特种加工第二章 电火花加工幻灯片.ppt

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1、特种加工第二章 电火花加工第1页，共22页，编辑于2022年，星期日第二章第二章 电火花加工电火花加工 20 20世纪世纪4040年代，前苏联拉扎林科夫妇研年代，前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点腐蚀的原因时发现究开关触点腐蚀的原因时发现:利用工具和利用工具和工件之间不断的脉冲性火花放电产生的局部、工件之间不断的脉冲性火花放电产生的局部、瞬时的高温把金属蚀除下来。由于加工过程瞬时的高温把金属蚀除下来。由于加工过程中可以看到火花，故称电火花加工中可以看到火花，故称电火花加工n电火花加工电火花加工Electrical Discharge Machining(EDM)Electrical Dischar

2、ge Machining(EDM)第2页，共22页，编辑于2022年，星期日电火花加工内容电火花加工内容n第一节第一节 电火花加工基本原理及其分类电火花加工基本原理及其分类n第二节第二节 电火花加工机理电火花加工机理n第三节第三节 电火花加工基本规律电火花加工基本规律n第四节第四节 电火花加工脉冲电源电火花加工脉冲电源n第五节第五节 电火花加工自动进给调节系统电火花加工自动进给调节系统n第六节第六节 电火花加工机床电火花加工机床n第七节第七节 电火花穿孔成形工艺电火花穿孔成形工艺n第八节第八节 其他电火花加工其他电火花加工第3页，共22页，编辑于2022年，星期日第一节第一节 电火花加工基本原

3、理及其分类电火花加工基本原理及其分类1.电火花加工的原理电火花加工的原理2.电火花加工的设备组成电火花加工的设备组成3.电火花加工的特点电火花加工的特点4.电火花加工的应用电火花加工的应用5.电火花加工工艺方法分类电火花加工工艺方法分类第4页，共22页，编辑于2022年，星期日1 电火花加工的原理 基基于于工工具具和和工工件件（正正、负负电电极极）之之间间脉脉冲冲性性火火花花放放电电时时的的电电腐腐蚀蚀现现象象来来蚀蚀除除多多余余的的金金属属，以以达达到到对对零零件件的的尺尺寸寸、形状及表面质量预定的加工要求。形状及表面质量预定的加工要求。电极工件第5页，共22页，编辑于2022年，星期日实现

4、电火花加工必须实现电火花加工必须具备的条件具备的条件：1.必须使工具和工件被加工表面之间经常保必须使工具和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙。持一定的放电间隙。2.火花放电必须是瞬时的脉冲性的放电，放火花放电必须是瞬时的脉冲性的放电，放电持续一段时间后，需停歇一段时间电持续一段时间后，需停歇一段时间3.火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行质中进行。第6页，共22页，编辑于2022年，星期日2 电火花加工设备组成1.脉冲电源脉冲电源2.自动进给调节装自动进给调节装置置检测装置检测装置进给装置进给装置3.工作液及其循环工作液及其循环系统系统4.工具

5、工具5.工件工件工件工件工具工具工作液及工作液及其循环系其循环系统统进给装置进给装置脉冲电源脉冲电源检测装置检测装置第7页，共22页，编辑于2022年，星期日3 电火花加工的特点n优点：优点：n适合于加工任何难切削材料适合于加工任何难切削材料n可以加工特殊及复杂形状的表面和零件可以加工特殊及复杂形状的表面和零件n局限性：局限性：n主要用于金属加工。在一定条件下可以加工主要用于金属加工。在一定条件下可以加工半导体和非导体材料半导体和非导体材料n加工速度较慢加工速度较慢n存在电极损耗存在电极损耗第8页，共22页，编辑于2022年，星期日4 电火花加工的应用n广泛应用于机械（特别是模具制造）、广泛应

6、用于机械（特别是模具制造）、宇航、航空、电子、电机电器、精密机宇航、航空、电子、电机电器、精密机械、仪器仪表、汽车拖拉机、轻工业等械、仪器仪表、汽车拖拉机、轻工业等行业，解决难加工材料及复杂形状零件行业，解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。的加工问题。n几个微米的小轴、孔、缝几个微米的小轴、孔、缝n超大型模具和零件超大型模具和零件第9页，共22页，编辑于2022年，星期日俄罗斯研制的一体化转子单元是采用电火花加工的俄罗斯研制的一体化转子单元是采用电火花加工的第10页，共22页，编辑于2022年，星期日5050吨级氢氧发动吨级氢氧发动机氢导向环机氢导向环5050吨级氢氧发动机吨级氢氧发动机氧

7、喷嘴叶栅环氧喷嘴叶栅环 50505050吨级氢氧发动机氧转子组件吨级氢氧发动机氧转子组件吨级氢氧发动机氧转子组件吨级氢氧发动机氧转子组件 第11页，共22页，编辑于2022年，星期日第12页，共22页，编辑于2022年，星期日5 电火花加工工艺方法分类n按工具电极和工件相对运动的方式和用途来分：按工具电极和工件相对运动的方式和用途来分：1.电火花穿孔成型加工电火花穿孔成型加工 型腔加工型腔加工/穿孔加工穿孔加工2.电火花线切割加工电火花线切割加工 切割切割/下料下料3.电火花内孔、外圆和成型磨削电火花内孔、外圆和成型磨削4.电火花同步共轭回转加工电火花同步共轭回转加工5.电火花高速小孔加工电火

