[精选]第三章 先进制造工艺(2)8673.pptx

《[精选]第三章 先进制造工艺(2)8673.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[精选]第三章 先进制造工艺(2)8673.pptx（77页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、先进制造技术先进制造工艺河北工业大学 机械学院特 种 加 工Non-traditional Machining1 1主要内容概述电火花加工电化学加工高能束加工超声波加工21.1特种加工的产生与发展第二次世界大战后，特别是进入20世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的需要，对机械制造部门提出了下列新的要求：(1)解决各种难切削材料的加工问题。(2)解决各种特殊复杂表面的加工问题。(3)解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。3451.2 特种加工的概念随着社会生产的需要和科学技术的进步，20世纪40年代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火

2、花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉，开创和发明了电火花加工。61.2 特种加工的概念由由于于各各种种先先进进技技术术的的不不断断应应用用，产产生生了了多多种种有有别别于于传统机械加工的新加工方法。传统机械加工的新加工方法。这这些些新新加加工工方方法法从从广广义义上上定定义义为为特特种种加加工工(NTM(NTM，Non-Traditional Non-Traditional MachiningMachining)，也也被被称称为为非非传传统统加加工工技技术术，其其加加工工原原理理是是将将电电、热热、光光、声声、化化学学等等能能量量或或其其组组合合施施加加到到工工件件被被加加工工的的部

3、部位位上上，从从而而实现材料去除。实现材料去除。71.3 特种加工的特点及发展 与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是：与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是：(1)(1)不不是是主主要要依依靠靠机机械械能能，而而是是主主要要用用其其他他能能量量(如如电电、化学、光、声、热等化学、光、声、热等)去除金属材料。去除金属材料。(2)(2)加加工工过过程程中中工工具具和和工工件件之之间间不不存存在在显显著著的的机机械械切切削削力，故加工的难易与工件硬度无关。力，故加工的难易与工件硬度无关。(3)(3)各各种种加加工工方方法法可可以以任任意意复复合合、扬扬长长避避短短，形形成成新新的的工艺方法，更

4、突出其优越性，便于扩大应用范围。工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。如如目目前前的的电电解解电电火火花花加加工工(ECDM)(ECDM)、电电解解电电弧弧加加工工(ECAM)(ECAM)就就是是两两种种特特种种加加工工复复合合而而形形成成的的新新加加工工方方法。法。8特种加工与传统加工的区别传统加工：以硬克软传统加工：以硬克软特种加工：工具的硬度不一定大于工件的硬度特种加工：工具的硬度不一定大于工件的硬度传统加工：利用机械能传统加工：利用机械能特种加工：利用电能、化学能、声能、光能等特种加工：利用电能、化学能、声能、光能等传统加工方法：利用机械能和切削力来切除工件金传统加工方法：利用机

5、械能和切削力来切除工件金属而达到制造要求，其加工实质是属而达到制造要求，其加工实质是“以硬对软以硬对软”。9正正因因为为特特种种加加工工工工艺艺具具有有上上述述特特点点，所所以以就就总总体体而而言言，特特种种加加工工可可以以加加工工任任何何硬硬度度、强强度度、韧韧性性、脆脆性性的的金金属属或或非非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度的零件。金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度的零件。目目前前，国国际际上上对对特特种种加加工工技技术术的的研研究究主主要要表表现现在在以以下下几几个方面：个方面：(1)(1)微微微微细细细细化化化化。目目前前，国国际际上上对对微微细细电电火火花花加加

6、工工、微微细细超超声声波波加加工工、微微细细激激光光加加工工、微微细细电电化化学学加加工工等等的的研研究究正正方方兴兴未未艾艾，特特种种微微细细加加工工技技术术有有望望成成为为三三维维实实体体微微细细加加工工的的主主流流技术。技术。(2)(2)特特特特种种种种加加加加工工工工的的的的应应应应用用用用领领领领域域域域正正正正在在在在拓拓拓拓宽宽宽宽。例例如如，非非导导电电材材料料的电火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。的电火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。1.3 特种加工的特点及发展 10(3)(3)广泛采用自动化技术。广泛采用自动化技术。广泛采用自动化技术。广泛采用自动化技术。充

7、充分分利利用用计计算算机机技技术术对对特特种种加加工工设设备备的的控控制制系系统统、电电源源系系统统进进行行优优化化，建建立立综综合合参参数数自自适适应应控控制制装装置置、数数据据库库等等，进进而而建建立立特特种种加加工工的的CAD/CAMCAD/CAM和和FMSFMS系系统统，这这是是当当前前特特种种加加工技术的主要发展趋势工技术的主要发展趋势。用用简简单单工工具具电电极极加加工工复复杂杂的的三三维维曲曲面面是是电电解解加加工工和和电电火火花花加工的发展方向加工的发展方向。目目前前已已实实现现用用四四轴轴联联动动线线切切割割机机床床切切出出扭扭曲曲变变截截面面的的叶叶片片。随随着着设设备备自

