電火花加工-H

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1、1 第 二 章 電 火 花 加 工 電 火 花 加 工 的 基 本 概 念 ： 要 點(diǎn) ： 脈 沖 性 電 火 花 、 局 部 瞬 時(shí) 放 電 、 高 溫 將 金 屬 蝕 除第 一 節(jié) 電 火 花 加 工 的 基 本 原 理 及 其 分 類一 、 電 火 花 加 工 的 原 理 和 設(shè) 備 組 成1、 電 火 花 加 工 的 原 理 ： 基 于 工 具 和 工 件 之 間 脈 沖 性 火 花放 電 ， 電 腐 蝕 多 余 金 屬 ， 達(dá) 到 對(duì) 零 件 尺 寸 、 形 狀 及 表 面質(zhì) 量 預(yù) 定 的 加 工 。2、 電 火 花 腐 蝕 的 原 因 ： 火 花 放 電 時(shí) ， 火 花 通 道

2、中 瞬 時(shí) 產(chǎn)生 大 量 的 熱 ， 溫 度 很 高 ， 足 以 將 金 屬 材 料 局 部 熔 化 、 氣化 而 蝕 除 ， 形 成 凹 坑 。 2 3、 電 火 花 加 工 條 件1） 經(jīng) 常 保 持 一 定 的 放 電 間 隙 a 放 電 間 隙 大 小 與 加 工 條 件 有 關(guān) ， 一 般 為 幾 微 米 幾 百 位 米 ；b 間 隙 大 ： 極 間 電 壓 不 能 擊 穿 介 質(zhì) ， 不 會(huì) 產(chǎn) 生 電火 花 ；c 間 隙 小 ： 斷 路 ， 不 能 形 成 火 花 放 電 ；d 需 要 工 具 電 極 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) ， 保 持 一 定 的 放 電 間 隙 。 3i uit0t

3、pt 脈 沖 峰 值 電 壓 或 空載 電 壓脈 沖 寬 度脈 沖 間 隙 脈 沖 周 期 脈 沖 電 源 電 壓 波 形 2） 瞬 時(shí) 脈 沖 放 電 （ 11000微 秒 ）將 每 一 次 放 電 局 限 在 很 小 的 范 圍 內(nèi)大 ： 表 面 燒 傷 ， 無 法 用 于 加 工 4 3） 在 具 有 一 定 絕 緣 性 能 的 液 體 介 質(zhì) 中 進(jìn) 行電 火 花 加 工 對(duì) 工 作 液 的 要 求 及 作 用 ：1、 絕 緣 性 能 好 ， 有 利 于 產(chǎn) 生 脈 沖 式 的 電 火 花 ；2、 將 碎 屑 從 放 電 間 隙 中 排 掉 ；3、 冷 卻 作 用 。 5電 火 花 加

4、 工 原 理 示 意 圖 6 二 、 電 火 花 加 工 的 特 點(diǎn) 及 其 應(yīng) 用1、 主 要 優(yōu) 點(diǎn)（ 1） 適 合 于 任 何 難 切 削 加 工 材 料 ： 金 剛 石 、 立 方 氮化 硼（ 2） 可 以 加 工 特 殊 及 復(fù) 雜 形 狀 的 表 面 和 零 件沒 有 宏 觀 的 切 削 力 ， 加 工 低 剛 性 零 件 ；將 電 極 形 狀 復(fù) 制 。2、 局 限 性（ 1） 導(dǎo) 電 材 料（ 2） 加 工 速 度 慢 ： 切 削 大 部 分 金 屬 ， 電 火 花 精 加 工（ 3） 存 在 電 極 損 耗 ： 在 尖 角 處 ， 影 響 成 型 精 度 7 電 火 花 加

5、工 ， 主 要 用 來 解 決 難 加 工 材 料 、 復(fù) 雜形 狀 零 件 加 工 問 題3 用 電 火 花 方 法 加 工 ， 材 料 的 可 加 工 性 ： 取 決 于 被 加 工 材 料 的 導(dǎo) 電 性 及 其 熱 學(xué) 特 性 ， 而 幾乎 與 其 力 學(xué) 性 能 （ 硬 度 、 強(qiáng) 度 無 關(guān) ） 材 料 的 熱 學(xué) 特 性 ： 熔 點(diǎn) 、 沸 點(diǎn) 、 比 熱 容 、 導(dǎo) 電 率 。 材 料 的 導(dǎo) 電 特 性 ： 電 阻 率 等 電 火 花 加 工 電 極 常 用 材 料 純 銅 （ 俗 稱 紫 銅 ） 、 石 墨 8 三 、 電 火 花 加 工 工 藝 方 法 分 類 1、 電

6、火 花 穿 孔 成 形 加 工 2、 線 切 割 3、 內(nèi) 孔 、 外 圓 和 成 型 磨 削 4、 電 火 花 同 步 共 軛 回 轉(zhuǎn) 5、 電 火 花 高 速 小 孔 加 工 6、 電 火 花 表 面 強(qiáng) 化 、 刻 字 9 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工 的 機(jī) 理 從 大 量 的 實(shí) 驗(yàn) 資 料 看 來 ： 電 火 花 腐 蝕 的 微 觀 過 程 ，是 ： 電 場(chǎng) 力 、 磁 力 、 熱 力 、 流 體 動(dòng) 力 、 電 化 學(xué) 、膠 體 化 學(xué) 復(fù) 合 作 用 的 結(jié) 果 。 這 一 過 程 ， 主 要 分 為 以 下 4個(gè) 階 段 、 極 間 介 質(zhì) 的 電 離 、 擊 穿 ， 形