8、花高速小孔加工 大于大于0.3mm细管电细管电极极6.电火花表面强化与刻字电火花表面强化与刻字第13页，共22页，编辑于2022年，星期日第二节第二节 电火花加工机理电火花加工机理n电火花加工机理即电火花加工的微观过程，金属材料电火花加工机理即电火花加工的微观过程，金属材料究竟是怎样被蚀除下来的。这一过程大体可分为究竟是怎样被蚀除下来的。这一过程大体可分为4 4个阶个阶段：段：1.1.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2.2.介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀3.3.电极材料的抛出电极材料的抛出4.4.极间介质的消电离极间

9、介质的消电离第14页，共22页，编辑于2022年，星期日n脉冲波形多为矩形波脉冲波形多为矩形波第15页，共22页，编辑于2022年，星期日1 极间介质的电离、击穿，形成放电通道n电极和工件间的距离逐步减小，小到一定程度，极间电极和工件间的距离逐步减小，小到一定程度，极间电场强度很不均匀。当电场强度达到电场强度很不均匀。当电场强度达到10105 5V/mmV/mm（100V/um100V/um）时，就会产生场致电子发射时，就会产生场致电子发射n电子从阴极高速向阳极运动，并撞击工作液介质中的电子从阴极高速向阳极运动，并撞击工作液介质中的分子或中性原子，产生分子或中性原子，产生碰撞电离碰撞电离，形成

10、带负电的粒，形成带负电的粒子（主要电子）和带正电的粒子（正离子），从子（主要电子）和带正电的粒子（正离子），从而导致带电粒子雪崩式增多，形成放电通道。而导致带电粒子雪崩式增多，形成放电通道。第16页，共22页，编辑于2022年，星期日2 介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀n极极间间介介质质一一旦旦被被击击穿穿、电电离离、形形成成放放电电通通道道，脉脉冲冲电电源源就就会会使使通通道道中中的的电电子子高高速速奔奔向向正正极极，正正离离子子奔奔向向负负极。电能变成动能，动能通过碰撞又变成热能。极。电能变成动能，动能通过碰撞又变成热能。n瞬瞬时时高高温温把把工工作作液液介介质质气气化化，进进而而热热

11、裂裂分解气化分解气化n高温将正负极金属表面材料熔化、气化高温将正负极金属表面材料熔化、气化n整个过程都是局部的、瞬时的。整个过程都是局部的、瞬时的。第17页，共22页，编辑于2022年，星期日3 电极材料的抛出n通道和正负极表面放电点瞬时高温使工作液气化和金属通道和正负极表面放电点瞬时高温使工作液气化和金属材料熔化、气化，热膨胀产生很高的瞬时压力材料熔化、气化，热膨胀产生很高的瞬时压力n瞬时压力使熔融的金属液体和气体，就被排挤、抛出，进瞬时压力使熔融的金属液体和气体，就被排挤、抛出，进入到工作液中。由于具有爆炸力，被抛出的金属材料四入到工作液中。由于具有爆炸力，被抛出的金属材料四处飞溅，多数进

12、入工作液，有一些会飞溅到对面的电极处飞溅，多数进入工作液，有一些会飞溅到对面的电极上。上。n由于液体介质的惯性作用，使通道的气泡继续扩大，内部由于液体介质的惯性作用，使通道的气泡继续扩大，内部压力急剧减小，甚至降到负压，形成真空，真空使熔融的压力急剧减小，甚至降到负压，形成真空，真空使熔融的金属材料再次爆沸飞溅，而被抛出。金属材料再次爆沸飞溅，而被抛出。第18页，共22页，编辑于2022年，星期日n被抛出的材料具有最小的被抛出的材料具有最小的表面积，凝聚成细小的圆表面积，凝聚成细小的圆球颗粒。球颗粒。n实际上整个过程是非常复杂实际上整个过程是非常复杂的，这仅仅是理论分析的。的，这仅仅是理论分析

13、的。n材料的抛出是材料的抛出是热爆炸力、热爆炸力、电动力、流体动力电动力、流体动力等综合等综合作用的结果。作用的结果。第19页，共22页，编辑于2022年，星期日4 极间介质的消电离n脉冲结束后，脉冲电流为脉冲结束后，脉冲电流为0 0，标志一次脉冲放电结束。标志一次脉冲放电结束。n为保证下一次放电正常并为保证下一次放电正常并转移，需要一段时间，使转移，需要一段时间，使放电通道中的带电粒子复放电通道中的带电粒子复合为中性，恢复本次放电合为中性，恢复本次放电前的绝缘强度。这一过程前的绝缘强度。这一过程称为消电离。称为消电离。第20页，共22页，编辑于2022年，星期日微观过程还需要进一步研究n人们对电火花加工的微观过程了解还很不够：人们对电火花加工的微观过程了解还很不够：n工作液成分的作用工作液成分的作用n间隙介质的击穿间隙介质的击穿n放电间隙内的状况放电间隙内的状况n正负电极间能量的转换与分配正负电极间能量的转换与分配n材料的抛出材料的抛出n整个过程中的电场、磁场、热场、流场、力整个过程中的电场、磁场、热场、流场、力场等的变化场等的变化n通道的结构及其振荡等等通道的结构及其振荡等等第21页，共22页，编辑于2022年，星期日结束结束第22页，共22页，编辑于2022年，星期日