《電火花加工》PPT課件.ppt

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1、精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 特 種 加 工 方 法 可 按 其 能 量 來 源 和 加 工 原 理 分 為 電 火 花加 工 、 電 化 學 加 工 、 高 能 束 加 工 、 超 聲 加 工 、 成 形 加 工 和復 合 加 工 等 多 種 門 類 的 加 工 。電 火 花 加 工 電 火 花 加 工 又 稱 放 電 加 工 或 電 蝕 加 工 （ electrical discharge machining,簡 稱 EDM） ， 它 利 用 電 、 熱 能 對 零 件進 行 加 工 。 即 利 用 工 具 電 極 和 工 件 電 極 間 瞬 時 火

2、 花 放 電 所產(chǎn) 生 的 高 溫 來 熔 蝕 材 料 。 特 種 加 工 電 火 花 加 工 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS電 火 花 加 工 的 原 理 利 用 工 具 電 極 與 工 件 電 極 之 間 脈 沖 性 火 花 放 電 ，產(chǎn) 生 瞬 時 高 溫 ， 工 件 材 料 被 熔 化 和 氣 化 。 同 時 ， 該處 絕 緣 液 體 也 被 局 部 加 熱 ， 急 速 氣 化 ， 體 積 發(fā) 生 膨脹 ， 隨 之 產(chǎn) 生 很 高 的 壓 力 。 在 這 種 高 壓 作 用 下 ， 已經(jīng) 熔 化 、 氣 化 的 材 料 就 從 工 件 的 表 面

3、迅 速 被 除 去 。其 加 工 原 理 如 圖 所 示 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESSa)加 工 原 理 示 意 圖b)、 c)加 工 表 面 局 部 放大 圖1 工 件 2 脈 沖 電 源 3 自 動 進 給 調(diào) 節(jié) 裝 置4 工 具 5 工 作 液 6 過 濾 器7 工 作 液 泵 8 被 蝕 除 的 材 料 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 工 具 和 工 件 與 電 源 的 兩 極 相 接 ， 均 浸 在 有一 定 絕 緣 度 的 流 體 介 質(zhì) （ 通 常 用 煤 油 或 礦 物油 ） 中 。 脈 沖 電

4、 壓 加 到 兩 極 之 間 ， 在 工 具 電 極 向 工件 電 極 運 動 中 ， 將 極 間 最 近 點 的 液 體 介 質(zhì) 擊穿 ， 形 成 火 花 放 電 。 由 于 放 電 通 道 截 面 積 很小 ， 通 道 中 的 瞬 時 高 溫 使 材 料 熔 化 和 氣 化 。單 個 脈 沖 能 使 工 件 表 面 形 成 微 小 凹 坑 ， 而 無數(shù) 個 脈 沖 的 積 累 將 工 件 上 的 高 點 逐 漸 熔 蝕 。隨 著 工 具 電 極 不 斷 地 向 工 件 作 進 給 運 動 ， 工具 電 極 的 形 狀 便 被 復 制 在 工 件 上 。 加 工 過 程 中 所 產(chǎn) 生 的

5、金 屬 微 粒 ， 則 被 流 動的 工 作 液 流 帶 走 。 同 時 ， 總 能 量 的 一 小 部 分也 釋 放 到 工 具 電 極 上 形 成 一 定 的 工 具 損 耗 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 4個 階 段 ： 1） 介 質(zhì) 電 離 、 擊 穿 ， 形 成 放 電 通 道 ； 2） 火 花 放 電 產(chǎn) 生 熔 化 、 氣 化 、 熱 膨 脹 ； 3） 拋 出 蝕 除 物 ； 4） 間 隙 介 質(zhì) 消 電 離 （ 恢 復 絕 緣 狀 態(tài) ） 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS電 火 花 加 工 的