8、自动动化化程程度度的的提提高高，实实现现特特种种加加工工柔柔性性制制造造系系统统已成为各工业国家追求的目标已成为各工业国家追求的目标。1.3 特种加工的特点及发展 11我国的特种加工技术起步较早。20世纪50年代中期我国工厂已设计研制出电火花穿孔机床，60年代末上海电表厂张维良工程师在阳极机械切割的基础上发明了我国独创的快走丝线切割机床，上海复旦大学研制出电火花线切割数控系统。但是由于我国原有的工业基础薄弱，特种加工设备和整体技术水平与国际先进水平有不少差距，每年还需从国外进口300台以上高档电加工机床。1.3 特种加工的特点及发展 121.4 特种加工的发展方向向微细加工、纳米加工方向发展向

9、微细加工、纳米加工方向发展向微细加工、纳米加工方向发展向微细加工、纳米加工方向发展（微细电火花、超声波、激光、电化学等）（微细电火花、超声波、激光、电化学等）（微细电火花、超声波、激光、电化学等）（微细电火花、超声波、激光、电化学等）电火花打孔电火花打孔10m10m激光打孔激光打孔13 1.4 特种加工的发展方向自动化、柔性化、集成化、智能化概念和技术渗透自动化、柔性化、集成化、智能化概念和技术渗透自动化、柔性化、集成化、智能化概念和技术渗透自动化、柔性化、集成化、智能化概念和技术渗透到特种加工领域到特种加工领域到特种加工领域到特种加工领域（加工质量和效率高、多品种小批量、设计制造一体化、智能

10、决策）（加工质量和效率高、多品种小批量、设计制造一体化、智能决策）（加工质量和效率高、多品种小批量、设计制造一体化、智能决策）（加工质量和效率高、多品种小批量、设计制造一体化、智能决策）新方法、新技术新方法、新技术新方法、新技术新方法、新技术（新的加工方法、复合加工）（新的加工方法、复合加工）（新的加工方法、复合加工）（新的加工方法、复合加工）绿色制造绿色制造绿色制造绿色制造（用水基液代替有污染的工作液）（用水基液代替有污染的工作液）（用水基液代替有污染的工作液）（用水基液代替有污染的工作液）141.5 特种加工的分类特特种种加加工工的的分分类类还还没没有有明明确确的的规规定定，一一般般按按能

11、能量量来来源源和作用形式以及加工原理可分为表和作用形式以及加工原理可分为表1-11-1所示的形式。所示的形式。表1-1 常用特种加工方法的分类加 工 方 法主要能量形式作用形式符号电火花加工电电火花成型加工火花成型加工电能、热能熔化、气化EDM电电火花火花线线切割加工切割加工电能、热能熔化、气化WEDM电电化学加工化学加工电电解加工解加工电化学能金属离子阳极溶解ECM(ELM)电解磨削电化学能、机械能阳极溶解、磨削EGM(ECG)电解研磨电化学能、机械能阳极溶解、研磨ECH电铸电铸电化学能金属离子阴极沉积EFM涂涂镀镀电化学能金属离子阴极沉积EPM高能束加工激光束加工激光束加工光能、热能熔化、

12、气化LBM电子束加工光能、热能熔化、气化EBM离子束加工电能、机械能切蚀IBM等离子弧加工电能、热能熔化、气化PAM15表1-1 常用特种加工方法的分类物料切蚀加工超声加工超声加工声能、机械能切蚀USM磨料流加工机械能切蚀AFM液体喷射加工机械能切蚀HDM化学加工化学铣削化学能腐蚀CHM化学抛光化学能腐蚀CHP光刻光能、化学能光化学腐蚀PCM复合加工电化学电弧加工电化学能熔化、气化腐蚀ECAM电解电化学机械磨削 电能、热能离子溶解、熔化、切割MEEC16尽尽管管特特种种加加工工优优点点突突出出，应应用用日日益益广广泛泛，但但是是各各种种特特种种加加工工的的能能量量来来源源、作作用用形形式式、工

