《电火花加工》PPT课件

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1、微 细 加 工 电 火 花 加 工1.电 火 花 加 工 的 机 理 、 特 点 及 分 类2.电 火 花 加 工 中 的 基 本 工 艺 规 律3.电 火 花 加 工 设 备 和 工 作 液4.电 火 花 穿 孔 成 形 加 工 微 细 加 工1.电 火 花 加 工 的 机 理 、 特 点 及 分 类1.1电 火 花 加 工 的 机 理 电 火 花 加 工 （ Electrical Discharge Machining） 是 基 于 正 负 电 极 间 脉 冲 放 电 时 的 电腐 蚀 现 象 对 材 料 进 行 加 工 的 ， 又 称 为 放 电 加 工 、电 蚀 加 工 、 电 脉 冲

2、 加 工 等 ， 是 一 种 电 、 热 能 量 进行 加 工 的 方 法 ， 是 在 20世 纪 40年 代 开 始 研 究 和 逐步 应 用 到 生 产 中 的 。 微 细 加 工电 火 花 加 工 过 程 ： 极 间 介 质 的 击 穿 与 放 电 ： 电 离 击 穿 能 量 的 转 换 、 分 布 、 传 递 ： 电 能 热 能 -熔 化 、 气 化 电 极 材 料 的 抛 出 ： 热 爆 炸 力 极 间 介 质 消 电 离 ： 脉 冲 间 隔 介 质 消 电 离 所 需 时 间 、 电 蚀 产物 排 出 的 难 易 程 度 微 细 加 工 微 细 加 工 工 件 电 极 和 工 具

3、电 极 均 浸 泡 在 工 作 介 质 中 ， 工 具 电 极 在 自 动进 给 调 节 装 置 的 驱 动 下 ， 与 工 件 电 极 间 保 持 一 定 的 放 电 间 隙 。电 极 的 表 面 （ 微 观 ） 是 凹 凸 不 平 的 ， 当 脉 冲 电 压 加 到 两 极 上 时 ，某 一 相 对 间 隙 最 小 处 或 绝 缘 强 度 最 低 处 的 工 作 液 将 最 先 被 电 离为 负 电 子 和 正 离 子 而 被 击 穿 ， 形 成 放 电 通 道 ， 电 流 随 即 剧 增 ，在 该 局 部 产 生 火 花 放 电 ， 瞬 时 高 温 使 工 件 和 工 具 表 面 都 蚀

4、 除 掉一 小 部 分 金 属 ， 各 自 形 成 一 个 小 凹 坑 。 脉 冲 放 电 结 束 后 ， 经 过一 段 间 隔 时 间 （ 即 脉 冲 间 隔 t0） ， 使 工 作 液 恢 复 绝 缘 后 ， 第 二 个脉 冲 电 压 又 加 到 两 极 上 ， 又 会 在 当 时 极 间 距 离 相 对 最 近 或 绝 缘强 度 最 弱 处 击 穿 放 电 ， 又 电 蚀 出 一 个 小 凹 坑 。 这 样 以 很 高 频 率连 续 不 断 地 重 复 放 电 ， 工 具 电 极 不 断 地 向 工 件 进 给 ， 就 将 工 具的 形 状 复 制 在 工 件 上 ， 加 工 出 所 需

5、 要 的 零 件 。 微 细 加 工1.2电 火 花 加 工 的 特 点 及 分 类1.电 火 花 加 工 的 特 点1） 适 用 的 材 料 范 围 广 。2） 适 于 加 工 特 殊 及 复 杂 形 状 的 零 件3） 脉 冲 参 数 可 以 在 一 个 较 大 的 范 围 内 调 节 ， 可 以在 同 一 台 机 床 上 连 续 进 行 粗 、 半 精 及 精 加 工 。4） 直 接 利 用 电 能 进 行 加 工 ， 便 于 实 现 自 动 化 。 微 细 加 工2.电 火 花 加 工 工 艺 方 法 分 类 按 工 具 电 极 的 形 状 、 工 具 电 极 和 工 件 相 对 运动

6、 的 方 式 和 用 途 的 不 同 ， 大 致 分 为 电 火 花 穿 孔 成形 加 工 、 电 火 花 线 切 割 加 工 、 电 火 花 磨 削 和 镗 磨 、电 火 花 展 成 加 工 、 电 火 花 表 面 强 化 与 刻 字 。 前 四类 属 电 火 花 成 形 、 尺 寸 加 工 ， 是 用 于 改 变 零 件 形状 或 尺 寸 的 加 工 方 法 ； 最 后 一 类 属 表 面 加 工 方 法 ，用 于 改 善 或 改 变 零 件 表 面 性 质 。 电 火 花 穿 孔 加 工和 电 火 花 线 切 割 应 用 最 为 广 泛 。 微 细 加 工1.极 性 效 应 在 电 火