6、實 現(xiàn) 條 件 ：1、 工 具 電 極 和 工 件 電 極 之 間 必 須 保 持 一 定 的 間 隙 ；2、 必 須 采 用 脈 沖 電 源 、 脈 沖 放 電 需 要 重 復 多 次 進 行 、放 電 通 道 具 有 很 大 的 電 流 密 度 ；3、 兩 極 之 間 應(yīng) 沖 入 介 質(zhì) ， 火 花 放 電 在 絕 緣 介 質(zhì) 中 進行 ；4、 放 電 應(yīng) 是 短 時 間 的 脈 沖 放 電 ；5、 電 蝕 產(chǎn) 物 應(yīng) 能 及 時 排 出 至 放 電 間 隙 外 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS脈 沖 電 源 電 壓 波 形 精 密 與 特 種 加

7、工 HIGH EDUCATION PRESSq工 作 要 素 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS電 火 花 加 工 的 特 點1、 可 加 工 任 何 高 強 度 、 高 硬 度 、 高 韌 性 、 高 熔 點 的 難 切 削 加 工 的 導 電 材 料 ， 不 受 被 加 工 材 料 的 物 理 機 械 性 能 影 響 。2、 工 具 的 硬 度 可 以 低 于 被 加 工 材 料 的 硬 度 。3、 加 工 時 無 顯 著 機 械 切 削 力 ， 工 具 電 極 并 不 回 轉(zhuǎn) ， 有

8、利 于 小 孔 、 窄 槽 、 型 孔 、 曲 線 孔 及 薄 壁 零 件 加 工 ， 也 適 合 于 精 密 細 微 加 工 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS4、 脈 沖 參 數(shù) 可 任 意 調(diào) 節(jié) ， 加 工 中 只 要 更 換 工 具 電 極 或 采 用 階 梯 形 工 具 電 極 就 可 以 在 同 一 機 床 上 連 續(xù) 進 行 粗 、 半 精 和 精 加 工 。5、 通 常 效 率 低 于 切 削 加 工 ， 可 先 用 切 削 加 工 粗 加 工 ， 再 用 電 火 花 精 加 工 。6、 放 電 過 程 中 有 一 部 分 能 量 消 耗

9、 于 工 具 電 極 而 導 致 電 極 消 耗 ， 對 成 形 精 度 有 一 定 影 響 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS電 火 花 加 工 的 用 途 及 分 類 主 要 用 來 解 決 難 切 削 加 工 及 復 雜 形 狀 工 件 的 加工 。 可 分 為 電 火 花 穿 孔 成 型 加 工 、 電 火 花 線 切 割 、電 火 花 磨 削 和 鏜 削 、 電 火 花 表 面 強 化 與 刻 字 等 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS1. 加 工 速 度 和 工 具 損 耗 速 度 當 電 火 花 加 工

10、時 ， 工 具 和 工 件 （ 正 、 負極 ） 同 時 遭 到 不 同 程 度 的 電 蝕 ， 單 位 時 間 內(nèi)工 件 的 電 蝕 量 稱 為 加 工 速 度 ， 即 生 產(chǎn) 率 ； 單位 時 間 內(nèi) 工 具 的 電 蝕 量 稱 為 損 耗 速 度 ， 它 們是 一 個 問 題 的 兩 個 方 面 。電 火 花 加 工 的 基 本 工 藝 規(guī) 律 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS(1) 加 工 速 度 一 般 采 用 體 積 加 工 速 度 來 表 示 ， 有 時 也 用質(zhì) 量 加 工 速 度 來 表 示 ， 以 方 便 測 量 正 負 極 的蝕 除 速

11、 度 與 單 個 脈 沖 能 量 、 脈 沖 頻 率 成 正 比 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS qp-正 極 的 總 蝕 除 量 ； kp-工 藝 系 數(shù) （ 與 電 極 材 料 、 脈 沖 參 數(shù) 和 工 作 液 有關(guān) ） ； wM-單 個 脈 沖 能 量 ； f -脈 沖 頻 率 ； t-加 工 時 間 ； vp-正 極 蝕 除 速 度 。 有 效 脈 沖 利 用 率 ， %； fwktqv MPPP / 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS提 高 加 工 速 度 途 徑 ） 提 高 脈 沖 頻 率 ： 縮 小 脈

