1 概述概述3.2 3.2 电火花加工原理电火花加工原理3.3 3.3 电火花加工机床电火花加工机床3.4 3.4 电火花加工的应用电火花加工的应用第二页，本课件共有92页第第3章章 电火花加工电火花加工3.13.1 概述概述Introduction第三页，本课件共有92页电电火火花花加加工工称称放放电电加加工工(Electrical Discharge Machining简简称称EDM)。什么叫电火花加工：什么叫电火花加工：电火花加工是一种电、热能加工方法。利用电火花加工

2、是一种电、热能加工方法。利用工具和工件两极间脉冲放电工具和工件两极间脉冲放电时局部瞬时产生的时局部瞬时产生的高温高温把金属腐把金属腐蚀去除来对工件进行加工的一种方法。蚀去除来对工件进行加工的一种方法。3.1.1 概概 述述概念第四页，本课件共有92页当当脉脉冲冲电电流流作作用用在在工工件件表表面面上上时时，工工件件表表面面上上导导电电部部位位即即立立即即熔熔化化，若若电电脉脉冲冲能能量量足足够够大大时时，金金属属将将直直接接汽汽化化，熔熔化化的的金金属属强强烈烈飞飞溅溅而而抛抛离离电电极极表表面面，使使材材料料表表面面形形成成电电腐腐蚀蚀的的坑坑穴。穴。在在这这一一加加工工过过程程中中我我们们

3、可可看看到到放放电电过过程程中中伴伴有有火火花花，因因此此将将这这一加工方法称为一加工方法称为电火花加工电火花加工。3.1.1 概概 述述概念第五页，本课件共有92页3.1.1 概概 述述工件接正极工件接正极电极接负极电极接负极第六页，本课件共有92页3.1.2 实现电火花加工的条件实现电火花加工的条件 电火花加工应具备的条件：u作作为为工工具具和和工工件件的的两两极极之之间间要要有有一一定定的的距距离离(通通常常为为数数微微米米到数百微米到数百微米)，并且在加工过程中能维持这一距离。，并且在加工过程中能维持这一距离。（间间隙隙过过大大，极极间间电电压压不不能能击击穿穿极极间间电电极极，不不产

4、产生生火火花花放放电电；间间隙隙小小，易短路接触，也不会产生火花放电）易短路接触，也不会产生火花放电）u两两极极之之间间应应充充入入介介质质。对对导导电电材材料料进进行行尺尺寸寸加加工工时时，两两极极间间为为液液体体介介质质（如如：煤煤油油、氮氮化化液液、去去离离子子水水等等）；进进行行材材料料表表面面强强化时，两极间为气体介质化时，两极间为气体介质（如空气等）。（如空气等）。u输输送送到到两两极极间间的的能能量量要要足足够够大大，即即放放电电通通道道要要有有很很大大的的电电流流密密度度(一一般般为为1051016A/cm2)。这这样样，放放电电时时产产生生大大量量的的热热，足以使任何导电材料

5、局部熔化或气化。足以使任何导电材料局部熔化或气化。第七页，本课件共有92页u脉脉冲冲放放电电需需要要重重复复多多次次进进行行。并并且且每每次次脉脉冲冲放放电电在在时时间间上上和和空空间间上上是是分分散散的的，不不重重复复的的。即即每每次次脉脉冲冲放放电电一一般般不不在在同同一一点点进进行，避免发生局部烧伤。行，避免发生局部烧伤。u放放电电应应是是短短时时间间的的脉脉冲冲放放电电，放放电电的的持持续续时时间间为为10-710-3s，由由于于放放电电的的时时间间短短，使使放放电电产产生生的的热热来来不不及及传传导导扩扩散散开开去，从而把放电点局限在很小的范围内。去，从而把放电点局限在很小的范围内。

6、u脉脉冲冲放放电电后后的的电电蚀蚀产产物物能能及及时时排排运运至至放放电电间间隙隙之之外外，使使重重复复性脉冲放电顺利进行。性脉冲放电顺利进行。3.1.2 实现电火花加工的条件实现电火花加工的条件 第八页，本课件共有92页3.1.3 电火花加工的特点和用途电火花加工的特点和用途 电火花加工的特点：u脉脉冲冲放放电电的的能能量量密密度度高高，便便于于加加工工普普通通机机械械加加工工方方法法 难难于于加加工工或无法加工的特殊材料、复杂形状的工件。或无法加工的特殊材料、复杂形状的工件。u脉脉冲冲放放电电持持续续的的时时间间极极短短，放放电电时时产产生生的的热热量量传传导导范范围围小小，材材料被加工表