7、花 放 电 加 工 过 程 中 ， 无 论 是 正 极 还 是 负 极 ， 都 会受 到 不 同 程 度 的 电 蚀 。 这 种 单 纯 由 于 正 、 负 极 性 不 同 而 彼 此电 蚀 量 不 一 样 的 现 象 叫 做 极 性 效 应 。 为 了 充 分 地 利 用 极 性 效 应 ， 最 大 限 度 地 降 低 工 具 电 极 的 损耗 ， 应 合 理 选 用 工 具 电 极 的 材 料 ， 根 据 电 极 对 材 料 的 物 理 性能 、 加 工 要 求 选 用 最 佳 的 电 参 数 ， 正 确 地 选 用 极 性 ， 使 工 件的 蚀 除 速 度 最 高 ， 工 具 损 耗 尽

8、 可 能 小 。2.电 火 花 加 工 中 的 基 本 工 艺 规 律2.1影 响 放 电 蚀 除 量 的 主 要 因 素 微 细 加 工2.电 参 数 电 火 花 加 工 脉 冲 电 源 的 可 控 参 数 有 ： 脉 宽 、 脉 间 、 峰 值电 流 、 开 路 电 压 、 脉 冲 的 前 沿 上 升 率 和 后 沿 下 降 率 。 对 蚀 除量 影 响 的 综 合 作 用 规 律 可 以 用 脉 冲 能 量 的 大 小 和 变 化 率 来 描述 。 无 论 正 极 或 负 极 ， 都 存 在 单 个 脉 冲 的 蚀 除 量 与 单 个 脉 冲能 量 在 一 定 范 围 内 成 正 比 的

9、 关 系 。 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 。 可 用公 式 表 示 为 q MWq 微 细 加 工 表示阴极）表示阳极，（角表有效脉冲利用率。能量分配系数；阳极、阴极的极间、加工时间；脉冲频率；单个脉冲能量；工具损耗速度；速度，即工件生产率或正极、负极的蚀除、除量；正极、负极的总蚀、caKKtfW vv qq caM ca ca tfWKq tfWKq Mcc Maa fWKtqv fWKt qv Macc Maaa 微 细 加 工 脉 冲 前 后 沿 变 化 率 相 对 于 脉 冲 宽 度 较

10、小 时 ， 影 响 蚀 除 量 的单 个 脉 冲 能 量 即 为 单 脉 冲 放 电 能 量 ， 可 表 示 为dttituW etM )()(0 。单个脉冲放电能量；而变化的电流放电间隙中随时间；而变化的电压放电间隙中随时间；时间单个脉冲实际放电)( )()( )()( )(JW Ati Vtu st Me 由 此 可 见 ， 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 ， 设 法 提 高 系 数 f MW ca KK、 微 细 加 工3.金 属 材 料 热 学 常 数 热 学 常 数 是 指 熔 点 、 沸 点 、

11、热 导 率 、 比 热 容 、 熔 化 潜 热 、气 化 潜 热 等 。 当 脉 冲 放 电 能 量 相 同 时 ， 金 属 的 熔 点 、 沸 点 、比 热 容 、 熔 化 潜 热 、 气 化 潜 热 愈 高 ， 电 蚀 量 将 愈 小 ， 愈 难 加工 ； 导 热 系 数 愈 大 的 金 属 ， 由 于 较 多 地 把 瞬 时 产 生 的 热 量 传导 散 失 到 其 他 部 位 ， 降 低 了 本 身 的 蚀 除 量 。 总 之 ， 电 极 的 蚀 除 量 与 电 极 材 料 的 导 热 系 数 以 及 其 他 热 学常 数 、 单 个 脉 冲 能 量 、 脉 冲 能 量 变 化 率 有

12、 密 切 关 系 。4.工 作 液 ： 电 火 花 成 型 油 类 ， 高 速 走 丝 线 切 割 乳 化 液 ，低 速 走 丝 线 切 割 去 离 子 水5.其 他 因 素 ： 加 工 过 程 稳 定 性 、 电 极 材 料 、 抛 出 速 度 、 黑 膜 微 细 加 工1.加 工 速 度 单 位 时 间 内 工 件 的 蚀 除 量 称 之 为 加 工 速 度 ， 一 般 采 用 体 积加 工 速 度 来 表 示 ， 即 被 加 工 掉 的 体 积 除 以 加 工 时 间2.2电 火 花 加 工 的 加 工 速 度 和 工 具 的 损 耗 速 度tVv W / 提 高 脉 冲 频 率 ， 靠

13、 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 产 物 及 气 泡 来 恢 复 其 介 电 性 能 ， 以 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 运 行 。 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 提 高加 工 速 度 ， 但 同 时 会 使 表 面 粗 糙 度 变 坏 和 降 低 加 工 精 度 ， 一 般 只 用 于 粗 加工

14、和 半 精 加 工 的 场 合 。 提 高 工 艺 系 数 K的 途 径 ， 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 等 ， 从 而 提 高 有 效 脉 冲 利 用 率 ， 达到 提 高 工 艺 系 数 的 目 的 。 微 细 加 工2.工 具 电 极 损 耗 速 度 采 用 相 对 损 耗 或 损 耗 比 作 为 衡 量 工 具 电 极 耐 损 耗 的 指 标 。即 %100)/( WE vv 上 式 中 加 工 速 度 和 损 耗 速 度 均 以 mm3/min为 单 位 计 算 ， 则 为 体 积 相 对 损 耗

