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1、電火花加工及電極設(shè)計(jì),講解人：張 怡,問(wèn)題,1.精密模具工件中，電極設(shè)計(jì)時(shí)直面與斜面的放電間隙是否一樣？ 2.用電極加工字時(shí)，需要加平動(dòng)嗎？ 3.電火花加工的特點(diǎn)？ 4.常用電極材料有哪些？ 5.電火花加工，一般能達(dá)到的尖角是多少？,電火花加工,什么是電火花加工 ？ 電火花加工的特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)電火花加工的條件 電火花加工機(jī)床組成及作用 EDM電火花放電原理,什么是電火花加工 ？,電火花是一種自激放電，其特點(diǎn)如下： 火花放電的兩個(gè)電極間在放電前具較高的電壓，當(dāng)兩電極接近時(shí)，其間介質(zhì)被擊穿后，隨即發(fā)生火花放電。伴隨擊穿過(guò)程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低。火花通道必須在維持短暫的
2、時(shí)間后及時(shí)熄滅，才可保持火花放電的“冷極”特性（即通道能量轉(zhuǎn)換的熱能來(lái)不及傳至電極縱深），使通道能量作用于極小范圍。通道能量的作用，可使電極局部被腐蝕。 利用火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對(duì)材料進(jìn)行尺寸加工的方法，叫電火花加工。 電火花加工是在較低的電壓范圍內(nèi)，在液體介質(zhì)中的火花放電。,電火花加工的特點(diǎn),1.脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機(jī)械加工方法難于加工或無(wú)法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。,電火花加工的特點(diǎn),2.脈沖放電持續(xù)時(shí)間極短，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴(kuò)散范圍小，材料受熱影響范圍小。 3.加工時(shí)，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極小。
3、工具電極 料不需要比工件材料硬，因此，工具電極制造容易。 4.可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。 基于上述特點(diǎn)，電火花加工的主要用途有以下幾項(xiàng)： a) 加工小孔、畸形孔以及在硬質(zhì)合金上加工螺紋。 (即主要型腔加工，工件的核心部分) b) 加工窄縫。,實(shí)現(xiàn)電火花加工的條件,1.電極和工件之間必須維持合理的距離。在該距離范圍內(nèi)，既可以滿(mǎn)足脈沖電壓不斷擊穿介質(zhì)，產(chǎn)生火花放電，又可以適應(yīng)在火花通道熄滅后介質(zhì)消電離以及排出蝕除產(chǎn)物的要求。若兩電極距離過(guò)大，則脈沖電壓不能擊穿介質(zhì)、不能產(chǎn)生火花放電，若兩電極短路，則在兩電極間沒(méi)有脈沖能量消耗，也不可能實(shí)現(xiàn)電腐蝕加工
4、。 名詞：放電間隙 放電間隙方便加工控制電流大小，來(lái)達(dá)到工件規(guī)定的尺寸精度。 粗加工電流大速度快表面粗糙 精加工電流小速度慢表面光潔,實(shí)現(xiàn)電火花加工的條件,2.兩電極之間必須充入介質(zhì)。工作液的作用是使火花放電在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，如煤油、火花加工液等。以有利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電并帶走放電時(shí)產(chǎn)生的熱量和電蝕物。 （壓力沖油：使介質(zhì)液在壓力作用下強(qiáng)行通過(guò)電極中的沖油孔進(jìn)入放電間隙，與微粒一道從型腔邊緣流出） 3.輸送到兩電極間的脈沖能量密度應(yīng)足夠大。在火花通道形成后，脈沖電壓變化不大，因此，通道的電流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足夠大，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，從而