12、 沖 停 歇 時 間 或 壓 窄 脈 沖寬 度 。 ） 增 加 單 個 脈 沖 能 量 ： 加 大 脈 沖 電 流 或 增 加 脈 沖寬 度 ， 但 會 影 響 表 面 質(zhì) 量 和 加 工 精 度 ， 通 常 只 用 于粗 、 半 精 加 工 之 中 。 ） 提 高 工 藝 參 數(shù) ： 如 合 理 選 用 電 極 材 料 、 工 作 液及 放 電 參 數(shù) ， 改 善 工 作 液 循 環(huán) 過 濾 方 式 等 ， 來 有 效地 提 高 脈 沖 利 用 率 ， 以 達 到 提 高 工 藝 參 數(shù) 的 目 的 。 ） 正 確 選 擇 工 件 的 極 性 ： 窄 脈 沖 加 工 選 用 正 極 性加 工

13、 （ 工 件 接 脈 沖 電 源 的 正 極 ） ， 而 采 用 寬 脈 沖 加工 時 ， 采 用 負 極 性 加 工 （ 工 件 接 電 源 的 負 極 ） 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 加 工 中 衡 量 工 具 電 極 是 否 耐 損 耗 ， 不 僅 要看 工 具 損 耗 速 度 ， 還 要 看 同 時 能 達 到 的 加 工 速度 ， 所 以 采 用 相 對 損 耗 （ 損 耗 比 ） 作 為 衡 量 工具 電 極 耐 損 耗 之 指 標 。 vvN / 100%(2) 工 具 的 相 對 損 耗 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDU

14、CATION PRESS1) 極 性 效 應(yīng) 2) 覆 蓋 效 應(yīng)3) 傳 熱 效 應(yīng) 4) 吸 附 效 應(yīng)5) 選 擇 合 適 的 工 具 電 極 材 料 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS2. 影 響 加 工 精 度 的 主 要 因 素提 問 ： 影 響 普 通 切 削 加 工 精 度 的 因 素 有 哪 些 ？（ 工 件 的 安 裝 誤 差 、 機 床 的 幾 何 精 度 、 工 具 誤 差 、機 床 振 動 、 熱 等 ）(1) 放 電 間 隙 的 大 小 和 一 致 性(2) 工 具 電 極 的 損 耗 及 “ 二 次 放 電 ” 精 密 與 特 種

15、 加 工 HIGH EDUCATION PRESS加 工 斜 度 的 產(chǎn) 生 尖 角 變 圓 現(xiàn) 象a)加 工 外 表 面 b)加 工 內(nèi) 表 面1-工 件 電 極 2-工 具 電 極 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS3. 影 響 表 面 質(zhì) 量 的 因 素 電 火 花 加 工 的 表 面 質(zhì) 量 主 要 包 括 三 個 方 面 ： (1) 表 面 粗 糙 度 影 響 表 面 粗 糙 度 的 主 要 因 素 ： 單 個 脈 沖 能 量 、 工具 電 極 表 面 的 粗 糙 度 值 、 電 極 絲 的 抖 動 、 冷 卻 液 供應(yīng) 、 排 屑 情 況 、 進

16、給 速 度 等 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS放 電 痕 剖 面 顯 示 的 表 面 變 質(zhì) 層(2) 表 面 變 質(zhì) 層 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS(3) 表 面 力 學 性 能 應(yīng) 力 ： 電 火 花 加 工 后 的 工 件 表 面 易 形 成 殘 余 應(yīng)力 ， 且 大 多 為 拉 應(yīng) 力 。 硬 度 ： 一 般 來 說 ， 電 火 花 加 工 表 面 最 外 層 的 硬度 比 較 高 ， 耐 磨 性 好 。 耐 疲 勞 性 能 ： 采 用 回 火 、 噴 丸 處 理 來 降 低 殘 余應(yīng) 力 或 者 使