15、。 如 以 g/min为 单 位 计 算 ， 则 为 重 量 相 对 损耗 ； 如 以 mm/min为 单 位 计 算 ， 则 为 直 线 相 对 损 耗 。 每 种 电 极 材 料 都 有 一 最 佳 峰 值 电 流 宽 度 与 熔 坑 的 最 大 体 积 对应 。 合 理 选 择 工 具 电 极 的 材 料 ， 以 确 保 工 具 电 极 的 最 佳 峰 值 电流 宽 度 偏 离 工 件 电 极 的 最 佳 峰 值 电 流 宽 度 ， 以 工 件 电 极 的 最 佳峰 值 电 流 宽 度 作 为 依 据 选 择 加 工 脉 冲 的 参 数 ， 可 以 保 证 电 极 的低 损 耗 。 微

16、细 加 工影响电极损耗的主要因素1.极性效应：根据工件所接电源极性命名精加工通常采用正极性短脉冲；粗加工通常采用负极性长脉冲2.吸附效应：金属碳化物微粒在电场作用下形成带负电碳胶粒，在一定条件下吸附在正极表面，俗称炭黑膜。可以保护和补偿电极，降低电极损耗：负极性加工。峰值电流和频率一定时，黑膜厚度随脉宽增加而增加3.传热效应：工具电极导热性能好于工件，结合大脉宽小电流，可减少电极损耗。 4.合理选择工具材料：最常用石墨和铜，以及铜钨、铜碳、银钨合金 微 细 加 工2.3影 响 加 工 精 度 的 主 要 因 素 影 响 加 工 精 度 的 主 要 因 素 除 了 和 常 规 加 工 的 共 性

17、 ， 如 机 床 精 度 ， 安 装 精 度 ，工 具 误 差 等 之 外 。 主 要 有1.放 电 间 隙 的 大 小 及 其 一 致 性2.工 具 电 极 的 损 耗 及 其 稳 定 性 3.“ 二 次 放 电 ” 。电 火 花 加 工 时 ， 工 具 电 极 与 工 件 之 间 存 在 着 一 定 的 放 电 间 隙 ， 如 果 加 工 过 程中 放 电 间 隙 能 保 持 不 变 ， 则 可 以 通 过 修 正 工 具 电 极 的 尺 寸 ， 对 放 电 间 隙 进 行补 偿 ， 以 获 得 较 高 的 加 工 精 度 。 然 而 ， 放 电 间 隙 的 大 小 实 际 上 是 变 化

18、 的 ， 影响 着 加 工 精 度 。 除 此 之 外 ， 间 隙 大 小 对 加 工 精 度 也 有 影 响 ， 尤 其 对 复 杂 形 状 的 加 工 表 面 、 棱 角 部 位 电 场 强 度 分 布 不 均 ， 间 隙 越 大 ， 影 响 越 严 重 。 因 此 ，应 缩 小 放 电 间 隙 ， 这 样 不 但 能 提 高 仿 形 精 度 ， 而 且 放 电 间 隙 越 小 ， 可 能 产 生的 间 隙 变 化 量 也 越 小 ； 另 外 还 必 须 尽 可 能 使 加 工 过 程 稳 定 。 微 细 加 工 工 具 电 极 的 损 耗 对 尺寸 精 度 和 形 状 精 度 都 有影

19、响 。 “ 二 次 放 电 ” 是 指 已加 工 表 面 上 由 于 电 蚀 产物 等 的 介 入 而 再 次 进 行的 非 正 常 放 电 ， 集 中 反映 在 加 工 深 度 方 向 产 生斜 度 和 加 工 棱 角 棱 边 变钝 方 面 。 微 细 加 工2.4电 火 花 加 工 表 面 完 整 性1.表 面 粗 糙 度 电 火 花 加 工 表 面 是 由 无 方 向 性 的 无 数 小 坑 和 硬 凸 边 所 组成 ， 特 别 有 利 于 保 存 润 滑 油 ,表 面 的 润 滑 性 和 耐 磨 性 能 均 比机 械 加 工 表 面 好 。 表 面 粗 糙 度 评 定 指 标 常 用

20、微 观 不 平 度 的 平 均 算 术 偏 差 Ra和 不 平 度 的 最 大 高 度 值 Rmax， 在 数 值 大 小 上 ， Rmax约 是（ 4 5） Ra。 对 表 面 粗 糙 度 影 响 最 大 的 是 单 个 脉 冲 能 量 。因 为 脉 冲 能 量 大 ， 每 次 脉 冲 放 电 的 蚀 除 量 也 大 ， 放 电 凹 坑既 大 又 深 ， 从 而 使 表 面 粗 糙 度 变 差 。 微 细 加 工 工 件 材 料 对 加 工 表 面 粗 糙 度 也 有 影 响 。 熔 点 高 的 材 料 （ 硬质 合 金 ） ， 在 相 同 能 量 下 加 工 的 表 面 粗 糙 度 要 比