7、成 放 電 通 道 、 介 質(zhì) 熱 分 解 、 電 極 材 料 熔 化 、 氣 化 熱 膨 脹 、 電 極 材 料 的 拋 出 ： 二 次 爆 炸 飛 濺 、 極 間 介 質(zhì) 的 消 電 離 10 一 、 極 間 介 質(zhì) 的 電 離 、 擊 穿 ， 形 成 放 電 通 道（ 1） 和 段 ： 工 具 電 極 與工 件 間 加 電 壓 到 約 80V；電 場(chǎng) 強(qiáng) 度 與 電 壓 正 比 ， 與 距 離 反 比 ；電 場(chǎng) 強(qiáng) 度 不 均 勻 ： 1） 微 觀 凹 凸 2） 雜 質(zhì) 離 子 導(dǎo) 電當(dāng) 陰 極 表 面 電 場(chǎng) 強(qiáng) 度 達(dá) 到 100V/um左右 時(shí) ， 產(chǎn) 生 場(chǎng) 致 電 子 發(fā) 射

8、， 陰 極 表 面向 陽(yáng) 極 逸 出 電 子 ；在 電 場(chǎng) 的 作 用 下 ， 負(fù) 電 子 高 速 向 陰 極運(yùn) 動(dòng) ， 撞 擊 介 質(zhì) 中 的 分 子 或 中 性 原 子 ，形 成 帶 負(fù) 電 的 離 子 （ 主 要 是 電 子 ） 和 帶 正 電 的 粒 子 （ 正 粒 子 ） ， 導(dǎo) 致 帶 電粒 子 雪 崩 是 增 多 ， 使 介 質(zhì) 擊 穿 形 成 放電 通 道 。 11 （ 2） 放 電 通 道 形 成 ， 間 隙 電 阻 在 0.1um時(shí) 間 內(nèi) ， 電 阻 從 絕 緣 狀 態(tài) 降 低 到幾 分 之 一 歐 姆 ， 間 隙 電 流 迅 速 上 升 到 最 大 （ 幾 安 幾 百

9、安 ） ； 間 隙 電壓 則 有 擊 穿 電 壓 迅 速 下 降 到 維 持 電 壓 （ 一 般 25V） 。 圖 中 23段 ；（ 3） 放 電 通 道 由 帶 電 正 粒 子 、 帶 電 負(fù) 離 子 及 中 性 粒 子 （ 原 子 或 分 子 ） 組成 “ 等 離 子 體 ” ， 帶 電 粒 子 高 速 運(yùn) 動(dòng) ， 相 互 碰 撞 ， 產(chǎn) 生 大 量 的 熱 ， 通道 中 心 溫 度 可 達(dá) 10000度 以 上 ； 高 壓 的 形 成 ： 1） 放 電 時(shí) 電 流 產(chǎn) 生 的 磁 場(chǎng) ， 磁 場(chǎng) 反 過 來 對(duì) 電 子 流 產(chǎn) 生向 心 的 磁 壓 縮 效 應(yīng) ； 2） 周 圍 介 質(zhì)

10、慣 性 動(dòng) 力 壓 所 作 用 。 高 溫 高 壓 形 成 的 初 始 壓 力 可 達(dá) 數(shù) 十 兆 帕 。（ 4） 高 溫 高 壓 的 放 電 通 道 ， 以 及 隨 后 瞬 時(shí) 氣 化 形 成 的 氣 體 （ 以 后 發(fā) 展 為氣 泡 ） ， 急 速 擴(kuò) 展 ， 產(chǎn) 生 強(qiáng) 烈 的 沖 擊 波 向 四 周 傳 播 。放 電 過 程 中 ， 同 時(shí) 伴 隨 派 生 現(xiàn) 象 ： 熱 效 應(yīng) 、 電 磁 效 應(yīng) 、 光 效 應(yīng) 、 聲 效 應(yīng) 、頻 率 范 圍 很 窄 的 電 磁 波 輻 射 、 局 部 爆 炸 沖 擊 波 等 。 12 二 、 介 質(zhì) 熱 分 解 、 電 極 材 料 熔 化 、

11、氣 化 熱 膨 脹1、 放 電 通 道 中 的 高 溫 ， 首 先 把 工 作 液 介 質(zhì) 氣 化 ， 進(jìn) 而 進(jìn) 行 熱 分 解 氣 化 。2、 正 負(fù) 極 表 面 的 高 溫 ， 除 使 工 作 液 氣 化 、 熱 分 解 氣 化 外 ， 也 使 金 屬 材 料熔 化 、 直 至 沸 騰 氣 化 。3、 氣 化 后 的 工 作 液 和 金 屬 蒸 氣 ， 瞬 時(shí) 體 積 猛 增 ， 迅 速 熱 膨 脹 ， 爆 炸 。4、 熱 膨 脹 、 局 部 爆 炸 ， 使 熔 化 、 氣 化 了 的 電 極 材 料 拋 出 、 蝕 除 。對(duì) 應(yīng) 于 圖 中 34段 ， 此 時(shí) 80V降 為 25V維