13、工艺艺特特点点却却不不尽尽相相同同，其其加加工工特特点点与与应应用用范范围围自自然然也也不不一一样样，而而且且各自还都具有一定的局限性。各自还都具有一定的局限性。为为了了更更好好地地应应用用和和发发挥挥各各种种特特种种加加工工的的最最佳佳功功能能及及效效果果，必必须须依依据据工工件件材材料料、尺尺寸寸、形形状状、精精度度、生生产产率率、经经济济性性等等情情况况作作具具体体分分析析，区区别别对对待待，合理选择特种加工方法。合理选择特种加工方法。表表1-21-2对几种常见的特种加工方法进行了综合比较。对几种常见的特种加工方法进行了综合比较。1.5 特种加工的分类17表1-2 几种常见特种加工方法的

14、综合比较加工方法 可加工材料工具损耗率/%(最低/平均)材料去除率/(mm3/min)(平均/最高)可达到尺寸精度/mm(平均/最高)可达到表面粗糙度Ra/m(平均/最高)主要适用范围电火花成型加工任何导电金属材料，如硬质合金钢、耐热钢、不锈钢、淬火钢、钛合金等0.1/1030/30000.03/0.00310/0.04从数微米的孔、槽到数米的超大型模具、工件等，如各种类型的孔、各种类型的模具电火花线切割加工较小(可补偿)20/200*(mm2/min)0.02/0.0025/0.32切割各种二维及三维直纹面组成的模具及零件，也常用于钼、钨、半导体材料或贵重金属切削电解加工不损耗100/100

15、00 0.1/0.011.25/0.16从微小零件到超大型工件、模具的加工，如型孔、型腔、抛光、去毛刺等18电解磨削1/501/1000.02/0.0011.25/0.04硬质合金钢等难加工材料的磨削，如硬质合金刀具、量具等超声波加 工任何脆性材料0.1/101/500.03/0.0050.63/0.16加工脆硬材料，如玻璃、石英、宝石、金刚石、硅等，可加工型孔、型腔、小孔等激光加工任何材料不损耗(三种加工，没有成型用的工具)瞬时去除率很高，受功率限制，平均去除率不高0.01/0.00110/1.25精密加工小孔、窄缝及成型切割、蚀刻，如金刚石拉丝模、钟表宝石轴承等电子束加 工在各种难加工材料

16、上打微小孔、切缝、蚀刻、焊接等，常用于制造大、中规模集成电路微电子器件离子束加 工很低/0.01 m/0.01对零件表面进行超精密、超微量加工、抛光、刻蚀、掺杂、镀覆等表1-2 几种常见特种加工方法的综合比较192 电火花加工 EDM Electrical Discharge Machining电火花加工的原理电火花加工的机理影响电蚀量的主要因素电火花加工的设备电火花加工的应用电火花线切割202.1 电火花加工的原理电电火火花花加加工工基基于于电电火火花花腐腐蚀蚀原原理理，是是在在工工具具电电极极与与工工件件电电极极相相互互靠靠近近时时，极极间间形形成成脉脉冲冲性性火火花花放放电电，在在电电火

17、火花花通通道道中中产产生生瞬瞬时时高高温温，使使金金属属局局部部熔熔化化，甚甚至至气气化，从而将金属蚀除下来。化，从而将金属蚀除下来。vv电腐蚀现象的原因电腐蚀现象的原因v火花放电火花放电火花放电火花放电 产生热量产生热量产生热量产生热量 高温高温高温高温 金属局部熔化、气化金属局部熔化、气化金属局部熔化、气化金属局部熔化、气化 被去除被去除被去除被去除电火花加工原理演示电火花加工原理演示电火花加工原理演示电火花加工原理演示212.1 电火花加工原理实现条件vv极间保持一定放电间隙极间保持一定放电间隙极间保持一定放电间隙极间保持一定放电间隙 自动进给调节系统自动进给调节系统自动进给调节系统自动

18、进给调节系统v间隙过大：不能击穿间隙过大：不能击穿间隙过大：不能击穿间隙过大：不能击穿v间隙过小：短路接触间隙过小：短路接触间隙过小：短路接触间隙过小：短路接触vv瞬时的脉冲放电（瞬时的脉冲放电（瞬时的脉冲放电（瞬时的脉冲放电（10101010-7-7-7-7 10 10 10 10-3-3-3-3 s s s s）脉冲电源脉冲电源脉冲电源脉冲电源v连续放电：电弧放电，无法控制尺寸连续放电：电弧放电，无法控制尺寸连续放电：电弧放电，无法控制尺寸连续放电：电弧放电，无法控制尺寸v输送到两极间的能量要足够大，即放电通道要有很输送到两极间的能量要足够大，即放电通道要有很输送到两极间的能量要足够大，即