21、 熔 点 低 的材 料 （ 钢 ） 好 。 精 加 工 时 ， 工 具 电 极 的 表 面 粗 糙 度 也 将 影 响 到 加 工 表 面 粗糙 度 。 由 于 石 墨 电 极 很 难 加 工 到 非 常 光 滑 的 表 面 ， 因 此 用 石 墨 电 极 的 加 工 表 面 粗 糙 度 较 差 。 4.03.0max eeR itKR 峰值电流。脉冲放电时间；常数；实测的表面粗糙度ee RitKR max表 面 粗 糙 度 和 脉 冲 能 量 之 间 的 关 系 微 细 加 工2.表 面 变 质 层 和 表 面 力 学 性 能 电 火 花 加 工 过 程 中 ， 在 火 花 放 电 的 瞬

22、时 高 温 和 工 作液 的 快 速 冷 却 作 用 下 ， 材 料 表 面 层 的 化 学 成 分 、 微 观结 构 发 生 了 很 大 的 变 化 ， 形 成 一 层 通 常 存 在 残 余 应 力和 微 观 裂 纹 的 变 质 层 。 对 于 熔 化 、 气 化 材 料 ， 可 将 变质 层 分 为 熔 化 凝 固 层 和 热 影 响 层 。 熔 化 凝 固 层 位 于 工 件 表 面 最 上 层 ， 它 被 放 电 时 瞬 时高 温 熔 化 而 又 滞 留 下 来 ， 受 工 作 液 快 速 冷 却 而 凝 固 。熔 化 凝 固 层 的 厚 度 随 脉 冲 能 量 的 增 大 而 变

23、厚 ， 大 约 为1 2倍 的 Rmax， 但 一 般 不 超 过 0.1mm。 微 细 加 工 热 影 响 层 介 于 熔 化 凝 固 层 和 基 体 之 间 。 热 影 响 层 的 金 属 材 料并 没 有 熔 化 ， 只 是 受 到 高 温 的 影 响 ， 使 材 料 的 金 相 组 织 发 生 了变 化 ， 它 和 基 体 材 料 之 间 并 没 有 明 显 的 界 限 。 热 影 响 层 中 靠 近熔 化 凝 固 层 部 分 ， 由 于 受 到 高 温 作 用 并 迅 速 冷 却 ， 形 成 淬 火 区 ，其 厚 度 与 具 体 条 件 有 关 ， 一 般 为 2 3倍 的 Rmax

24、 。 显 微 裂 纹 一 般仅 在 熔 化 层 内 出 现 ， 只 有 在 脉 冲 很 大 情 况 下 才 有 可 能 扩 展 到 热影 响 层 。 表 面 变 质 层 的 形 成 导 致 电 火 花 加 工 表 面 力 学 性 能 的 改 变 ， 通常 硬 度 和 耐 磨 性 能 提 高 ， 而 抗 疲 劳 性 能 下 降 。 要 提 高 表 面 完 整性 ， 必 须 设 法 减 小 表 面 变 质 层 的 厚 度 。 微 细 加 工3.电 火 花 加 工 设 备 和 工 作 液3.1电 火 花 加 工 机 床 电 火 花 穿 孔 成 形 加 工 机 床 主 要 由 主 机 、 脉 冲 电

25、源 ，自 动 进 给 调 节 系 统 、 工 作 液 净 化 及 循 环 系 统 组 成 。 主机 主 要 包 括 ： 主 轴 头 、 床 身 、 立 柱 、 工 作 台 及 工 作 液槽 几 部 分 。 机 床 的 整 体 布 局 有 整 体 式 和 分 离 式 。 床 身和 立 柱 是 机 床 的 主 要 结 构 件 ， 要 有 足 够 的 刚 度 。 微 细 加 工 微 细 加 工 床 身 工 作 台 面 与 立 柱 导 轨 面 应 有 一 定 的 垂 直 度 要 求 ，还 应 有 较 好 的 精 度 保 持 性 ， 这 就 要 求 导 轨 具 有 良 好 的耐 磨 性 和 充 分 消

26、除 材 料 内 应 力 等 。 作 纵 横 向 移 动 的 工作 台 一 般 带 有 坐 标 装 置 。 常 用 的 是 靠 刻 度 手 轮 来 调 整位 置 。 主 轴 头 是 电 火 花 成 形 机 床 中 最 关 键 的 部 件 ， 是 自 动调 节 系 统 中 的 执 行 机 构 ， 对 加 工 工 艺 指 标 的 影 响 极 大 。对 主 轴 头 的 要 求 是 ： 结 构 简 单 、 传 动 链 短 、 传 动 间 隙小 、 热 变 形 小 、 具 有 足 够 的 精 度 和 刚 度 ， 以 适 应 自 动调 节 系 统 的 惯 性 小 、 灵 敏 度 好 、 能 承 受 一 定