5、在被加工材料表面形成一個(gè)腐蝕痕（凹坑），實(shí)現(xiàn)電火花加工。因而，通道一般必須有105-106A/cm2電流密度。 放電通道必須具有足夠大的峰值電流，通道才可以在脈沖期間得到維持。一般情況下，維持通道的峰值電流不小于2A。 4.放電必須是短時(shí)間的脈沖放電。（放電持續(xù)時(shí)間一般為10-7-10-3s）由于放電時(shí)間短，使放電時(shí)產(chǎn)生的熱能來(lái)不及在被加工材料內(nèi)部擴(kuò)散，從而把能量作用局限在很小范圍內(nèi)，保持火花放電的冷極特性。,實(shí)現(xiàn)電火花加工的條件,5. 脈沖放電需重復(fù)多次進(jìn)行，并且多次脈沖放電在時(shí)間上和空間上是分散的。 這里包含兩個(gè)方面的意義：其一時(shí)間上相鄰的兩個(gè)脈沖不在同一點(diǎn)上形成通道；其二，若在一定時(shí)間范
6、圍內(nèi)脈沖放電集中發(fā)生在某一區(qū)域，則在另一段時(shí)間內(nèi)，脈沖放電應(yīng)轉(zhuǎn)移到另一區(qū)域。只有如此，才能避免積炭現(xiàn)象，進(jìn)而避免發(fā)生電弧和局部燒傷。 6 .脈沖放電后的電蝕產(chǎn)物能及時(shí)排放至放電間隙之外，使重復(fù)性放電順利進(jìn)行。 在電火花加工的生產(chǎn)實(shí)際中，上述過(guò)程通過(guò)兩個(gè)途徑完成。一方面，火花放電以及電腐蝕過(guò)程本身具備將蝕除產(chǎn)物排離的固有特性；蝕除物以外的其余放電產(chǎn)物（如介質(zhì)的汽化物）亦可以促進(jìn)上述過(guò)程；另一方面，還必須利用一些人為的輔助工藝措施，例如工作液的循環(huán)過(guò)濾，加工中采用的沖、抽油措施等等。,電火花加工機(jī)床的組成及作用,要實(shí)現(xiàn)電火花加工過(guò)程，機(jī)床必須具備三個(gè)要素，即：脈沖電源，機(jī)械部分和自動(dòng)控制系統(tǒng)，工作
7、液過(guò)濾與循環(huán)系統(tǒng)。 1. 脈沖電源 加在放電間隙上的電壓必須是脈沖的，否則，放電將成為連續(xù)的電弧。所謂脈沖電源，實(shí)際就是一種電氣線路或裝置，它們能發(fā)出具有足夠能量的脈沖電壓來(lái)。 2. 機(jī)械部分和自動(dòng)控制系統(tǒng) 其作用是維持工具電極和工件之間有一適當(dāng)?shù)姆烹婇g隙，并在線調(diào)整。 3. 工作液凈化與循環(huán)系統(tǒng) 工作液的作用是使能量集中，強(qiáng)化加工過(guò)程，帶走放電時(shí)所產(chǎn)生的熱量和電蝕產(chǎn)物。工作液系統(tǒng)包括工作液的儲(chǔ)存冷卻、循環(huán)及其調(diào)節(jié)與保護(hù)、過(guò)濾以及利用工作液強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)。,EDM電火花放電原理,電火花放電時(shí)，電極表面的金屬材料是怎樣被蝕除下來(lái)的，這一微觀的物理過(guò)程也就是電火花加工的物理本質(zhì)，或稱(chēng)機(jī)理。電火花電蝕
8、的微觀過(guò)程是電場(chǎng)力、磁力、熱力、流體動(dòng)力、電化學(xué)和膠體化學(xué)等綜合作用的過(guò)程。這一過(guò)程大致可分為四個(gè)連續(xù)階段：極間介質(zhì)的電離、擊穿、形成放電通道；介質(zhì)熱分解、電極材料融化、汽化膨脹；電極材料的拋出；極間介質(zhì)的消電離。,EDM電火花放電原理,,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,電極,工件,放電加工液,+,,電壓增加,放電柱形成,熔融,氣化,爆炸,冷卻,,,,,+,,,,+,+,+,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電極設(shè)計(jì),放電形式 放電順序 放電間隙 電極材料