17、殘 余 拉 應(yīng) 力 轉(zhuǎn) 變 為 壓 應(yīng) 力 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS1. 穿 孔 加 工 常 指 貫 通 的 等 截 面 或 變 截 面 的 二 維 型 孔的 電 火 花 加 工 。 彎 孔異 形 孔方 槽 圓 孔 電 火 花 加 工 的 應(yīng) 用 范 圍 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS電火花小孔加工 電 火 花 主 要 應(yīng) 用 在 直 徑 為0.3 3mm的 高 速 小 孔 的 加工 ， 可 避 免 小 直 徑 鉆 頭（ d 1mm） 易 折 斷 問 題 。 還 適 用 于 斜 面 和 曲 面 上 加工 小

18、孔 ， 并 可 達 較 高 尺 寸精 度 和 形 狀 精 度 。 在 加 工 時 可 采 用 管 狀 電 極 ，內(nèi) 通 高 壓 工 作 液 ， 工 具 電極 在 回 轉(zhuǎn) 的 同 時 又 作 軸 向進 給 運 動 ， 速 度 可 達60mm/min。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 穿 孔 加 工 的 尺 寸 精 度 主 要 取 決 于 工 具 電 極的 尺 寸 和 放 電 間 隙 。 工 具 電 極 的 截 面 輪 廓 尺 寸 要 比 預 定 加 工 的型 孔 尺 寸 均 勻 地 縮 小 一 個 加 工 間 隙 ， 其 尺寸 精 度 要 比 工 件 高 一

19、 級 ， 表 面 粗 糙 度 應(yīng) 比工 件 的 小 。 一 般 電 火 花 加 工 后 尺 寸 公 差 可 達 IT7級 ， 表面 粗 糙 度 Ra值 1.25。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 電 火 花 加 工 較 大 孔 時 ， 一 般 先 預 制 孔 ， 留合 適 余 量 （ 單 邊 余 量 為 0.5 1mm左 右 ） ，余 量 太 大 ， 生 產(chǎn) 率 低 ， 電 火 花 加 工 時 不 好定 位 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 細 微 孔 ： 直 徑 小 于 0.2mm的 孔 。 國 外 目 前 可 加

20、 工 出 直 徑 為 0.015mm的 細 微 孔 。在 我 國 一 般 可 加 工 出 深 徑 比 為 10， 直 徑 為0.05mm的 細 微 孔 。 但 加 工 細 微 孔 的 效 率 較 低 ， 因 為 工 具 電 極制 造 困 難 ， 排 屑 也 困 難 ， 單 個 脈 沖 的 放 電能 量 須 有 特 殊 的 脈 沖 電 源 控 制 ， 對 伺 服 進給 系 統(tǒng) 要 求 更 嚴 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS2. 電 火 花 型 腔 加 工 電 火 花 型 腔 加 工a)普 通 工 作 電 極 b)工 具 電 極 開 有 沖 油 孔 精 密

21、 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 型 腔 多 為 盲 孔 加 工 ， 且 形 狀 復 雜 ， 致 使 工 作 液 難 以 循 環(huán) ， 排 出蝕 除 渣 困 難 ， 因 此 比 穿 孔 加 工 困 難 。 為 了 改 善 加 工 條 件 ， 有 時 在 工 具 電 極 中 間 開 有 沖 油 孔 ， 以 便 冷卻 和 排 出 加 工 產(chǎn) 物 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS3. 電 火 花 磨 削 和 鏜 削 加 工Dk6825數(shù) 控 旋 轉(zhuǎn) 電 火 花 機 床 加 工 范 圍 磨 削 各 種 工 件 ， 如 小 孔 、 深

22、孔 、 內(nèi) 圓 、 外 圓 、 平 面 等 磨 削 和成 型 磨 削 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS電 火 花 鏜 磨 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS4. 電 火 花 線 切 割 加 工電 火 花 線 切 割 加 工 原 理 圖1-儲 絲 筒 2-工 作 臺 驅(qū) 動 電 機 3-導 輪 4-電 極 絲5-工 件 6-脈 沖 電 源 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 與 成 型 穿 孔 加 工 比 較 ， 有 如 下 特 點 ： 1)由 于 加 工 表 面 的 輪 廓 是 由 CN