27、负 载 的 要求 。 主 轴 头 常 用 的 有 电 液 式 和 电 机 械 式 。 微 细 加 工3.2脉 冲 电 源 脉 冲 电 源 又 称 脉 冲 发 生 器 ， 其 作 用 是 把 220V或 380V的 50Hz工 频 交 流 电 转换 成 一 定 形 式 的 单 向 脉 冲 电 流 ， 供 给 电 极 放 电 间 隙 产 生 火 花 所 需 要 的 能 量来 蚀 除 金 属 。 对 脉 冲 电 源 的 要 求 是 ： 1） 影 响 工 艺 指 标 的 主 要 参 数 可 调 。 2） 通 用 电 源的 主 要 参 数 的 调 节 范 围 广 。 3） 专 用 脉 冲 电 源 主 要

28、 参 数 的 调 节 灵 活 方 便 。 4）性 能 稳 定 可 靠 ， 模 块 化 结 构 ， 以 便 于 检 测 和 维 修 。 5） 无 污 染 、 低 成 本 、 低能 耗 、 长 寿 命 。常 用 脉 冲 电 源 种 类 有 ：1） RC和 RLC脉 冲 电 源 ： 非 独 立 式 ， 不 可 调2） 晶 闸 管 和 晶 体 管 脉 冲 电 源 ： 前 者 功 率 较 大 ， 常 用 于 粗 加 工 ； 后 者 中 小 型 电 源 ， 用 途 广 泛 微 细 加 工3.3自 动 进 给 调 节 系 统1.自 动 进 给 调 节 系 统 的 作 用 和 分 类 自 动 进 给 调 节

29、系 统 的 作 用 是 维 持 某 一 稳 定 的 放 电 间隙 S， 保 证 电 火 花 加 工 正 常 而 稳 定 地 进 行 ， 获 得 较 好的 加 工 效 果 。 对 自 动 进 给 调 节 系 统 的 基 本 要 求 是 ： 1） 有 较 广 的 速 度 调 节 跟 踪 范 围 。 2） 有 足 够 的 灵 敏度 和 快 速 性 。 3） 有 必 要 的 稳 定 性 。 4） 有 足 够 大 的 空载 进 给 速 度 和 短 路 回 退 速 度 。 自 动 进 给 调 节 系 统 按 执 行 元 件 可 分 为 电 液 压 式 、 步进 电 动 机 、 宽 调 速 力 矩 电 动

30、机 、 直 流 伺 服 电 动 机 、 交流 伺 服 电 动 机 、 直 线 电 动 机 等 几 种 形 式 。 微 细 加 工2.自 动 进 给 调 节 系 统 的 基 本 组 成放 大 驱 动 执 行 机 构 调 节 对 象测 量 环 节比 较 环 节设 定 值（ 1） 测 量 环 节 ： 是 得 到 放 电 间 隙 大 小 及 变 化 的 信 号 。（ 2） 比 较 环 节 ： 是 根 据 “ 给 定 值 ” 来 调 节 进 给 速 度 。（ 3） 放 大 环 节 ： 是 把 测 量 比 较 输 出 的 信 号 放 大 使 之 具 有 足 够的 驱 动 功 率 。 晶 体 管 放 大 器

31、 和 电 液 压 放 大 器 。（ 4） 执 行 环 节 ： 根 据 放 大 环 节 输 出 的 控 制 信 号 的 大 小 及 时 地 调 整 工 具 电 极 的 进 给 ， 以 保 持 合 适 的 放 电 间 隙 ， 从 而 保 证 电火 花 加 工 正 常 进 行 。 微 细 加 工3.4工 作 液 及 其 循 环 过 滤 系 统1.工 作 液 的 作 用1） 压 缩 放 电 通 道 ， 提 高 放 电 的 能 量 密 度 ， 提 高 蚀 除 效 果 。2） 加 速 极 间 介 质 的 冷 却 和 消 电 离 过 程 ， 防 止 电 弧 放 电 。3） 加 剧 放 电 时 的 流 体 动

32、 力 过 程 ， 以 利 于 蚀 除 金 属 的 抛 出 。4） 通 过 工 作 液 的 流 动 ， 加 速 蚀 除 金 属 的 排 出 ， 以 保 持 放 电 工作 稳 定 。5） 改 变 工 件 表 面 层 的 理 化 性 质 。6） 减 少 工 具 电 极 损 耗 ， 加 强 电 极 覆 盖 效 应 。 微 细 加 工2.常 用 的 工 作 液 微 细 加 工3. 工 作 液 循 环 过 滤 系 统 工 作 液 循 环 过 滤 系 统 包 括 工 作 液 箱 、 电动 机 、 泵 、 过 滤 装 置 、 工 作 液 槽 、 油 杯 、管 道 、 阀 门 、 引 射 器 以 及 测 量 仪