9、電極數(shù)量 電極的加工 其它,放電形式,1.對(duì)著圖紙，看懂工件需要放電部位 （包括工件表面要求，數(shù)量等） 2.確定工件最合理的放電形式： a) 是單個(gè)放電還是BAR放電 b) 是站著放電還是躺著放電 c)若需多處放電，盡量保證工件一次設(shè)定 d)外形小而高的工件，需躺下加工。,,,放電順序,1.先加工大面積，再小的部位 2.先加工BAR放電部位，再加工單個(gè)放電部位 3.較多電極的工件，放電順序上，盡量靠近、連貫,1,2,放電間隙,1.在保證電極強(qiáng)度及加工工藝合理的前提下，盡量用大的放電。（常用放電間隙有：0.03、0.05、0.06、0.1、0.15、0.2） 2.特殊表面要求對(duì)應(yīng)相對(duì)精放
10、間隙 3.對(duì)于大面積的區(qū)域，需要分粗，精放電 4.在緊密零件的電極設(shè)計(jì)時(shí)，斜面的放電間隙大于直面的放電間隙。,放電間隙,,,,,S.G,電極材料,電極材料選用表（常用黃銅，鎢銅，石墨）,鎢銅雖是金屬中較好的電極材料，但其價(jià)格昂貴，一般用于小型精密加工。特性是耐消耗，機(jī)加工銳角成型容易。 石墨因耐消耗，耐高溫，變形小，質(zhì)量輕，加工效率高，但材料剛性差，銳角易崩裂。,電極數(shù)量（以電極材料為選銅為例）,以工件2PCS為例： 深度在1mm以下，無(wú)需粗放，需4F； 深度1mm,需1R，3F； 如遇電極加工工件體積過(guò)小，工件表面需拋光，工件有R0.03（max）等特殊要求時(shí)增加電極數(shù)量,電極的加工,考慮
11、到電極加工工藝，加工方法以確定電極總的結(jié)構(gòu)，加工優(yōu)先順序?yàn)椋合冗xCNC，CNC無(wú)法加工則考慮W/C，如上述兩種方法都不能則再選磨床 CNC加工電極，需滿(mǎn)足可加工深度，且加工深度方向不能有倒拉。 (因此，電極的設(shè)計(jì)除考慮放電加工外，還必須考慮所設(shè)計(jì)出的電極能否加工出來(lái)。),其它,非放電部位要充分讓開(kāi)工件。 3R基座裝夾電極，而且可以自動(dòng)找電極中心作為加工的基準(zhǔn) 設(shè)定圖應(yīng)盡量與工件圖方向一致，多次設(shè)定的話，設(shè)定圖應(yīng)方向一致。 電極上的加工部位高度差不要太大，避免電極損耗不平衡。,3R座子,,例一：模具中會(huì)經(jīng)常采用倒錐形狀的拉料結(jié)構(gòu)，同樣可以采用電極加工。,例一：在這種情況下，電極的最大外形尺寸應(yīng)小
12、于工件最小開(kāi)口尺寸，否則將無(wú)法加工。,例二：工件上有高出表面的字時(shí)，通常會(huì)采用電極加工，且在此種情況下，放電加工時(shí)不能采用平動(dòng)方式。,例三：在電子產(chǎn)品的模具中，會(huì)拆分出很多尺寸小的insert，而insert上成形產(chǎn)品的特征一般都比較規(guī)則，采用電火花加工成了常用，且必不可少的加工方法。,1.圖紙無(wú)特殊公差及表面要求 工件外形尺寸：29.249X5.021X2.802 EDM加工深度：0.200MM 2.工件片數(shù)：04 PCS 3.躺著放電，深度淺，加工快 4.放電間隙SP=0.05/S 5.電極材料為銅,,此處倒角只是為了確認(rèn)電極的方向。,例四：有的工件在設(shè)計(jì)電極時(shí)，電極很難拆分，或拆分后很難采用CNC來(lái)加工電極。那么，可以考慮將電極側(cè)綁裝夾，然后用W/C加工電極。如下圖，,,,R0.15,,,,Depth=0.50,例四（電極采用線割時(shí)還是要考慮加工R所允許的最小值，另外，要有足夠的空間做穿絲孔）,例五：一般情況下，但加工的深度大于1mm時(shí)，設(shè)計(jì)都應(yīng)該給粗放電極?；蛘呒庸っ娣e很大，雖然深度小于1mm，但仍應(yīng)該給粗放電極。粗放電極只是給精放電極去除余量，縮短加工時(shí)間。,,,,47.900,,,,27.700,加工深度2.000mm,,,
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