7、面受热影响的范围小。料被加工表面受热影响的范围小。第九页，本课件共有92页3.1.3 电火花加工的特点和用途电火花加工的特点和用途 电火花加工的特点：u加工时，工具电极与工件材料不接触，由于两者之间宏加工时，工具电极与工件材料不接触，由于两者之间宏观作用力极小，工具电极不须比工件材料硬，因此工具观作用力极小，工具电极不须比工件材料硬，因此工具电极制造容易。电极制造容易。u直接利用电能进行加工，便于实现加工过程的自动化；并直接利用电能进行加工，便于实现加工过程的自动化；并可减少机械加工工序，加工周期短，劳动强度低，使用维可减少机械加工工序，加工周期短，劳动强度低，使用维护方便。护方便。第十页，本

8、课件共有92页3.1.3 电火花加工的特点和用途电火花加工的特点和用途 电火花加工的用途：电火花加工技术是模具制造的主要手段。电火花加工技术是模具制造的主要手段。目目前前，电电火火花花加加工工技技术术已已广广泛泛用用于于宇宇航航、航航空空、电电子子、原原子子能能、计计算算技技术术、仪仪器器仪仪表表、电电机机电电器器、精精密密机机械械、汽车拖拉机、轻工等行业，以及科学研究部门。汽车拖拉机、轻工等行业，以及科学研究部门。主要以解决难切削加工及复杂形状工件的加工问题。主要以解决难切削加工及复杂形状工件的加工问题。加加工工范范围围已已达达到到小小至至几几微微米米的的小小轴轴、孔孔、缝缝，大大到到几几米

9、米的的超大型模具和工件中。超大型模具和工件中。电电火火花花加加工工的的局局限限性性：一一般般加加工工速速度度较较慢慢；存存在在电电极极耗耗损；主要用于加工金属等导电材料。损；主要用于加工金属等导电材料。第十一页，本课件共有92页3.1.4 电火花加工工艺方法分类电火花加工工艺方法分类 电火花加工工艺方法分类 qq按工具电极和工件相对运动的方式和加工用途不同分为按工具电极和工件相对运动的方式和加工用途不同分为:电火花穿孔、成型加工电火花穿孔、成型加工电火花线切割电火花线切割 电火花磨削和镗磨电火花磨削和镗磨电火花同步共轭回转加工电火花同步共轭回转加工电火花高速小孔加工电火花高速小孔加工电火花表面

10、强化与刻字电火花表面强化与刻字属于电火花成属于电火花成形和尺寸加工形和尺寸加工属于表面加属于表面加工方法工方法第十二页，本课件共有92页3.1.4 电火花加工工艺方法分类电火花加工工艺方法分类 （a a）加工通孔）加工通孔;（b b）加工模具形腔）加工模具形腔;(c);(c)加工环形内腔加工环形内腔;(d)(d)加工弯孔加工弯孔;(e);(e)切割板料切割板料;(f);(f)磨拉丝模内表面磨拉丝模内表面第十三页，本课件共有92页 第第3章章 电火花加工电火花加工3.23.2 电火花加工原理电火花加工原理第十四页，本课件共有92页电火花加工原理示意图电火花加工原理示意图1 1工具电极工具电极 2

11、 2工作液箱工作液箱 3 3工件电极工件电极 4 4工作液工作液 5 5绝缘垫绝缘垫 6 6伺服电机伺服电机 3.2.1 电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理 第十五页，本课件共有92页3.2.1 电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理 电火花加工的基本原理 u电电火火花花加加工工是是把把工工具具电电极极与与工工件件浸浸在在电电介介质质溶溶液液(工工作作液液)中中，并并在在其其间间施施加加脉脉冲冲电电压压，当当电电极极与与工工件件的的距距离离很很近近时时，极极间间介介质质被被击击穿穿，产产生生火火花花放放电电，在在电电火火花花放放电电时时，火火花花通通道道中中瞬瞬时时将将产产生生大大量量

12、的的热热，足足以以使使工工件件表表面面的的金金属属局局部部熔熔化化，甚甚至至气气化化蒸蒸发发而而被被电电蚀蚀下下来来，这这时时工工件件的的金金属表面形成了微小的凹坑。属表面形成了微小的凹坑。第十六页，本课件共有92页3.2.1 电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理 u局局部部汽汽化化和和熔熔化化的的金金属属在在爆爆炸炸力力的的作作用用下下，被被抛抛入入工工作作液液中中迅迅速速冷冷却却，并并凝凝固固成成微微小小的的金金属属颗颗粒粒，在在工工作作液液的的冲冲刷刷下下，金金属属颗粒会离开火花放电区。颗粒会离开火花放电区。u一一次次火火花花放放电电后后，介介质质绝绝缘缘强强度度恢恢复复，等等待待下