12、持 電 壓 。 13 三 電 極 材 料 的 拋 出 14 1、 電 極 材 料 的 拋 出1） 放 電 點(diǎn) 瞬 時(shí) 高 溫 、 熱 膨 脹 ， 產(chǎn) 生 很 高 的 瞬 時(shí) 壓 力 ；2） 通 道 中 心 壓 力 最 高 ， 使 氣 化 了 的 氣 體 不 斷 向 外 膨 脹 ， 形 成 氣 泡 ；3） 氣 泡 上 下 內(nèi) 外 壓 力 不 相 等 ， 壓 力 高 處 熔 融 的 金 屬 液 體 和 蒸 氣 ， 被 拋 出 ，進(jìn) 入 工 作 液 。2、 二 次 拋 出 現(xiàn) 象放 電 結(jié) 束 后 ， 氣 泡 溫 度 不 再 繼 續(xù) 上 升 ， 但 慣 性 力 使 其 不 斷 擴(kuò) 展 ， 甚 至 低

13、于 大 氣 壓 ， 形 成 局 部 真 空 ；低 壓 下 ， 熔 融 的 金 屬 及 其 蒸 汽 再 次 沸 騰 ， 拋 出 。3、 電 極 的 保 護(hù) 作 用氣 化 了 的 金 屬 ， 在 拋 離 電 極 時(shí) ， 四 處 飛 濺 ， 有 一 小 部 分 鍍 覆 在 對(duì) 面 的 電極 表 面 ， 用 來 補(bǔ) 償 工 具 電 極 的 消 耗 。4、 單 個(gè) 脈 沖 電 痕 的 組 成凝 固 層 、 熱 影 響 層 、 材 料 基 體 15 5、 影 響 正 、 負(fù) 電 極 上 拋 出 材 料 的 因 素1） 電 子 、 正 離 子 撞 擊 的 能 量 、 熱 量 不 同 ；2） 電 機(jī) 材 料

14、的 熔 點(diǎn) 、 氣 化 點(diǎn) 不 同 ；3） 脈 沖 寬 度 、 脈 沖 電 流 的 大 小 不 同 。現(xiàn) 在 無 法 詳 細(xì) 的 計(jì) 算 。四 、 極 間 介 質(zhì) 的 消 電 離對(duì) 應(yīng) 圖 中 45段 。放 電 結(jié) 束 后 ， 應(yīng) 有 一 段 的 時(shí) 間 間 隔 。 作 用 ：1） 使 帶 電 粒 子 符 合 為 中 性 粒 子 ， 恢 復(fù) 放 電 通 道 間 隙 介 質(zhì) 的 絕 緣 強(qiáng) 度 。2） 電 蝕 物 排 出 16 第 三 節(jié) 電 火 花 加 工 中 的 一 些 基 本 規(guī) 律一 、 影 響 材 料 放 電 腐 蝕 的 主 要 因 素1、 極 性 效 應(yīng)1） 極 性 效 應(yīng) 的 概

15、念 ：?jiǎn)?純 由 于 正 、 負(fù) 電 極 不 同 ， 導(dǎo) 致 電 蝕 量 不 同 的 現(xiàn) 象2） 原 因 ：兩 極 表 面 分 配 的 能 量 不 。電 子 ： 輕 ， 慣 性 小 ；粒 子 ： 重 ， 慣 性 大 。3） “ 正 極 性 ” 加 工 ： 工 件 接 正 極 。 短 脈 沖 加 工 ， 精 加 工（ 小 于 10微 秒 ） ；4） “ 負(fù) 極 性 ” 加 工 ： 工 件 解 負(fù) 極 。 長(zhǎng) 脈 沖 加 工 ， 粗 加 工（ 大 于 80微 妙 ） 。 17 5） 特 例工 作 液 中 游 離 出 來 的 碳 微 粒 子 ， 形 成 碳 黑 膜 （ 碳 黑 膜 一 般 帶負(fù) 電

16、） ， 減 小 電 極 損 耗 。例 1： 純 銅 電 極 加 工 鋼 ：脈 寬 小 于 8微 妙 時(shí) ， 通 常 采 用 正 極 加 工 ； 采 用 分 組 脈 沖 時(shí) ，卻 采 用 負(fù) 極 加 工 。例 2： 脈 寬 不 變 ， 脈 間 的 影 響 ： 正 、 負(fù) 加 工 可 變 。 p146） 影 響 極 性 效 應(yīng) 的 因 素脈 寬 、 脈 間 、 脈 沖 峰 值 電 流 、 放 電 電 壓 、 工 作 液 、 電 極 對(duì) 材料7） 極 性 效 應(yīng) 越 顯 著 越 好8） 降 低 工 具 電 極 損 耗 的 措 施 （ P14）工 具 電 極 材 料 、 電 極 對(duì) 材 料 、 電 參