33、 表 等 。 放 电 间 隙 中 的 电 蚀 产 物 除 了 靠 自 然 扩 散 、定 期 抬 刀 以 及 使 工 具 电 极 附 加 振 动 等 排 除外 ， 常 采 用 强 迫 循 环 的 方 法 加 以 排 除 ， 以免 间 隙 中 电 蚀 产 物 过 多 ， 引 起 已 加 工 过 的侧 表 面 间 “ 二 次 放 电 ” ， 影 响 加 工 精 度 ，此 外 也 可 带 走 一 部 分 热 量 。 微 细 加 工 4.电 火 花 穿 孔 成 型 加 工电 火 花 穿 孔成 型 加 工 穿 孔 加 工型 腔 加 工 冲 模 （ 包 括 凸 凹 模 及 卸 料 板 、 固 定 板 ）粉

34、末 冶 金 模挤 压 模 （ 型 孔 ）型 孔 零 件小 孔深 孔型 腔 模 （ 锻 模 、 压 铸 模 、 塑 料 模 、 胶木 模 ）型 腔 零 件 微 细 加 工4.1冲 模 的 电 火 花 加 工 工 艺1.冲 模 的 电 火 花 加 工 方 法 凹 模 的 尺 寸 精 度 主 要 靠 工 具 电 极来 保 证 ， 因 此 ， 对 工 具 电 极 的 精 度和 表 面 粗 糙 度 都 应 有 一 定 的 要 求 。如 凹 模 的 尺 寸 为 L2， 工 具 电 极 相 应 的尺 寸 为 L1， 单 面 火 花 间 隙 值 为 Sl， 则L2=L1+2Sl 其 中 火 花 间 隙 值 S

35、l主 要 决 定 于 脉 冲参 数 与 机 床 的 精 度 ， 只 要 加 工 规 准选 择 恰 当 ， 保 证 加 工 的 稳 定 性 ， 火花 间 隙 值 Sl的 误 差 很 小 ， 因 此 ， 只 要工 具 电 极 的 尺 寸 精 确 ， 用 它 加 工 出的 凹 模 也 是 比 较 精 确 的 。 微 细 加 工2.工 具 电 极（ 1） 电 极 材 料 的 选 择 凸 模 一 般 选 优 质 高 碳 钢 T8A、 T10A或 铬 钢 Cr12、 GCr15，硬 质 合 金 等 。 应 注 意 凸 、 凹 模 不 要 选 用 同 一 种 钢 材 型 号 ，否 则 电 火 花 加 工 时

36、 更 不 易 稳 定 。（ 2） 电 极 的 设 计 要 求 工 具 电 极 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度 比 凹 模 高 一 级 ，一 般 精 度 不 低 于 IT7， 表 面 粗 糙 度 小 于 Ra1.25 m， 且 直 线度 、 平 面 度 和 平 行 度 在 100mm长 度 上 不 大 于 0.01mm。 工 具 电极 应 具 有 足 够 的 长 度 ， 若 加 工 硬 质 合 金 时 ， 由 于 电 极 损 耗较 大 ， 电 极 还 应 适 当 加 长 。 工 具 电 极 的 截 面 轮 廓 尺 寸 除 考虑 配 合 间 隙 外 ， 还 要 比 预 定 加 工 的

37、型 孔 尺 寸 均 匀 地 缩 小 一 个 加 工 时 地 火 花 放 电 间 隙 。 微 细 加 工（ 3） 电 极 的 制 造 冲 模 电 极 的 制 造 ， 一 般 先 经 普 通 机 械 加 工 ， 然 后 成 型 磨削 。 目 前 ， 直 接 采 用 电 火 花 线 切 割 加 工 电 极 获 得 广 泛 应 用 。 3.工 件 的 准 备 电 火 花 加 工 前 ， 工 件 （ 凹 模 ） 型 孔 部 分 要 加 工 预 孔 ， 并 留 适当 的 电 火 花 加 工 余 量 。 余 量 的 大 小 应 能 补 偿 电 火 花 加 工 的 定 位 、找 正 误 差 及 机 械 加 工

38、 误 差 。 一 般 情 况 下 ， 单 边 余 量 为 0.31.5mm， 并 力 求 均 匀 。 对 形 状 复 杂 的 型 孔 ， 余 量 要 适 当 加 大 。 微 细 加 工4.电 规 准 的 选 择 及 转 换 冲 模 加 工 中 ， 常 选 择 粗 、 中 、 精 三 种 规 准 。 对 粗 规 准 的 要求 是 ： 生 产 率 高 ； 工 具 电 极 的 损 耗 小 。 转 换 中 规 准 之 前 的 表面 粗 糙 度 应 小 于 Ra10 m， 否 则 将 增 加 中 精 加 工 中 的 加 工 余量 与 加 工 时 间 ； 加 工 过 程 要 稳 定 。 所 以 ， 粗 规