13、下一一次次放放电电。经经过过不不断断地地火火花花放放电电，工工件件表表面面的的金金属属将将会会不不断断地地被被蚀蚀除除，则则在在工工件件表表面面复复制制出出工工具具电电极极的的形形状状，从从而而达达到到成成型型加加工工的的目的。目的。第十七页，本课件共有92页3.2.2 电火花加工机理电火花加工机理 在液体介质小间隙（小范围讨论）中进行单个脉冲放电时，在液体介质小间隙（小范围讨论）中进行单个脉冲放电时，材料电腐蚀过程大致可分为下列材料电腐蚀过程大致可分为下列四个四个连续的阶段连续的阶段:1)极间介质的电离、击穿形成放电通道；极间介质的电离、击穿形成放电通道；2)介质热分解、电极材料熔化、汽化、

14、热膨胀；介质热分解、电极材料熔化、汽化、热膨胀；3)电极材料的抛出；电极材料的抛出；4)极间介质的消电离。极间介质的消电离。第十八页，本课件共有92页电火花腐蚀的微观过程是电动力、电磁力、热动力以及流体动力电火花腐蚀的微观过程是电动力、电磁力、热动力以及流体动力等综合作用的过程：等综合作用的过程：介质击穿介质击穿 极间电场的畸变，电液发生雪崩式的碰撞电离通道形成通道形成 极间电阻急速下降，电流上升，电压下降能量转换和传递能量转换和传递 电能转换为热能、动能、光能、声能以及电磁波辐射等 电极材料的抛出电极材料的抛出 瞬时高温热源，熔化和气化具有 爆炸特性，蚀除的金属以液、气、固相抛出极间介质消电

15、离极间介质消电离 恢复极间工作液的绝缘性能。3.2.2 电火花加工机理电火花加工机理 第十九页，本课件共有92页*放电加工条件放电加工条件1.加工过程中，工具与工件之间应保持一定的放电间隙。加工过程中，工具与工件之间应保持一定的放电间隙。S=0.010.5 mm 粗加工取大，精加工取小。粗加工取大，精加工取小。2.放电形式须为放电形式须为瞬时瞬时脉冲脉冲放电。放电。放电延时一般为：放电延时一般为：10-7 10-4 s 工作液具有较高的绝缘强度工作液具有较高的绝缘强度 103-107 cm 脉冲性放电：在时间上是断续的，在空间上放电点是分散的。脉冲性放电：在时间上是断续的，在空间上放电点是分散

16、的。3.在脉冲放电点必须具有足够大的能量密度。在脉冲放电点必须具有足够大的能量密度。电流密度电流密度 105 106 A/cm2 温度温度 10000C 3.2.2 电火花加工机理电火花加工机理 第二十页，本课件共有92页3.2.2 电火花加工机理电火花加工机理 u材材料料的的抛抛出出是是热热爆爆炸炸力力、电电动动力力、流流体体动动力力等等综综合合作作用的结果。用的结果。u正极、负极受电子、正离子撞击的能量、热量不同；正极、负极受电子、正离子撞击的能量、热量不同；u不同电极材料的熔点、气化点不同；不同电极材料的熔点、气化点不同；u脉脉冲冲宽宽度度、脉脉冲冲电电流流大大小小不不同同，正正负负电电

17、极极上上被被抛抛出出材材料料的的数数量也不会相同，目前还无法定量计算。量也不会相同，目前还无法定量计算。综合电蚀产物抛出的过程得出以下结论综合电蚀产物抛出的过程得出以下结论:第二十一页，本课件共有92页简单概括：简单概括：“”极极发发射射电电子子飞飞向向“”极极撞撞击击原原子子形形成成通通道道，“”“”粒粒子子对对撞撞，发发热热膨膨胀胀、发发光光。“”“”极极表表面面金金属属熔熔化化汽汽化化抛抛出出。进进入入工工作作液液，残残留留金金属属形形成成翻翻边边抛抛出出，间间隙隙中中充充满满金金属属小小屑屑、碳碳黑黑、气气泡泡，迅迅速速冷冷却却，恢恢复复绝缘状态准备下次放电。绝缘状态准备下次放电。3.

18、2.1 电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理 第二十二页，本课件共有92页3.2.2 电火花加工机理电火花加工机理 u目前，对于电火花加工微观过程的了解还是很不够。目前，对于电火花加工微观过程的了解还是很不够。u需需要要作作进进一一步步的的研研究究：工工作作液液成成分分的的作作用用、间间隙隙介介质质的的击击穿穿现现象象、放放电电间间隙隙内内的的状状况况、正正负负电电极极间间能能量量的的转转换换与与分分配配、材材料料的的抛抛出出、电电火火花花加加工工过过程程中中热热场场、流流场场、力力场场的的变变化化，通通道道结结构构及及其其振振荡荡等等。等等。第二十三页，本课件共有92页3.2.3 影响材