17、 數(shù) 、 選 擇 極 性 18 2、 電 參 數(shù) 對(duì) 電 蝕 量 的 影 響1） 電 參 數(shù) 的 基 本 概 念電 壓 脈 沖 寬 度 、 電 流 脈 沖 寬 度 、 脈 沖 間 隙 、 脈 沖 頻 率 、峰 值 電 流 、 峰 值 電 壓 、 極 性2） 提 高 電 蝕 量 和 生 產(chǎn) 效 率 的 途 徑tfWKq tfWKq Mcc Maa qa 正 極 總 蝕 除 量 ， qc 負(fù) 極 總 蝕 除 量 19提 高 電 蝕 量 和 生 產(chǎn) 效 率 的 途 徑 ：1） 提 高 脈 沖 頻 率 ；2） 提 高 單 個(gè) 脈 沖 能 量 ， 即 ： 提 高 平 均 放 電 電 流 和 脈 寬 ；3

18、） 減 小 脈 間 ；4） 設(shè) 法 提 高 工 藝 系 數(shù) 。但 任 何 事 物 都 是 兩 方 面 的 ： 脈 沖 間 隔 短 電 弧 ， 單 個(gè) 脈 沖能 量 增 加 降 低 表 面 粗 糙 度 。 etpM dt)t(i)t(uW eeM tiW 20 3、 金 屬 材 料 熱 學(xué) 常 數(shù) 對(duì) 電 蝕 量 的 影 響（ 1） 熱 學(xué) 常 數(shù) 的 基 本 概 念熔 點(diǎn) 、 沸 點(diǎn) （ 氣 化 點(diǎn) ） 、 熱 導(dǎo) 率 、 比 熱 容 、 熔 化 熱 、 氣 化 熱等 。 （ 解 釋 ， P15）（ 2） 金 屬 材 料 熱 學(xué) 常 數(shù) 對(duì) 電 蝕 量 的 影 響1） 熔 點(diǎn) 、 沸 點(diǎn) （

19、氣 化 點(diǎn) ） 、 比 熱 容 、 熔 化 熱 、 氣 化 熱 的影 響 ；2） 熱 導(dǎo) 率 的 影 響3） 脈 沖 幅 值 /脈 寬 的 影 響 ：脈 沖 電 流 幅 值 小 ， 脈 寬 越 長(zhǎng) ， 散 失 的 熱 量 越 多 ；脈 沖 電 流 幅 值 大 ， 脈 寬 越 短 ， 熱 量 過 于 集 中 來 不 及 擴(kuò) 散 ，致 使 拋 出 的 金 屬 部 分 比 例 增 大 ， 多 好 用 氣 化 熱 21問 題 ： 1、 材 料 已 定 的 情 況 下 ， 影 響 最 大 蝕 除 量 因 素 ？ 2、 通 過 2-7圖 ， 如 何 理 解 材 料 對(duì) 的 概 念 ？ 22 4、 工 作

20、液 對(duì) 電 蝕 量 的 影 響（ 1） 工 作 液 的 作 用1） 形 成 火 花 放 電 通 道 ； 放 電 結(jié) 束 后 ， 迅 速 恢 復(fù) 絕 緣2） 對(duì) 放 電 通 道 有 壓 縮 作 用3） 幫 助 電 蝕 產(chǎn) 物 的 拋 出 和 排 除4） 對(duì) 工 具 和 工 件 的 冷 卻 作 用（ 2） 工 作 液 粘 度 的 影 響（ 1） 粘 度 大 時(shí) ：（ 2） 粘 度 小 時(shí) ：粗 加 工 時(shí) ， 選 用 粘 度 大 的 工 作 液 ；精 加 工 時(shí) ， 選 用 粘 度 小 的 工 作 液 。水 基 工 作 液 ： 23 5、 其 它 因 素1） 加 工 過 程 的 穩(wěn) 定 性 的 影

21、 響2） 加 工 面 積 過 小 ， 電 流 大 ， 使 電 蝕 產(chǎn) 物 濃 度 過 高 ， 不 能 分散 轉(zhuǎn) 移 ， 造 成 過 熱 ， 形 成 電 弧 ；3） 電 極 材 料 的 影 響 ： 鋼 電 極 加 工 鋼 時(shí) ， 不 穩(wěn) 定 ；4） 電 蝕 材 料 拋 出 速 度 的 影 響 ： 拋 出 速 度 太 高 ， 沖 擊 另 一 電極 表 面 ， 加 大 蝕 除 量 ； 拋 出 速 度 較 低 時(shí) ， 噴 射 到 另 一 電 極表 面 ， 起 保 護(hù) 作 用 。 24 二 、 電 火 花 加 工 的 加 工 速 度 和 工 具 損 耗 速 度1、 提 高 電 火 花 加 工 速 度 的

22、 措 施1） 提 高 脈 沖 頻 率 。 過 短 的 不 利 影 響 P172） 增 加 單 個(gè) 脈 沖 能 量好 處 ：不 利 影 響 ：3） 提 高 工 藝 系 數(shù) K措 施 ： 合 理 選 用 電 極 材 料 ；合 理 選 用 電 參 數(shù) ；合 理 選 用 工 作 液 。 25 2、 工 具 相 對(duì) 損 耗（ 1） 衡 量 工 具 電 極 是 否 耐 用 的 標(biāo) 準(zhǔn) ：相 對(duì) 損 耗 ： %100/ WE 26 （ 2） 減 少 工 具 電 極 的 措 施 ：1） 正 確 的 選 擇 極 性 和 脈 寬 （ 圖 2-8）短 脈 沖 、 精 加 工 ， 采 用 正 極 加 工 ；長(zhǎng) 脈 沖