39、 准 主 要 采 用 较大 的 电 流 ， 较 长 的 脉 宽 （ 50 500s ） ， 采 用 铜 电 极 时 电 极相 对 损 耗 应 低 于 1 。 中 规 准 用 于 过 渡 性 加 工 ， 以 减 少 精 加工 时 的 加 工 余 量 ， 提 高 加 工 速 度 ， 中 规 准 采 用 的 脉 宽 一 般 为10 100 s。 精 规 准 用 来 最 终 保 证 模 具 所 要 求 的 配 合 间 隙 、表 面 粗 糙 度 、 刃 口 斜 度 等 质 量 指 标 。 应 采 用 小 的 电 流 ， 高 的频 率 、 短 的 脉 宽 （ 一 般 为 2 6 s） 。 微 细 加 工4

40、.2型 腔 模 的 电 火 花 加 工 型 腔 模 电 火 花 加 工 主 要 有 单 极 平 动 法 、 多 电 极 更 换 法 和 分 解电 极 加 工 法 等 。（ 1） 单 电 极 平 动 法 采 用 一 个 电 极 完 成 型 腔 的 粗 、 中 、 精 加 工 的 。 首 先 采 用 低 损耗 、 高 生 产 率 的 粗 规 准 进 行 加 工 ， 然 后 用 平 动 头 作 平 面 小 圆 运动 ， 按 照 粗 、 中 、 精 的 顺 序 逐 级 改 变 电 规 准 。 与 此 同 时 ， 依 次加 大 电 极 的 平 动 量 ， 以 补 偿 前 后 两 个 加 工 规 准 之

41、间 型 腔 侧 面 放电 间 隙 差 和 表 面 微 观 不 平 度 差 ， 实 现 型 腔 侧 面 仿 型 修 光 ， 完 成整 个 型 腔 模 的 加 工 。1.型 腔 模 电 火 花 加 工 的 工 艺 方 法 微 细 加 工（ 2） 多 电 极 更 换 法 采 用 多 个 电 极 依 次 更 换 加 工 同 一 个 型 腔 ， 每 个 电 极 加 工 时必 须 把 上 一 规 准 的 放 电 痕 迹 去 掉 。 一 般 用 两 个 电 极 进 行 粗 、精 加 工 就 可 满 足 要 求 ； 当 型 腔 模 的 精 度 和 表 面 质 量 要 求 很 高时 ， 才 采 用 三 个 或

42、更 多 电 极 进 行 加 工 ， 但 要 求 多 个 电 极 的 一致 性 好 、 制 造 精 度 高 ； 另 外 ， 更 换 电 极 时 要 求 定 位 装 夹 精 度高 ， 因 此 一 般 只 用 于 精 密 型 腔 的 加 工 ， 例 如 盒 式 磁 带 、 收 录机 、 电 视 机 等 机 壳 的 磨 具 ， 都 是 用 多 个 电 极 加 工 出 来 的 。 微 细 加 工（ 3） 分 解 电 极 法 是 单 极 平 动 法 和 多 电 极 更 换 加 工 法 的 综 合 应 用 。 根 据 型 腔的 几 何 形 状 ， 把 电 极 分 解 成 主 型 腔 和 副 型 腔 电 极

43、分 别 制 造 。先 加 工 出 主 型 腔 ， 后 用 副 型 腔 电 极 加 工 尖 角 、 窄 缝 等 部 位 的副 型 腔 。 可 根 据 主 、 副 型 腔 不 同 的 加 工 条 件 ， 选 择 不 同 的 加工 规 准 ， 有 利 于 提 高 加 工 速 度 和 改 善 加 工 表 面 质 量 、 同 时 可以 简 化 电 极 制 造 ， 便 于 修 整 电 极 。 微 细 加 工2.型 腔 模 加 工 用 工 具 电 极（ 1） 电 极 材 料 的 选 择 为 了 提 高 型 腔 模 的 加 工 精 度 ， 在 电 极 方 面 ， 首 先 是 寻 找耐 蚀 性 高 的 电 极

44、材 料 ， 如 纯 铜 、 铜 钨 合 金 、 银 钨 合 金 以 及石 墨 电 极 等 。（ 2） 排 气 孔 和 冲 油 孔 设 计 一 般 情 况 下 ， 在 不 易 排 屑 的 拐 角 、 窄 缝 处 应 开 有 冲 油 孔 ；而 在 蚀 除 面 积 较 大 以 及 电 极 端 部 有 凹 入 的 部 位 开 排 气 孔 。冲 油 孔 和 排 气 孔 的 直 径 一 般 为 1 2mm。 若 孔 过 大 ， 则加 工 后 残 留 的 凸 起 太 大 ， 不 易 清 除 。 孔 的 数 目 应 以 不 产 生蚀 除 物 堆 积 为 宜 。 孔 距 在 20 40mm左 右 ， 孔 要 适

45、 当 错 开 。 微 细 加 工3.工 作 液 强 迫 循 环 的 应 用 型 腔 加 工 往 往 需 要 采 用 强 迫 冲 油 。 冲 油 压 力 一般 为 20kpa左 右 ， 可 随 深 度 的 增 加 而 增 加 。 冲 油 对电 极 损 耗 有 影 响 。 随 着 冲 油 压 力 的 增 加 ， 电 极 损 耗也 增 加 了 。 这 是 因 为 冲 油 压 力 增 加 后 ， 对 电 极 表 面的 冲 刷 力 也 增 加 ， 因 而 使 电 蚀 产 物 不 易 反 粘 到 电 极表 面 以 补 偿 其 损 耗 。 同 时 由 于 游 离 碳 浓 度 随 冲 油 而降 低 ， 因 而