19、料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 极性效应 u在电火花加工过程中，相同材料两电极的电蚀量是不同的，在电火花加工过程中，相同材料两电极的电蚀量是不同的，其中一个电极比另一个电极的电蚀量大，这种现象叫做其中一个电极比另一个电极的电蚀量大，这种现象叫做极极性效应性效应。u如果两极材料不同，则极性效应更加复杂。如果两极材料不同，则极性效应更加复杂。q 极性效应的定义极性效应的定义 电火花放电加工中的材料放电腐蚀规律和机理十分电火花放电加工中的材料放电腐蚀规律和机理十分复杂。主要影响因素如下：复杂。主要影响因素如下：第二十四页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因

20、素 u工工件件接接脉脉冲冲电电源源的的正正极极，工工具具电电极极接接负负极极时时，称称 正正极极性加工性加工；u 工工件件接接脉脉冲冲电电源源的的负负极极，工工具具电电极极接接正正极极时时，称称 负负极极性性加工加工，又称反极性加工。，又称反极性加工。u在在电电火火花花加加工工中中极极性性效效应应越越显显著著越越好好。这这样样，可可以以把把电电蚀蚀量小的一极作为工具电极，以减少工具的损耗。量小的一极作为工具电极，以减少工具的损耗。qq 电极的连接方法电极的连接方法 第二十五页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 产生极性效应的原因 v一一般般认认为为在

21、在火火花花放放电电过过程程中中，正正、负负电电极极表表面面分分别别受受到到负负电电子子和和正正离离子子的的轰轰击击和和瞬瞬时时热热源源的的作作用用，在在两两极极表表面面所所分分配配到到的的能能量量不不一一样样，因而熔化、气化抛出的电蚀量也不一样。因而熔化、气化抛出的电蚀量也不一样。第二十六页，本课件共有92页l原原因因是是电电子子的的质质量量和和惯惯性性均均小小，容容易易获获得得很很高高的的加加速速度度和和速速度度，在在击击穿穿放放电电的的初初始始阶阶段段就就有有大大量量的的电电子子奔奔向向正正极极，把把能能量量传传递递给给阳极表面，使电极材料迅速熔化和气化；阳极表面，使电极材料迅速熔化和气化

22、；l正正离离子子则则由由于于质质量量和和惯惯性性较较大大，起起动动和和加加速速较较慢慢，在在击击穿穿放放电电的的初初始始阶阶段段，大大量量的的正正离离子子来来不不及及到到达达负负极极表表面面，到到达达负负极极表面并传递能量的只有一小部分离子。表面并传递能量的只有一小部分离子。3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 第二十七页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 u在在用用短短脉脉冲冲加加工工时时，电电子子的的轰轰击击作作用用大大于于离离子子的的轰轰击击作作用用，使使正正极极的的蚀蚀除除速速度度明明显显大大于于负负极极的的蚀蚀速速度度，这这

23、时时工工件件应应接接正极。正极。u当当采采用用长长脉脉冲冲加加工工时时，质质量量和和惯惯性性大大的的正正离离子子将将有有足足够够的的时时间间加加速速，到到达达并并轰轰击击负负极极表表面面的的离离子子数数将将随随放放电电时时间间的的增增长长而而增增多多；由由于于正正离离子子的的质质量量大大，对对负负极极表表面面的的轰轰击击破破坏坏作作用用强强，同同时时自自由由电电子子挣挣脱脱负负极极时时要要从从负负极极获获取取逸逸出出功功，而而正正离离子子到到达达负负极极后后与与电电子子结结合合释释放放位位能能，故故负负极极的的蚀蚀除除速速度度将将大大于于正正极极，这时这时工件应接负极。工件应接负极。第二十八页

24、，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 u 当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；qq 结论：u能能量量在在两两极极上上的的分分配配对对两两个个电电极极电电蚀蚀量量的的影影响响是是一一个个极极为为重重要要的的因因素素，而而电电子子和和正正离离子子对对电电极极表表面面的的轰轰击击则则是是影影响响能量分布的主要因素。能量分布的主要因素。因此，电子轰击和离子轰击无疑是影响极性效应的重要因素。因此，电子轰击和离子轰击无疑是影响极性效应的重要因素。u 当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工。当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极

25、性加工。此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。第二十九页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 覆盖效应 q 覆盖效应的定义 u在在材材料料放放电电腐腐蚀蚀过过程程中中，一一个个电电极极的的电电蚀蚀产产物物转转移移到到另另一一个个电电极极表表面面上上，形形成成一一定定厚厚度度的的覆覆盖盖层层，这这种种现现象象叫叫做做覆盖效应覆盖效应。u覆覆盖盖效效应应对对被被覆覆盖盖电电极极起起到到了了保保护护和和补补偿偿作作用用，改改变变了了两两极极的的电蚀量，合理利用覆盖效应有利于降低电极损耗。电蚀量，合理利用覆盖效应有利于