19、放电通道要有很输送到两极间的能量要足够大，即放电通道要有很大的电流密度（一般为大的电流密度（一般为大的电流密度（一般为大的电流密度（一般为101010105 5 5 5-10-10-10-1016161616A/cmA/cmA/cmA/cm2 2 2 2）222.1 电火花加工原理实现条件vv两电极之间必须充入介质两电极之间必须充入介质两电极之间必须充入介质两电极之间必须充入介质 工作液循环过滤系统工作液循环过滤系统工作液循环过滤系统工作液循环过滤系统v工作液：煤油、皂化液、去离子水工作液：煤油、皂化液、去离子水工作液：煤油、皂化液、去离子水工作液：煤油、皂化液、去离子水v工作液的作用工作液的

20、作用工作液的作用工作液的作用v有利于火花放电有利于火花放电有利于火花放电有利于火花放电v排除电蚀产物排除电蚀产物排除电蚀产物排除电蚀产物v冷却电极和工件冷却电极和工件冷却电极和工件冷却电极和工件对导电材料进行尺寸加工时，两极间为液体介质；对导电材料进行尺寸加工时，两极间为液体介质；对导电材料进行尺寸加工时，两极间为液体介质；对导电材料进行尺寸加工时，两极间为液体介质；进行材料表面强化时，两极间为气体介质。进行材料表面强化时，两极间为气体介质。进行材料表面强化时，两极间为气体介质。进行材料表面强化时，两极间为气体介质。232.2 电火花加工的机理图2-1 电火花加工机理242.2 电火花加工的机

21、理(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。工工具具电电极极与与工工件件电电极极缓缓缓缓靠靠近近，极极间间的的电电场场强强度度增增大大，由由于于两两电电极极的的微微观观表表面面是是凹凹凸凸不不平平的的，因因此此在在两极间距离最近的两极间距离最近的A A、B B处电场强度最大。处电场强度最大。工工具具电电极极与与工工件件电电极极之之间间充充满满着着液液体体介介质质，液液体体介介质质中中不不可可避避免免地地含含有有杂杂质质及及自自由由电电子子，它它们们在在强强大大的的电电场场作作用用下下，形形成成了了带带负负电电的的粒粒子子和和带带正正电电的的粒粒子子，电

22、电场场强强度度越越大大，带带电电粒粒子子就就越越多多，最最终终导导致致液液体介质电离、击穿，形成放电通道。体介质电离、击穿，形成放电通道。252.2 电火花加工的机理(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。放放电电通通道道是是由由大大量量高高速速运运动动的的带带正正电电和和带带负负电电的的粒粒子以及中性粒子组成的。子以及中性粒子组成的。由由于于通通道道截截面面很很小小，通通道道内内因因高高温温热热膨膨胀胀形形成成的的压压力力高高达达几几万万帕帕，高高温温高高压压的的放放电电通通道道急急速速扩扩展展，产产生一个强烈的冲击波向四周传播。生一个强烈的冲击波

23、向四周传播。在在放放电电的的同同时时还还伴伴随随着着光光效效应应和和声声效效应应，这这就就形形成成了肉眼所能看到的电火花。了肉眼所能看到的电火花。262.2 电火花加工的机理极间介质的电离、击穿、形成放电通道 272.2 电火花加工的机理(2)电极材料的熔化、气化热膨胀。液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作液汽化，进而气化，

24、然后高温向四周通道高温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。特性。所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。282.2 电火花加工的机理介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀+292.2 电火花加工的机理(3)电极材料的抛出。正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高正负

25、电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。温高压。通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。入到工作液中。仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。302.2 电火花加工的机理电极材料抛出+存在下面三种作用存在下面三种作用热爆炸力热爆炸力

26、瞬时膨胀瞬时膨胀电动力电动力正负离子对电极的正负离子对电极的冲击压力冲击压力流体动力流体动力蒸发、分解气体蒸发、分解气体312.2 电火花加工的机理(4)极间介质的消电离。加加工工液液流流入入放放电电间间隙隙，将将电电蚀蚀产产物物及及残残余余的的热热量量带带走，并恢复绝缘状态。走，并恢复绝缘状态。若若电电火火花花放放电电过过程程中中产产生生的的电电蚀蚀产产物物来来不不及及排排除除和和扩扩散散，产产生生的的热热量量将将不不能能及及时时传传出出，使使该该处处介介质质局局部部过过热热，局局部部过过热热的的工工作作液液高高温温分分解解、积积炭炭，使使加加工无法继续进行，并烧坏电极。工无法继续进行，并烧