23、 、 粗 加 工 ， 采 用 負(fù) 極 加 工 ；2） 利 用 吸 附 效 應(yīng)吸 附 效 應(yīng) 的 形 成 ： 煤 油 等 碳 氫 工 作 液 ， 放 電 過 程 產(chǎn) 生 碳 、形 成 碳 化 物 微 粒 （ 膠 團(tuán) ） ， 帶 負(fù) 電 ， 吸 附 在 正 極 ， 高溫 下 形 成 碳 黑 膜 ， 保 護(hù) 層 。要 利 用 碳 黑 膜 的 保 護(hù) 作 用 ， 必 須 采 用 負(fù) 極 加 工 ；為 了 保 持 合 適 的 溫 度 場(chǎng) 和 吸 附 碳 黑 的 時(shí) 間 ， 適 當(dāng) 增 加 脈寬 是 有 利 的 ?？?制 沖 、 抽 油 壓 力 。 27 3） 利 用 熱 傳 效 應(yīng)電 流 增 長(zhǎng) 率 不

24、 要 太 高 。 電 流 增 長(zhǎng) 率 太 高 時(shí) ， 熱 沖 擊 作 用下 ， 工 具 電 極 易 裂 。采 用 寬 脈 沖 、 小 電 流 加 工 。4） 合 理 選 用 電 極 材 料熔 點(diǎn) 沸 點(diǎn) 高 材 料 ： 鎢 、 鉬 ；銅 ； 導(dǎo) 熱 性 能 好石 墨 ； 熱 性 能 好 ， 粗 加 工 時(shí) 補(bǔ) 償 電 極復(fù) 合 材 料 ： 銅 碳 、 銅 鎢 、 銀 鎢 等 ， 導(dǎo) 熱 好 ， 熔 點(diǎn) 高 。 28 三 、 影 響 加 工 精 度 的 因 素1、 放 電 間 隙 的 大 小 及 其 一 致 性 ；放 電 間 隙 穩(wěn) 定 時(shí) ， 可 通 過 修 正 電 極 尺 寸 ， 獲 得 高

25、 的 加 工 精 度 。為 了 減 小 加 工 誤 差 ， 采 用 較 小 的 電 規(guī) ， 縮 小 放 電 間 隙 。原 因 ： 棱 角 部 位 電 廠 強(qiáng) 度 分 布 不 均 ， 間 隙 越 大 ， 影 響 越 大 。精 加 工 單 面 間 隙 0.01mm； 粗 加 工 0.5mm以 上 。2、 工 具 電 極 的 損 耗3、 二 次 放 電 的 影 響 ： 產(chǎn) 生 坡 度4、 尖 角 或 凹 角 難 以 復(fù) 制 ， 影 響 加 工 精 度 (解 決 辦 法 ： 高 頻 窄 脈寬 加 工 ) 目 前 ， 電 火 花 可 達(dá) 到 的 精 度 0.010.05mm 29圖 2-9 電 火 花

26、加 工 時(shí) 的 加 工 斜 度 smax smin工 具二 次 放 電加 工 斜 度 電 極 損 耗棱 角 變 鈍 30 四 、 電 火 花 加 工 的 表 面 質(zhì) 量1、 表 面 質(zhì) 量 的 含 義 ： 表 面 粗 糙 度 、 表 面 變 質(zhì) 層 、 表 面 力 學(xué) 性 能2、 電 火 花 加 工 表 面 粗 糙 度 的 影 響1） 單 個(gè) 脈 沖 能 量2） 工 件 材 料 的 硬 度 ： 硬 度 高 ， 好3） 工 具 電 極 表 面 粗 糙 度4） 加 工 面 積 ： 加 工 面 積 大 ， 粗 糙 度 低 。3、 表 面 變 質(zhì) 層1） 熔 化 凝 固 層 ： 結(jié) 合 不 牢 固 的

27、 淬 火 鑄 造 組 織2） 熱 影 響 層 ： 形 成 淬 火 區(qū)3） 顯 微 裂 紋 ： 影 響 因 素 3個(gè) ， P22 31 4、 表 面 力 學(xué) 性 能1） 顯 微 硬 度 及 耐 磨 性 ： 硬 度 高 、 耐 磨 性 好 ， 結(jié) 合 層 不 牢固 。2） 殘 余 應(yīng) 力 ： 表 面 質(zhì) 量 要 求 較 高 時(shí) ， 避 免 用 較 大 的 加 工規(guī) 準(zhǔn)3） 耐 疲 勞 性 能 ： 顯 微 裂 紋 的 存 在 ， 耐 疲 勞 性 能 比 機(jī) 械 加工 表 面 低 許 多 倍 。 采 用 回 火 處 理 、 噴 丸 處 理 32 第 四 節(jié) 電 火 花 加 工 用 脈 沖 電 源一 、