26、降低电极损耗。第三十页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 qq 覆盖层 u在在油油类类介介质质中中加加工工时时，覆覆盖盖层层主主要要是是石石墨墨化化的的碳碳素素层层，其其次次是是粘粘附附在在电电极极表表面面的的金金属属微微粒粒粘粘结结层层。碳碳素素层层具具有有很很高高的耐电腐蚀性，对电极表面有一定保护作用。的耐电腐蚀性，对电极表面有一定保护作用。u在在电电火火花花加加工工过过程程中中，覆覆盖盖层层不不断断形形成成又又不不断断被被破破坏坏。为为了了实实现现电电极极低低损损耗耗，达达到到提提高高加加工工精精度度的的目目的的，必必须须使覆盖层形成与破坏的程度达

27、到使覆盖层形成与破坏的程度达到动态平衡动态平衡。第三十一页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 电参数 u在在电电火火花花加加工工过过程程中中，无无论论正正极极或或负负极极都都存存在在单单个个脉脉的的蚀蚀除除量量与单个脉冲能量在一定范围内成正比的关系。与单个脉冲能量在一定范围内成正比的关系。u某一段时间内的某一段时间内的总蚀除量总蚀除量约等于这段时间内各单个有效约等于这段时间内各单个有效 脉冲蚀除量的总和。脉冲蚀除量的总和。u所以正、负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成所以正、负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成 正比。正比。q 蚀除量、蚀除速度第

28、三十二页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 式中：式中：q-在在t时间内的总蚀除量，时间内的总蚀除量，g或或mm3；v-蚀除速度，蚀除速度，g/min或或mm3/min，亦即工件生产率或工具，亦即工件生产率或工具 损耗速度；损耗速度；WM-单个脉冲能量，单个脉冲能量，J；f-脉冲频率，脉冲频率，Hz；-有效脉冲利用率，；有效脉冲利用率，；t-加工时间，加工时间，s；K-与电极材料、脉冲参数；工作液等有关的工艺参数。与电极材料、脉冲参数；工作液等有关的工艺参数。第三十三页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 u单个脉冲

29、放电所释放的能量取决于极间放电电压、放电电单个脉冲放电所释放的能量取决于极间放电电压、放电电流和放电持续时间，所以流和放电持续时间，所以单个脉冲放电能量单个脉冲放电能量为：为：式中式中 te-单单个脉冲放个脉冲放电时间电时间，s；u(t)-放放电间电间隙中随隙中随时间时间而而变变化的化的电压电压，V；i(t)-放放电间电间隙中随隙中随时间时间而而变变化的化的电电流，流，A。(式3.3)第三十四页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 u由由于于火火花花放放电电间间隙隙电电阻阻的的非非线线性性，击击穿穿后后间间隙隙上上的的 火火花花维维持持电电压压是是一一个个

30、与与电电极极材材料料及及工工作作液液有有关关的的数数值。值。如如在在煤煤油油中中用用纯纯铜铜加加工工钢钢时时约约为为25V；用用石石墨墨加加工工钢钢时时约约为为3035V；在乳化液中用钼丝加工钢时约为；在乳化液中用钼丝加工钢时约为1618V。u火火花花维维持持电电压压与与脉脉冲冲电电压压幅幅值值、极极间间距距离离以以及及放放电电电电流流大小等参数的关系不大。大小等参数的关系不大。q 火花维持电压第三十五页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 u因因此此，正正负负极极的的电电蚀蚀量量正正比比于于平平均均放放电电电电流流的的大大小小和和电电流流脉宽脉宽；对于矩

31、形波脉冲电流，；对于矩形波脉冲电流，正比于放电电流的幅值正比于放电电流的幅值。u在在通通常常的的晶晶体体管管脉脉冲冲电电源源中中，脉脉冲冲电电源源近近似似地地为为一一矩矩形形波波，可可以以近近似似地地用用放放电电峰峰值值电电流流和和脉脉冲冲宽宽度度来来代代替替，故故以以纯纯铜铜电电极极加加工钢时的工钢时的单个脉冲能量单个脉冲能量为：为：式中式中 WM-单个脉冲能量，单个脉冲能量，J；-脉冲电流幅值，脉冲电流幅值，A；te-电流脉宽，电流脉宽，s。第三十六页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 提高电蚀量和生产率的途径u提高脉冲频率，增加单个脉冲能量提高

32、脉冲频率，增加单个脉冲能量或或增加平均放电电流增加平均放电电流(对矩形脉冲即为峰值电流对矩形脉冲即为峰值电流)和和脉冲宽度脉冲宽度；u 减小脉间减小脉间并提高有关的工艺参数。并提高有关的工艺参数。脉间过短，又将产生电弧放电，而随着单个脉冲能量的增脉间过短，又将产生电弧放电，而随着单个脉冲能量的增加，加工表面粗糙度值也随之增大。加，加工表面粗糙度值也随之增大。第三十七页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 qq 比热容比热容 金属材料热学常数 u使局部金属材料温度升高直至达到熔点，而每克金属材料升使局部金属材料温度升高直至达到熔点，而每克金属材料升高高1(或