27、坏电极。为为了了保保证证电电火火花花加加工工过过程程的的正正常常进进行行，在在两两次次放放电电之之间间必必须须有有足足够够的的时时间间间间隔隔让让电电蚀蚀产产物物充充分分排排出出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。322.2 电火花加工的机理一次电火花腐蚀的微观过程（一次电火花腐蚀的微观过程（3）电极材料抛出电极材料抛出 气化区气化区 熔化区熔化区 热影响区热影响区 无变化区无变化区332.2 电火花加工的机理上上述述步步骤骤(1)(1)(4)(4)在在一一秒秒内内约约数数千千次次甚甚至至数数万万次次地地往往复复式式进进行；行；即即单单个个脉脉冲

28、冲放放电电结结束束，经经过过一一段段时时间间间间隔隔(即即脉脉冲冲间间隔隔)使使工工作作液液恢恢复复绝绝缘缘后后，第第二二个个脉脉冲冲又又作作用用到到工工具具电电极极和和工工件件上上，又又会会在在当当时时极极间间距距离离相相对对最最近近或或绝绝缘缘强强度度最最弱弱处处击击穿穿放放电电，蚀出另一个小凹坑。蚀出另一个小凹坑。这这样样以以相相当当高高的的频频率率连连续续不不断断地地放放电电，工工件件不不断断地地被被蚀蚀除除，故故工工件件加加工工表表面面将将由由无无数数个个相相互互重重叠叠的的小小凹凹坑坑组组成成(如如图图2-22-2所示所示)。所所以以电电火火花花加加工工是是大大量量的的微微小小放放

29、电电痕痕迹迹逐逐渐渐累累积积而而成成的的去去除除金属的加工方式。金属的加工方式。342.2 电火花加工的机理图2-2 电火花表面局部放大图352.3 影响材料电蚀量的主要因素极性效应极性效应覆盖效应覆盖效应电参数电参数金属材料热学常数金属材料热学常数工作液工作液其他因素其他因素362.31 极性效应对电蚀量的影响极性效应极性效应在电火花加工时，相同材料在电火花加工时，相同材料在电火花加工时，相同材料在电火花加工时，相同材料(如用钢电极加工钢如用钢电极加工钢如用钢电极加工钢如用钢电极加工钢)两两两两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的被腐

30、蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同，则极性效应更加明显。如果两电极材料不同，则极性效应更加明显。如果两电极材料不同，则极性效应更加明显。如果两电极材料不同，则极性效应更加明显。在生产中，将工件接脉冲电源正极在生产中，将工件接脉冲电源正极在生产中，将工件接脉冲电源正极在生产中，将工件接脉冲电源正极(工具电极接脉冲工具电极接脉冲工具电极接脉冲工具电极接脉冲电源负极电源负极电源负极电源负极

31、)的加工称为的加工称为的加工称为的加工称为正极性加工正极性加工正极性加工正极性加工，反之称为，反之称为，反之称为，反之称为负极性负极性负极性负极性加工加工加工加工。372.31 极性效应对电蚀量的影响在实际加工中，极性效应受到电极及电极材料、加在实际加工中，极性效应受到电极及电极材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的影工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的影响，其中主要原因是脉冲宽度。响，其中主要原因是脉冲宽度。“正极性”接线图“负极性”接线图 382.31 极性效应对电蚀量的影响在电场的作用下，放电通道中的电子奔向正极，正离在电场的作用下，放电通道中的电子奔向正极，正离子奔向

32、负极。子奔向负极。在在窄脉宽度窄脉宽度窄脉宽度窄脉宽度加工时，由于电子惯性小，运动灵活，大加工时，由于电子惯性小，运动灵活，大量的电子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面迅量的电子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面迅速熔化和气化；速熔化和气化；而正离子惯性大，运动缓慢，只有一小部分能够到达而正离子惯性大，运动缓慢，只有一小部分能够到达负极表面，而大量的正离子不能到达；负极表面，而大量的正离子不能到达；因此电子的轰击作用大于正离子的轰击作用，正极的因此电子的轰击作用大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量大于负极的电蚀量，这时应采用正极性加工。电蚀量大于负极的电蚀量，这时应采用正极性加工。392.3

33、1 极性效应对电蚀量的影响在在宽脉冲宽度宽脉冲宽度宽脉冲宽度宽脉冲宽度加工时，因为质量和惯性都大的正离子加工时，因为质量和惯性都大的正离子将有足够的时间到达负极表面；将有足够的时间到达负极表面；由于正离子的质量大，它对负极表面的轰击破坏作用由于正离子的质量大，它对负极表面的轰击破坏作用要比电子强，同时到达负极的正离子又会牵制电子的要比电子强，同时到达负极的正离子又会牵制电子的运动，故负极的电蚀量将大于正极，这时应采用负极运动，故负极的电蚀量将大于正极，这时应采用负极性加工。性加工。在在实实际际加加工工中中，要要充充分分利利用用极极性性效效应应，正正确确选选择择极极性性，最大限度地提高工件的蚀除