23、C控 制 的 復 合 運 動 所 獲得 ， 所 以 可 切 割 復 雜 表 面 。 2)可 加 工 細 微 的 幾 何 形 狀 ， 切 縫 和 很 小 的 內(nèi) 角 半 徑 。 3)無 需 特 定 形 狀 的 工 具 電 極 ， 降 低 、 節(jié) 約 生 產(chǎn) 成 本 及準 備 工 時 。 4)在 電 參 數(shù) 相 同 情 況 下 ， 比 穿 孔 加 工 生 產(chǎn) 率 高 ， 自 動化 程 度 高 ， 操 作 使 用 方 便 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS5)加 工 同 樣 的 工 件 ， 其 總 蝕 除 量 少 ， 材 料 利 用 率 高 ， 對加 工 貴 重

24、 金 屬 有 著 重 要 意 義 。6)線 切 割 的 缺 點 是 不 能 加 工 盲 孔 類 零 件 和 階 梯 成 形 表 面 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 電 火 花 線 切 割 加 工 是 在 電 火 花 加 工 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 起 來 的 一 種 加工 工 藝 （ 簡 稱 WEDM） 。 其 工 具 電 極 為 金 屬 絲 （ 鉬 絲 或 銅 絲 ） ，在 金 屬 絲 與 工 件 間 施 加 脈 沖 電 壓 ， 利 用 脈 沖 放 電 對 工 件 進 行 切割 加 工 ， 因 而 也 稱 線 切 割 。1.電 火 花 線 切 割 加 工

25、 的 原 理 電 火 花 線 切 割 加 工 的 電 蝕 原 理 與 電 火 花 加 工 的 原 理 相 同 ，其 加 工 原 理 如 圖 所 示 。 電 火 花 線 切 割 加 工 的 基 本 設(shè) 備 是 數(shù) 控 電 火 花 切 割 機 ， 它 由床 身 部 分 、 坐 標 工 作 臺 部 分 （ 一 般 均 采 用 十 字 和 滾 動 導 軌 、 滾動 絲 杠 ） 、 走 絲 機 構(gòu) 和 錐 度 切 割 裝 置 等 主 要 部 件 組 成 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS圖 7-65 電 火 花 線 切 割 原 理 圖X Y儲 絲 筒 導 輪電 極

26、絲 工 件Ral 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS電 火 花 線 切 割 機 床圖 7-66 電 火 花 線 切 割 加 工加 工 過 程 顯 示 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS 我 國 ： 高 速 往 復 走 絲 方 式 ， 一 般 走 絲 速 度 為8 10m/s， 國 外 ： 慢 速 單 向 走 絲 方 式 ， 通 常 走 絲 速 度 低于 0.2m/s。 線 切 割 機 床 普 遍 采 用 計 算 機 數(shù) 字 控 制 （ CNC）裝 置 。 精 密 與 特 種 加 工 HIGH EDUCATION PRESS2.

27、電 火 花 線 切 割 加 工 的 特 點 和 應(yīng) 用 1） 可 切 割 各 種 高 硬 度 材 料 ， 用 于 加 工 淬 火 后 的 模 具 、 硬質(zhì) 合 金 模 具 和 強 磁 材 料 ； 2） 由 于 采 用 數(shù) 控 技 術(shù) ， 可 編 程 切 割 形 狀 復 雜 的 型 腔 ， 易于 實 現(xiàn) CAD/CAM； 3） 由 于 幾 乎 無 切 削 力 ， 故 可 切 割 極 薄 工 件 ； 4） 由 于 金 屬 絲 直 徑 小 ， 因 而 加 工 時 省 料 ， 特 別 適 宜 于 切割 貴 重 金 屬 材 料 ； 5） 試 制 新 產(chǎn) 品 時 ， 可 直 接 將 某 些 板 類 工 件 切 割 出 ， 省 去了 模 具 、 刀 具 、 工 夾 具 等 工 裝 ， 使 開 發(fā) 產(chǎn) 品 周 期 明 顯 縮 短 。