33、或1K)所需热量即为该所需热量即为该金属材料的比热容。金属材料的比热容。u使熔化的金属液体继续升温至沸点，每克材料升高使熔化的金属液体继续升温至沸点，每克材料升高1所需所需热量即为该热量即为该熔融金属的比热容熔融金属的比热容。u使金属蒸气继续加热成过热蒸气，每克金属蒸气升高使金属蒸气继续加热成过热蒸气，每克金属蒸气升高1所需热量为该所需热量为该蒸气金属的比热容蒸气金属的比热容。第三十八页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 熔化热熔化热 每熔化每熔化1g材料所需热量即为该材料所需热量即为该金属的熔化热金属的熔化热。qq 气化热气化热 使熔融金属气化，每

34、气化使熔融金属气化，每气化1g材料所需热量称为材料所需热量称为该金属的气化热。该金属的气化热。q 熔点、沸点(气化点气化点)、热导率 第三十九页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 金属材料热学常数对蚀除量的影响 u当当脉脉冲冲放放电电能能量量相相同同时时，金金属属的的熔熔点点、沸沸点点、比比热热 容容、熔熔化热、气化热愈高，电蚀量将愈少，金属愈难加工。化热、气化热愈高，电蚀量将愈少，金属愈难加工。第四十页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 u对对热热导导率率愈愈大大的的金金属属会会将将瞬瞬时时产产生生的的热热量

35、量较较多多地地传传导导散散失失到其它部位，因而降低了本身的蚀除量。到其它部位，因而降低了本身的蚀除量。u单单个个脉脉冲冲能能量量一一定定时时，脉脉冲冲电电流流幅幅值值愈愈小小，脉脉冲冲宽宽度度愈愈长长，散散失失的的热热量量也也愈愈多多，使使电电蚀蚀量量减减少少。当当脉脉冲冲宽宽度度愈愈短短，脉脉冲冲电电流流幅幅值值愈愈大大，会会使使热热量量过过于于集集中中而而来来不不及及传传导导扩扩散散。虽虽然然散散失失的的热热量量减减少少，但但抛抛出出金金属属中中的的气气化化部部分分比比例例增增大大，多多耗耗了气化热，使得电蚀量也降低。了气化热，使得电蚀量也降低。u这这样样就就有有：当当脉脉冲冲量量一一定定

36、时时，对对于于不不同同的的工工件件将将有有一一个个使使工件电蚀量最大的工件电蚀量最大的最佳脉宽最佳脉宽。第四十一页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 概念 工作液 u工工作作液液具具有有绝绝缘缘、压压缩缩通通道道、产产生生局局部部高高压压、冷冷却却、消消电离等作用。电离等作用。煤油、皂化液或去离子水的电阻为煤油、皂化液或去离子水的电阻为1000-10000000.u电电火火花花加加工工一一般般在在液液体体介介质质中中进进行行。液液体体介介质质通通常常叫叫做工作液。做工作液。q 工作液的作用第四十二页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素

37、影响材料放电腐蚀的因素 u只只有有绝绝缘缘介介质质才才能能产产生生火火花花击击穿穿并并且且在在放放电电结结束束后后恢恢复复间间隙隙绝绝缘缘状状态态。液液体体介介质质的的绝绝缘缘强强度度比比较较高高，可可以以在在较较小小电电极极间间隙隙下下击击穿，从而提高仿型精度；穿，从而提高仿型精度；u火火花花放放电电受受液液体体介介质质的的压压缩缩和和放放电电磁磁场场的的压压缩缩，放放电电通通道道截截面面积很小，电流密度高度集中，提高了生产率和加工精度；积很小，电流密度高度集中，提高了生产率和加工精度；u在在脉脉冲冲放放电电作作用用下下，液液体体介介质质急急剧剧蒸蒸发发，产产生生局局部部高高压压有有利利于于

38、金金属属和和电电蚀蚀产产物物的的排排出出，液液体体介介质质冷冷却却电电极极和和工工件件，防防止止热变形。热变形。qq 工作液的作用第四十三页，本课件共有92页冷冷却却的的介介质质又又使使电电流流密密度度加加大大，能能量量更更加加集集中中。绝绝缘缘恢恢复复得得快快的的液体介质有助于减少放电后残留离子，避免电弧放电。液体介质有助于减少放电后残留离子，避免电弧放电。3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 工作液的作用工作液的作用第四十四页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 工作液性能对加工质量的影响u介介电电性性能能好好，密密度度和和