34、量，降低工具电极的损耗。最大限度地提高工件的蚀除量，降低工具电极的损耗。402.31 极性效应对电蚀量的影响v电子的质量电子的质量 正离子的质量正离子的质量 电子的惯性小电子的惯性小v窄脉冲：正极性加工窄脉冲：正极性加工v长脉冲：负极性长脉冲：负极性 加工加工 412.32 覆盖效应对电蚀量的影响在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层，这到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层，这到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖

35、层，这到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层，这种现象叫做种现象叫做种现象叫做种现象叫做覆盖效应覆盖效应。覆盖效应对被覆盖电极起到了保护和补偿作用，改覆盖效应对被覆盖电极起到了保护和补偿作用，改覆盖效应对被覆盖电极起到了保护和补偿作用，改覆盖效应对被覆盖电极起到了保护和补偿作用，改变了两极的电蚀量，合理利用覆盖效应有利于降低变了两极的电蚀量，合理利用覆盖效应有利于降低变了两极的电蚀量，合理利用覆盖效应有利于降低变了两极的电蚀量，合理利用覆盖效应有利于降低电极损耗。电极损耗。电极损耗。电极损耗。在电火花加工过程中，覆盖层不断形成又不断被破在电火花加工过程中，覆盖层不断形成又不断被破在电火花加工

36、过程中，覆盖层不断形成又不断被破在电火花加工过程中，覆盖层不断形成又不断被破坏。为了实现电极低损耗，达到提高加工精度的目坏。为了实现电极低损耗，达到提高加工精度的目坏。为了实现电极低损耗，达到提高加工精度的目坏。为了实现电极低损耗，达到提高加工精度的目的，必须使覆盖层形成与破坏的程度达到动态平衡。的，必须使覆盖层形成与破坏的程度达到动态平衡。的，必须使覆盖层形成与破坏的程度达到动态平衡。的，必须使覆盖层形成与破坏的程度达到动态平衡。422.32 覆盖效应对电蚀量的影响在油类介质中加工时，覆盖层主要是石墨化的碳素层，其在油类介质中加工时，覆盖层主要是石墨化的碳素层，其在油类介质中加工时，覆盖层主

37、要是石墨化的碳素层，其在油类介质中加工时，覆盖层主要是石墨化的碳素层，其次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。碳素层具有很高次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。碳素层具有很高次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。碳素层具有很高次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。碳素层具有很高的耐电腐蚀性，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。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。碳素层的生成条件主要有以下几点：碳素层的生成条件主要有以下几点：碳素层的生成条件主要有以下几点：碳素层的生成条件主要有以下几点：(1)(1)要有足够高的温度，电极上待覆

38、盖部分的表面温度不低于要有足够高的温度，电极上待覆盖部分的表面温度不低于碳素层生成温度，但要低于熔点，以使碳粒子烧结成石墨碳素层生成温度，但要低于熔点，以使碳粒子烧结成石墨化的耐蚀层。化的耐蚀层。(2)(2)要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物碳粒子。碳粒子。(3)(3)要有足够时间，以便在这一表面上形成一定厚度的碳素层。要有足够时间，以便在这一表面上形成一定厚度的碳素层。(4)(4)一般采用负极性加工，因为碳素层易在阳极表面生成。一般采用负极性加工，因为碳素层易在阳极表面生成。(5)(5)必须在油类介质中加工。必须在油类介质中加工。432.32

39、 覆盖效应对电蚀量的影响影响覆盖效应的主要因素有如下：影响覆盖效应的主要因素有如下：(1)(1)脉冲参数与波形的影响。脉冲参数与波形的影响。增大脉冲放电能量有助于覆盖层的生长，但对中、增大脉冲放电能量有助于覆盖层的生长，但对中、精加工有相当大的局限性；精加工有相当大的局限性；减小脉冲间隔有利于在各种电规准下生成覆盖层，减小脉冲间隔有利于在各种电规准下生成覆盖层，但若脉冲间隔过小，正常的火花放电有转变为破坏但若脉冲间隔过小，正常的火花放电有转变为破坏性电弧放电的危险。性电弧放电的危险。此外，采用某些组合脉冲波加工，有助于覆盖层的此外，采用某些组合脉冲波加工，有助于覆盖层的生成，其作用类似于减小脉