46、 影 响 了 黑 膜 的 生 成 ， 且 流 场 不 均 ， 电 极局 部 冲 刷 和 反 粘 及 黑 膜 厚 度 不 同 ， 严 重 影 响 加 工 精度 。 电 极 的 损 耗 又 将 影 响 到 型 腔 模 的 加 工 精 度 ， 故对 要 求 很 高 的 锻 模 往 往 不 采 用 冲 油 而 采 用 定 时 抬 刀的 方 法 来 排 除 电 蚀 产 物 ， 以 保 证 加 工 精 度 。 微 细 加 工4.电 规 准 的 选 择 、 转 换 粗 加 工 应 优 先 考 虑 采 用 较 宽 的 脉 冲 宽 度 ， 然 后 选 择 合 适的 脉 冲 峰 值 电 流 ， 并 应 注 意 加

47、 工 面 积 和 加 工 电 流 之 间 的 配 合关 系 。 通 常 ， 石 墨 电 极 加 工 钢 时 ， 平 均 电 流 密 度 为 35A/cm2， 纯 铜 电 极 加 工 钢 时 ， 平 均 电 流 密 度 可 大 些（ 10A/cm2 ） 。 中 规 准 与 粗 规 准 之 间 并 没 有 明 显 的 界 限 ， 应按 具 体 加 工 对 象 划 分 。 一 般 选 用 脉 宽 为 20 400s、 电 流 峰值 为 10 25A进 行 加 工 。 精 加 工 时 ， 电 极 损 耗 率 较 大 ， 一 般为 10 20 ， 单 边 加 工 余 量 不 超 过 0.1 0.2mm，

48、 表 面 粗 糙度 应 优 于 Ra1.6m， 一 般 都 选 用 窄 脉 宽 （ 2 20s） 、 小 峰值 电 流 （ 10A） 进 行 加 工 。 加 工 规 准 转 换 的 档 数 ， 应 根 据 所 加 工 型 腔 的 精 度 、 形 状复 杂 程 度 和 尺 寸 大 小 等 绝 缘 体 条 件 确 定 。 微 细 加 工4.3小 孔 电 火 花 加 工 小 孔 加 工 的 特 点 ： 1） 加 工 面 积 小 ， 深 度 大 ， 直 径 一 般 为 0.05 2mm， 深 径 比 达 20以 上 ； 2） 小 孔 加 工 均 为 盲 孔 加工 ， 排 屑 困 难 。 小 孔 加 工

49、 由 于 工 具 电 极 截 面 积 小 ， 容 易 变 形 ； 不 易 散 热 ，排 屑 又 困 难 ， 因 此 电 极 损 耗 大 。 工 具 电 极 应 选 择 刚 性 好 、 容易 矫 直 、 加 工 稳 定 性 好 和 损 耗 小 的 材 料 ， 如 铜 钨 合 金 丝 、 钨丝 、 钼 丝 、 铜 丝 等 。 加 工 时 为 了 避 免 电 极 弯 曲 变 形 ， 还 需 设置 工 具 电 极 的 导 向 装 置 。 为 了 改 善 小 孔 加 工 时 的 排 屑 条 件 ， 常 采 用 电 磁 振 动 头 ， 使工 具 电 极 丝 沿 轴 向 振 动 ， 或 采 用 超 声 波

50、振 动 头 ， 使 工 具 电 极端 面 有 轴 向 高 频 振 动 ， 进 行 电 火 花 超 声 波 复 合 加 工 ， 可 大 大提 高 生 产 率 。 微 细 加 工 电 火 花 高 速 小 孔 加 工 是 近 年 来发 展 起 来 的 。 其 工 作 原 理 是 采用 管 状 电 极 ， 加 工 时 电 极 作 回转 和 轴 向 进 给 运 动 ， 管 电 极 中通 入 1 5MPa的 高 压 工 作 液 。由 于 高 压 工 作 液 能 迅 速 将 电 极产 物 排 除 ， 且 能 强 化 火 花 放 电的 蚀 除 作 用 ， 此 加 工 方 法 的 最大 特 点 是 加 工 速 度 高 ， 一 般 小孔 加 工 速 度 可 达 60mm/min左 右 ，比 普 通 钻 孔 速 度 还 要 快 。 最 适合 加 工 0.3 3mm左 右 的 小 孔 且深 径 比 可 超 过 100。 微 细 加 工4.4异 形 小 孔 电 火 花 加 工（ 1） 冷 拔 整 体 电 极 法（ 2） 电 火 花 线 切 割 加 工 整 体 电 极 法（ 3） 电 火 花 反 拷 加 工 整 体 电 极 法