39、粘粘度度大大的的工工作作液液有有利利于于压压缩缩放放电电通通道，提高放电能量密度。道，提高放电能量密度。u 但粘度大又不利于电蚀产物排出，影响正常放电。但粘度大又不利于电蚀产物排出，影响正常放电。u 电火花成型加工主要采用电火花成型加工主要采用油类工作液油类工作液。粗粗加加工工时时脉脉冲冲能能量量大大，加加工工间间隙隙大大，爆爆炸炸排排屑屑抛抛出出能能力力强强，选选用用介介电电性性能能、粘粘度度较较大大的的机机油油，机机油油燃燃点点较较 高高，大大能量加工时着火燃烧的可能性小。能量加工时着火燃烧的可能性小。在在半半精精、精精加加工工时时放放电电间间隙隙小小，排排屑屑困困难难。选选用用粘粘度度

40、小小，流动性好，渗透性好的流动性好，渗透性好的煤油煤油作为工作液。作为工作液。第四十五页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 加工过程的稳定性 其它因素 u加加工工过过程程不不稳稳定定将将干干扰扰以以致致破破坏坏正正常常的的火火花花放放电电，使使有有效效脉脉冲冲利用率降低。利用率降低。u随随着着加加工工深深度度、加加工工面面积积的的增增加加，或或者者加加工工型型面面复复杂杂程程度度的的增增加加，都都将将不不利利于于电电蚀蚀产产物物的的排排出出，影影响响加加工工稳稳定定性；性；u降低加工速度，严重时将造成结炭拉弧，使加工难以进行。降低加工速度，严重时将造

41、成结炭拉弧，使加工难以进行。u为为了了改改善善排排屑屑条条件件，提提高高加加工工速速度度和和防防止止拉拉弧弧，常常采采用用强强迫迫冲冲油和工具电极定时抬刀等措施。油和工具电极定时抬刀等措施。第四十六页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 q 电极材料对加工稳定性也有影响 u 钢电极加工钢时不易稳定。钢电极加工钢时不易稳定。u 纯铜、黄铜加工钢时则比较稳定。纯铜、黄铜加工钢时则比较稳定。u脉冲电源的波形及其前后沿陡度影响着输入能量的集中或分脉冲电源的波形及其前后沿陡度影响着输入能量的集中或分散程度，对电蚀量也有很大影响。散程度，对电蚀量也有很大影响。第四十七

42、页，本课件共有92页3.2.3 影响材料放电腐蚀的因素影响材料放电腐蚀的因素 u在在电电火火花花加加工工过过程程中中电电极极材材料料瞬瞬时时熔熔化化或或气气化化而而抛抛出出，如如果果抛抛出出速速度度很很高高，就就会会冲冲击击另另一一电电极极表表面面使使其其蚀蚀除除量量增增大大；如如果果抛抛出出速速度度较较低低，则则当当喷喷射射到到另另一一电电极极表表面面时时，会会反反粘粘和涂覆在电极表面，减少其蚀除量。和涂覆在电极表面，减少其蚀除量。u此此外外，炭炭黑黑膜膜的的形形成成也也将将影影响响到到电电极极的的蚀蚀除除量量。如如果果工工作作液液是是以以水水溶溶液液为为基基础础的的，如如去去离离子子水水、

43、乳乳化化液液等等，还还会会产产生生电电化化学学阳极溶解和阴极电镀沉积现象，影响电极的蚀除量。阳极溶解和阴极电镀沉积现象，影响电极的蚀除量。第四十八页，本课件共有92页3.2.4 电火花加工的基本工艺规律电火花加工的基本工艺规律 影响加工速度的主要因素 在在一一定定的的规规准准下下，单单位位时时间间内内工工件件的的电电蚀蚀量量称称为为加加工工速速度度，亦即亦即生产率生产率。一般采用体积加工速度。一般采用体积加工速度VW表示。表示。式中式中 VW体积加工速度，体积加工速度，mm3/min；V被加工掉的体积，被加工掉的体积，mm3；t加工时间，加工时间，min。Vm质量加工速度，质量加工速度，g/m

44、in 工工艺艺设设计计时时，在在方方法法选选定定后后要要考考虑虑生生产产率率（经经济济性性）速速度度问问题题，还还要要考考虑虑工工具具的的稳稳定定性性，损损耗耗小小,加加工工工工件件的的表表面面精度、尺寸精度等。精度、尺寸精度等。通过提高加工速度来提高生产率。通过提高加工速度来提高生产率。第四十九页，本课件共有92页3.2.4 电火花加工的基本工艺规律电火花加工的基本工艺规律 q 提高加工速度的措施提高加工速度的措施 vv提高脉冲频率提高脉冲频率 u提高脉冲频率，靠缩小脉冲停歇时间，但脉冲停歇时间过短，提高脉冲频率，靠缩小脉冲停歇时间，但脉冲停歇时间过短，会使加工区工作液来不及消电离、排除电蚀