40、冲间隔，并且可大大减生成，其作用类似于减小脉冲间隔，并且可大大减少转变为破坏性电弧放电的危险。少转变为破坏性电弧放电的危险。442.32 覆盖效应对电蚀量的影响影响覆盖效应的主要因素有如下：影响覆盖效应的主要因素有如下：(2)电极对材料的影响。（紫铜和石墨）铜加工钢时覆盖效应较明显，但铜电极加工硬质合金工件则不大容易生成覆盖层。铜的熔点虽比钢低，但由于导热系数比较大，电蚀铜的熔点虽比钢低，但由于导热系数比较大，电蚀量一般就比钢小；量一般就比钢小；石墨的电蚀量很小，因为它的熔点、沸点温度很高，石墨的电蚀量很小，因为它的熔点、沸点温度很高，且热容量又很大。工业生产中，具有高耐蚀性的碳且热容量又很大

41、。工业生产中，具有高耐蚀性的碳素石墨电极获得了广泛地应用。素石墨电极获得了广泛地应用。452.32 覆盖效应对电蚀量的影响影响覆盖效应的主要因素有如下：影响覆盖效应的主要因素有如下：(3)工作液的影响。油类工作液在放电产生的高温作用下，生成大量的碳粒子，有助于碳素层的生成。如果用水做工作液，则不会产生碳素层。462.32 覆盖效应对电蚀量的影响影响覆盖效应的主要因素有如下影响覆盖效应的主要因素有如下：(4)工艺条件的影响。覆盖层的形成还与间隙状态有关。如工作液脏、电极截面面积较大、电极间隙较小、加工状态较稳定等情况均有助于生成覆盖层。但若加工中冲油压力太大，则覆盖层较难生成。这是因为冲油会使趋

42、向电极表面的微粒运动加剧，而微粒无法粘附到电极表面上去。472.33 电参数对电蚀量的影响电火花加工过程中腐蚀金属的量电火花加工过程中腐蚀金属的量电火花加工过程中腐蚀金属的量电火花加工过程中腐蚀金属的量(即电蚀量即电蚀量即电蚀量即电蚀量)与单个与单个与单个与单个脉冲能量、脉冲效率等电参数密切相关。脉冲能量、脉冲效率等电参数密切相关。脉冲能量、脉冲效率等电参数密切相关。脉冲能量、脉冲效率等电参数密切相关。在电火花加工过程中，无论正极或负极都存在单个在电火花加工过程中，无论正极或负极都存在单个在电火花加工过程中，无论正极或负极都存在单个在电火花加工过程中，无论正极或负极都存在单个脉冲的蚀除量与单个

43、脉冲能量在一定范围内成正比脉冲的蚀除量与单个脉冲能量在一定范围内成正比脉冲的蚀除量与单个脉冲能量在一定范围内成正比脉冲的蚀除量与单个脉冲能量在一定范围内成正比的关系。的关系。的关系。的关系。某一段时间内的总蚀除量约等于这段时间内各单个某一段时间内的总蚀除量约等于这段时间内各单个某一段时间内的总蚀除量约等于这段时间内各单个某一段时间内的总蚀除量约等于这段时间内各单个有效脉冲蚀除量的总和，所以正、负极的蚀除速度有效脉冲蚀除量的总和，所以正、负极的蚀除速度有效脉冲蚀除量的总和，所以正、负极的蚀除速度有效脉冲蚀除量的总和，所以正、负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比。与单个脉冲能量、脉冲频率成

44、正比。与单个脉冲能量、脉冲频率成正比。与单个脉冲能量、脉冲频率成正比。482.33 电参数对电蚀量的影响单单单单个个个个脉脉脉脉冲冲冲冲能能能能量量量量与与与与平平平平均均均均放放放放电电电电电电电电压压压压、平平平平均均均均放放放放电电电电电电电电流流流流和和和和脉脉脉脉冲宽度成正比。冲宽度成正比。冲宽度成正比。冲宽度成正比。在在在在实实实实际际际际加加加加工工工工中中中中，其其其其中中中中击击击击穿穿穿穿后后后后的的的的放放放放电电电电电电电电压压压压与与与与电电电电极极极极材材材材料料料料及及及及工工工工作作作作液液液液种种种种类类类类有有有有关关关关，而而而而且且且且在在在在放放放放电