28、 電 火 花 脈 沖 電 源 的 的 要 求1、 所 產(chǎn) 生 的 脈 沖 式 單 項(xiàng) 的 ；2、 脈 沖 電 壓 波 形 的 前 后 沿 應(yīng) 該 陡3、 脈 沖 的 主 要 參 數(shù) 應(yīng) 能 在 很 寬 的 范 圍 內(nèi) 調(diào) 節(jié) ；4、 可 靠 性 高 、 成 本 低 、 壽 命 長(zhǎng) 、 操 作 方 便 ， 節(jié) 省 電 能二 、 RC線 路 脈 沖 電 源 ： 充 電 回 路 、 放 電 回 路三 、 晶 體 管 式 脈 沖 電 源 ： 依 靠 功 率 電 子 元 件 ， 獲 得單 項(xiàng) 脈 沖 33 四 、 各 種 派 生 電 源1、 高 低 壓 復(fù) 合 電 源2、 多 回 路 脈 沖 電 源 ：

29、 同 時(shí) 給 多 回 路 供 電3、 等 脈 沖 電 源 ： 脈 沖 電 流 寬 度 相 等 ， 保 證 粗 糙度 ， 提 高 零 件 的 加 工 精 度 。4、 高 頻 分 組 脈 沖 和 梳 形 波 電 源5、 自 選 加 工 規(guī) 準(zhǔn) 電 源 和 智 能 化 、 自 適 應(yīng) 控制 電 源 ： 1） 查 表 方 式 ； 2） 智 能 化 自 動(dòng) 控 制 34 第 五 節(jié) 電 火 花 加 工 的 自 動(dòng) 進(jìn) 給 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng)Vw： 工 件 蝕 除 速度 ；Vd： 工 具 電 極 進(jìn)給 速 度 35 dBdA )155( 放 電 間 隙 小 時(shí) ，電 蝕 產(chǎn) 物 難 以 排出 ， 火 花 放

30、電 率減 小 ， 工 具 電 極蝕 除 速 度 小 ； 放電 間 隙 大 時(shí) ， 工具 電 極 蝕 除 速 度大 ， 到 達(dá) 最 佳 間隙 B點(diǎn) 后 ， 蝕 除 速度 下 降 。Vd0=200300mm/min 36 一 、 自 動(dòng) 進(jìn) 給 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 的 作 用 、 技 術(shù) 要 求 和 分 類對(duì) 自 動(dòng) 進(jìn) 給 調(diào) 解 系 統(tǒng) 的 一 般 要 求 ：1、 有 較 廣 的 速 度 調(diào) 節(jié) 跟 蹤 范 圍 ；2、 有 足 夠 的 靈 敏 度 和 快 速 性3、 有 必 要 的 穩(wěn) 定 性 ： 避 免 低 速 爬 行 、 超 調(diào) 量 要 小 ， 傳 動(dòng)剛 性 高二 、 自 動(dòng) 進(jìn) 給 調(diào) 解

31、系 統(tǒng) 的 基 本 組 成 部 分 （ 后 圖 ）1、 測(cè) 量 環(huán) 節(jié) ： 原 理 ： 非 直 接 測(cè) 量 ， 測(cè) 量 與 放 電 間 隙 成 比例 關(guān) 系 的 電 參 數(shù) （ 如 間 隙 電 壓 ）2、 比 較 環(huán) 節(jié) ： 從 測(cè) 量 環(huán) 節(jié) 得 來 的 信 號(hào) ， 與 “ 給 定 值 ” 進(jìn)行 比 較 ， 跟 據(jù) 差 值 對(duì) 加 工 過 程 進(jìn) 行 控 制 。3、 放 大 驅(qū) 動(dòng)4、 執(zhí) 行 環(huán) 節(jié)5、 調(diào) 節(jié) 對(duì) 象 ： 既 調(diào) 節(jié) 放 電 間 隙 。 控 制 間 隙 0.010.10mm 37 38 第 六 節(jié) 電 火 花 機(jī) 床 的 組 成1、 機(jī) 床 總 體 部 分 ： 床 身 、

32、 立 柱 、 工 作 臺(tái) 、 工 作 液 槽2、 主 軸 頭 （ 要 求 ： P34）3、 工 具 電 極 夾 具4、 工 作 液 循 環(huán) 、 過 濾 系 統(tǒng) 沖 油 式 ： 電 蝕 物 通 過 加 工 區(qū) ， 少 影 響 加 工 精 度 ； 抽 油 式 ： 有 死 角 ， 易 “ 放 炮 ” 。參 見 圖 2-29 39 第 七 節(jié) 電 火 花 穿 孔 成 形 機(jī) 床電 火 花 穿 孔 成 形 加 工 的 概 念 ： 利 用 電 火 花 放 電 腐 蝕金 屬 的 原 理 ， 用 工 具 電 極 對(duì) 工 件 進(jìn) 行 復(fù) 制 加 工 。一 、 沖 模 的 電 火 花 加 工優(yōu) 點(diǎn) ：1） 工 件

33、 可 以 在 淬 火 后 進(jìn) 行 ， 避 免 了 熱 變 性 ；2） 沖 模 配 合 間 隙 均 勻 ， 刃 口 耐 磨 ；3） 不 受 材 料 硬 度 限 制 ， 擴(kuò) 大 了 磨 具 材 料 選 用 范 圍4） 對(duì) 于 中 小 型 復(fù) 雜 程 度 的 凹 模 ， 可 以 不 用 鑲 拼 結(jié) 構(gòu) ，采 用 整 體 式 40 1、 沖 模 加 工 工 藝 方 法L2=L1+2SL近 年 來 ， 由 于 線 切 割 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 凹 凸 模 多 采 用 線 切 割 加 工2、 工 具 電 極（ 1） 電 極 材 料 的 選 擇 。凸 模 ： T8A、 T10A等 高 碳 鋼 ， 鉻 鋼