45、产物及气泡来恢复会使加工区工作液来不及消电离、排除电蚀产物及气泡来恢复其介电性能，导致形成破坏性的稳定电弧放电，使电火花加工其介电性能，导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。过程不能正常进行。v 增加单个脉冲能量增加单个脉冲能量 u增加单个脉冲能量主要靠加大脉冲电流和增加脉冲宽度。单个增加单个脉冲能量主要靠加大脉冲电流和增加脉冲宽度。单个脉冲能量的增加可以提高加工速度，但同时又会使表面粗糙度脉冲能量的增加可以提高加工速度，但同时又会使表面粗糙度变坏和降低加工精度，因此一般只用于粗加工和半精加工的场变坏和降低加工精度，因此一般只用于粗加工和半精加工的场合。合。第五十页，本课

46、件共有92页3.2.4 电火花加工的基本工艺规律电火花加工的基本工艺规律 v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 u 合合理理选选用用电电极极材材料料、电电参参数数和和工工作作液液、改改善善工工作作液液的的循循环环过过滤滤方方式式等等从从而而提提高高有有效效脉脉冲冲利利用用率率，达达到到提提高高工工艺系数的目的来提高加工速度。艺系数的目的来提高加工速度。v工件的加工面积、加工极性、排屑条件都对加工速度有一定影响。第五十一页，本课件共有92页3.2.4 电火花加工的基本工艺规律电火花加工的基本工艺规律 q 加工速度的选择 电火花成型加工的加工速度（长期经验积累）：电火花成型

47、加工的加工速度（长期经验积累）：u粗加工时可达粗加工时可达2001000mm3/min(Ra为为1020m)，u半精加工时降到半精加工时降到20100mm3/min(Ra为为2.510m)，u精加工时一般都在精加工时一般都在10mm3/min以下以下(Ra为为0.322.5m)。随着表面粗糙度值的减小，加工速度将显著下降。随着表面粗糙度值的减小，加工速度将显著下降。第五十二页，本课件共有92页3.2.4 电火花加工的基本工艺规律电火花加工的基本工艺规律 影响工具相对损耗的主要因素 u 工具相对损耗工具相对损耗是指单位时间内工具的电蚀量。是指单位时间内工具的电蚀量。u 衡衡量量工工具具的的损损耗

48、耗程程度度时时要要考考虑虑工工具具损损耗耗速速度度和和加加工工速速度度。(这这样样才才有有意意义义)一一般般采采用用相相对对损损耗耗或或损损耗耗比比来来衡衡量量工工具具电电极极的的损损耗程度。耗程度。式中式中 -体积相对损耗体积相对损耗；VE-工具损耗速度，工具损耗速度，mm3/min；VW-加工速度，加工速度，mm3/min。如加工速度如加工速度Vw以以g/min为单位计算，为单位计算，即为即为质量相对损耗质量相对损耗。讨论原因：工具电极的相对损耗是产生加工误差的主要讨论原因：工具电极的相对损耗是产生加工误差的主要 原因之一。原因之一。第五十三页，本课件共有92页3.2.4 电火花加工的基本

49、工艺规律电火花加工的基本工艺规律 q 极性效应 极性效应对工具相对损耗的试验曲线如图极性效应对工具相对损耗的试验曲线如图。结论：结论：不论是正极性加工还是不论是正极性加工还是负极性加工，当峰值电负极性加工，当峰值电流一定时，随着脉冲宽流一定时，随着脉冲宽度的增加电极相对损耗度的增加电极相对损耗都在下降。都在下降。电火花加工中工具电极损耗十分大。故为降低工具电极损电火花加工中工具电极损耗十分大。故为降低工具电极损耗要处理好电火花加工过程中的各种效应。耗要处理好电火花加工过程中的各种效应。第五十四页，本课件共有92页3.2.4 电火花加工的基本工艺规律电火花加工的基本工艺规律 q 吸附效应 u 当

50、当采采用用煤煤油油等等碳碳氢氢化化合合物物作作工工作作液液时时，在在放放电电过过程程中中将将发发生生热热分分解解而而产产生生大大量量的的碳碳，碳碳将将与与金金属属结结合合形形成成金金属属碳碳化化物物的的微微粒粒，即即胶胶团团。中中性性的的胶胶团团在在电电场场作作用用下下可可能能与与其其可可动动层层(胶胶团团外外层层)脱脱离离而而成成为为带带电电荷荷的的碳碳胶胶粒粒。由由于于碳碳胶胶粒粒一一般般带带负负电电荷荷，因因此此在在电电场场作作用用下下会会向向正正极极移移动动并并吸吸附附在在正正极极表表面面。当当电电极极表表面面瞬瞬时时温温度度在在400左左右右，并并将将持持续续一一定定时时间间，即即形