45、电电电过过过过程程程程中中中中变变变变化化化化很很很很小小小小，所所所所以以以以对对对对单单单单个个个个脉脉脉脉冲冲冲冲能能能能量量量量的的的的大大大大小小小小主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于平平平平均均均均放放放放电电电电电电电电流和脉冲宽度的大小。流和脉冲宽度的大小。流和脉冲宽度的大小。流和脉冲宽度的大小。由由由由上上上上可可可可见见见见，要要要要提提提提高高高高电电电电蚀蚀蚀蚀量量量量，应应应应增增增增加加加加平平平平均均均均放放放放电电电电电电电电流流流流、脉冲宽度及提高脉冲频率。脉冲宽度及提高脉冲频率。脉冲宽度及提高脉冲频率。脉冲宽度及提高脉冲频率。492.33 电参数对电蚀

46、量的影响但在实际生产中，这些因素往往是相互制约的，并但在实际生产中，这些因素往往是相互制约的，并影响到其它工艺指标，应根据具体情况综合考虑。影响到其它工艺指标，应根据具体情况综合考虑。例如，增加平均放电电流，加工表面粗糙度值也随例如，增加平均放电电流，加工表面粗糙度值也随之增大。之增大。q q：在：在：在：在t t 时间内的总蚀除量；时间内的总蚀除量；时间内的总蚀除量；时间内的总蚀除量；：蚀除速度，亦即工件生产率或工具损耗：蚀除速度，亦即工件生产率或工具损耗：蚀除速度，亦即工件生产率或工具损耗：蚀除速度，亦即工件生产率或工具损耗速度；速度；速度；速度；WmWm：单个脉冲能量；：单个脉冲能量；：

47、单个脉冲能量；：单个脉冲能量；f:f:脉冲频率；脉冲频率；脉冲频率；脉冲频率；:有效脉冲利用率；有效脉冲利用率；有效脉冲利用率；有效脉冲利用率；t:t:加工时间；加工时间；加工时间；加工时间；K:K:与电极材料、脉冲参数、工作液等有关的与电极材料、脉冲参数、工作液等有关的与电极材料、脉冲参数、工作液等有关的与电极材料、脉冲参数、工作液等有关的工艺参数。工艺参数。工艺参数。工艺参数。502.33 电参数对电蚀量的影响因此提高电蚀量和生产率的途径在于：因此提高电蚀量和生产率的途径在于：提高脉冲频率，增加单个脉冲能量或增加平均放电电流（对提高脉冲频率，增加单个脉冲能量或增加平均放电电流（对提高脉冲频

48、率，增加单个脉冲能量或增加平均放电电流（对提高脉冲频率，增加单个脉冲能量或增加平均放电电流（对矩形脉冲即为峰值电流）和脉冲宽度；矩形脉冲即为峰值电流）和脉冲宽度；矩形脉冲即为峰值电流）和脉冲宽度；矩形脉冲即为峰值电流）和脉冲宽度；减小脉间并提高有关的工艺参数但脉间过短，又将产生电弧减小脉间并提高有关的工艺参数但脉间过短，又将产生电弧减小脉间并提高有关的工艺参数但脉间过短，又将产生电弧减小脉间并提高有关的工艺参数但脉间过短，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放电，而随着单个脉冲能量的增加，加工表面粗糙度值也放电，而随着单个脉冲能量的增加，加工表面粗糙度值也放电，而随着

49、单个脉冲能量的增加，加工表面粗糙度值也随之增大。随之增大。随之增大。随之增大。在生产中要考虑到以上各因素之间的相互制约关系和对其它在生产中要考虑到以上各因素之间的相互制约关系和对其它在生产中要考虑到以上各因素之间的相互制约关系和对其它在生产中要考虑到以上各因素之间的相互制约关系和对其它工艺指标的影响。工艺指标的影响。工艺指标的影响。工艺指标的影响。512.34 金属材料热学常数对电蚀量的影响正负电极表面电蚀量分配不均除了与电极极性有关正负电极表面电蚀量分配不均除了与电极极性有关外，还与电极的材料有很大关系。外，还与电极的材料有很大关系。当每次脉冲放电时，在通道内以及正、负电极放电当每次脉冲放电

50、时，在通道内以及正、负电极放电点都瞬时获得大量热能，这些热能有一部分由于热点都瞬时获得大量热能，这些热能有一部分由于热传导而散失到电极其它部分和工作液中，其余都将传导而散失到电极其它部分和工作液中，其余都将消耗在消耗在比热容、熔化热、气化热比热容、熔化热、气化热中。中。当脉冲放电能量相同时，金属工件的当脉冲放电能量相同时，金属工件的熔点、沸点、熔点、沸点、熔点、沸点、熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热比热容、熔化热、气化热比热容、熔化热、气化热比热容、熔化热、气化热等愈高，等愈高，电蚀量将愈少电蚀量将愈少电蚀量将愈少电蚀量将愈少，愈难加工；愈难加工；导热系数愈大导热系数愈大导热系数愈大导热系数