34、Cr12、 GCr15， 硬 質(zhì) 合 金 。注 意 ： 凹 凸 模 不 要 選 用 同 一 材 料 ， 否 則 電 火 花 加 工 不 穩(wěn) 定（ ） 工 具 電 極 的 設(shè) 計(jì)工 具 電 極 的 截 面 輪 廓 尺 寸 =配 合 尺 寸 -火 花 放 電 間 隙工 具 電 極 的 尺 寸 精 度 及 表 面 粗 糙 度 ， 比 凹 模 高 一 級(jí) ， 不 低 于IT7級(jí) 。（ 3） 電 極 的 制 造 ： 機(jī) 械 加 工 、 成 形 研 磨3、 工 件 的 準(zhǔn) 備予 加 工 凹 模 型 孔 ， 并 留 有 電 火 花 加 工 余 量 。 單 邊 余 量0.51.5mm 41 4、 電 規(guī) 的

35、選 擇 及 轉(zhuǎn) 換電 規(guī) 的 概 念 ： 一 組 電 參 數(shù) ， 如 ： 電 壓 、 電 流 、 脈 寬 、 脈 間 等 。沖 模 加 工 中 ， 常 采 用 粗 （ 50500uS） 、 中 （ 10100uS 、精 （ 26uS)三 種 電 規(guī) 。二 、 型 腔 的 加 工1、 型 腔 模 電 火 花 加 工 的 工 藝 方 法 （ 1） 型 腔 模 加 工 的 難 點(diǎn) ： 盲 孔 ， 工 作 液 循 環(huán) 和 電 蝕 產(chǎn) 物 排 出 條 件 差 ； 加 工 面 積 大 ， 加 工 過 程 中 電 規(guī) 準(zhǔn) 的 變 化 范 圍 大 ， 電 極 損耗 不 均 勻 ， 影 響 加 工 精 度 42

36、 （ 2） 型 腔 加 工 的 主 要 方 法a單 電 極 平 動(dòng) 法 ： 用 一 個(gè) 電 極 完 成 型 腔 的 粗 、 中 、 精 加 工 。加 工 過 程 ： 利 用 平 動(dòng) 頭 ， 作 平 面 小 圓 運(yùn) 動(dòng) ， 按 照 粗 、 中 、 精的 順 序 ， 逐 級(jí) 改 變 電 規(guī) 準(zhǔn) ， 依 次 加 大 電 極 的 平 動(dòng) 量 。優(yōu) 點(diǎn) ： 只 需 一 個(gè) 電 極 、 一 次 定 位 裝 夾 。缺 點(diǎn) ： 難 以 達(dá) 到 高 精 度 的 型 腔 模 ， 難 以 加 工 出 清 棱 、 清 角 的型 腔 。b多 電 極 更 換 法 ： 采 用 多 個(gè) 電 極 ， 依 次 更 換 加 工 同

37、 一 型 腔 ， 一般 用 粗 、 精 兩 個(gè) 電 極 即 可 。要 求 ： 1、 多 個(gè) 電 極 一 致 性 要 好 2、 更 換 電 極 時(shí) ， 要 求 定 位 裝 夾 精 度 高c分 解 電 極 加 工 法 ： 它 是 單 電 極 平 動(dòng) 法 和 多 電 極 更 換 法 的 綜 合運(yùn) 用 。 先 加 工 主 型 腔 ， 然 后 用 副 型 腔 電 極 加 工 棱 角 等 。 43 44 2、 型 腔 模 加 工 用 電 極（ 1） 電 極 材 料 的 選 擇選 用 耐 腐 蝕 性 高 的 材 料 作 電 極 ， 如 ： 純 銅 、 銅 鎢 合 金 、 銀 鎢合 金 、 石 墨 。常 用

38、： 純 銅 、 石 墨 。特 點(diǎn) ： 采 用 寬 脈 沖 粗 加 工 時(shí) ， 損 耗 低 。A、 純 銅 電 極 的 優(yōu) 點(diǎn) ：不 宜 產(chǎn) 生 電 弧 ；精 加 工 時(shí) 比 石 墨 電 極 損 耗 小精 微 加 工 時(shí) ， 粗 糙 度 高電 極 用 過 后 ， 經(jīng) 鍛 造 ， 可 制 作 加 工 其 他 型 腔 的 電 極 ， 材 料 利用 率 高 。B、 石 墨 電 極 的 特 點(diǎn)容 易 成 形 及 修 正 ；在 寬 脈 沖 大 電 流 的 情 況 下 ， 具 有 更 小 的 電 極 消 耗缺 點(diǎn) ： 容 易 產(chǎn) 生 電 弧 燒 傷 。 45 （ 2） 電 極 設(shè) 計(jì)a=AKb式 中 a-電

39、 極 水 平 方 向 尺 寸 ；A-型 腔 圖 紙 上 名 義 尺 寸K-直 徑 方 向 （ 雙 邊 ） K=2,半 徑 方 向 （ 單 邊 ） K=1；b-電 極 單 邊 縮 放 量 （ 包 括 平 動(dòng) 頭 偏 心 量 ， 一 般 取0.50.9mm） 。H=l+L l-型 腔 在 垂 直 方 向 上 的 有 效 高 度 ； L-電 極 夾具 和 工 件 壓 板 不 接 觸 時(shí) ， 需 要 增 加 的 高 度 。（ 3） 排 氣 孔 和 沖 油 孔 的 設(shè) 計(jì)在 不 易 排 屑 的 拐 角 、 窄 縫 處 ， 應(yīng) 開 有 沖 油 孔 ；在 蝕 除 面 積 大 ， 電 極 表 面 有 凹 入

40、的 地 方 ， 設(shè) 有 排 氣孔 。 46 3、 工 作 液 強(qiáng) 迫 循 環(huán) 的 應(yīng) 用 由 于 型 腔 加 工 屬 于 盲 孔 加 工 ， 當(dāng) 型 腔 較 淺 時(shí) ， 可設(shè) 計(jì) 上 排 氣 孔 ， 以 避 免 “ 放 炮 ” 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 ； 當(dāng) 型 腔 小 而 深 時(shí) ， 往 往 采 用 強(qiáng) 迫 沖 油 的 方 式 ； 電 極 上 應(yīng) 開 有 沖 油 孔 。 沖 油 的 不 利 影 響 ： 沖 油 速 度 過 高 ， 使 電 蝕 產(chǎn) 物 不容 易 反 粘 到 電 極 表 面 ； 游 離 碳 弄 度 降 低 ， 影 響 了 黑 膜 的 生 成 ； 流 暢 不 均 ， 使 電 極 造 成

41、 局 部 沖 刷 ， 使 反粘 及 黑 膜 厚 度 不 均 ， 影 響 工 件 的 加 工 精 度 。 47 4、 電 規(guī) 準(zhǔn) 的 選 擇 、 轉(zhuǎn) 換 ， 平 動(dòng) 量 的 分 配 粗 加 工 時(shí) ： 采 用 較 寬 的 脈 沖 （ 脈 寬 400微 秒以 上 ） ； 半 精 加 工 時(shí) ： 脈 寬 20400微 妙 ； 精 加 工 時(shí) ： 采 用 較 窄 的 脈 沖 （ 脈 寬 220微妙 ） 。 平 動(dòng) 量 的 分 配 ： 原 則 上 ， 每 次 平 動(dòng) 量 的 擴(kuò)大 量 ， 應(yīng) 等 于 或 稍 小 于 上 次 遺 留 下 來 的Rmax值 ， 至 少 應(yīng) 為 （ 1/2） Rmax。 48

42、 5、 電 火 花 加 工 工 藝 參 數(shù) 表 正 確 的 選 擇 電 火 花 加 工 規(guī) 準(zhǔn) ， 可 跟 據(jù) 書 中介 紹 的 各 工 藝 參 數(shù) 曲 線 圖 ， 進(jìn) 行 選 擇 。 圖 2-35說 明 了 表 面 粗 糙 度 與 脈 寬 、 電 流 峰 值 之 間 的 關(guān)系 ； 圖 2-36單 邊 放 電 間 隙 與 脈 寬 、 電 流 風(fēng) 制 止 建 的 關(guān) 系 ； 圖 2-37說 明 了 工 件 蝕 除 速 度 與 脈 寬 、 電 流 峰 值 之 間 的關(guān) 系 圖 2-38說 明 了 電 極 損 耗 率 與 脈 寬 、 電 流 峰 值 之 間 的 關(guān)系 粗 加 工 型 腔 模 具 時(shí)

43、， 電 極 損 耗 率 必 須 低 于1%。 49 三 、 小 孔 電 火 花 加 工 小 孔 的 特 點(diǎn) ： 加 工 面 積 小 ， 深 度 大 ， 盲 孔 加 工 ， 排 屑 難 。 小 孔 加 工 時(shí) ， 為 避 免 空 心 管 造 成 的 -留 有 毛刺 料 心 ， 采 用 專 業(yè) 廠 特 制 冷 拔 雙 孔 管 狀 電極 。 管 中 通 入 15MPa的 高 壓 工 作 液 ， 鉆 孔 速 度比 普 通 鉆 孔 快 ； 在 工 具 電 極 上 ， 加 電 磁 振 動(dòng) 頭 ， 可 顯 著 改善 排 屑 條 件 。 電 火 花 -超 聲 波 復(fù) 合 加 工 。 50 高 速 小 孔 加

44、工 工 藝 管 狀 電 極 回 轉(zhuǎn) 并 沿 軸 向進(jìn) 給 ， 1 5MPa高 壓 工 作 液（ 去 離 子 水 、 乳 化 液 等 ） 排屑 ,加 工 速 度 達(dá) 60mm/min左右 ， 孔 深 徑 比 可 超 過 100。 國(guó) 外 公 司 樣 品 直 徑 為3mm,深 度 達(dá) 330mm。 51 四 、 小 深 孔 的 高 速 電 火 花 加 工 加 工 示 意 圖 ， 見 后 。加 工 要 點(diǎn) ：1、 采 用 中 空 管 狀 電 極 ；2、 管 中 通 高 壓 工 作 液 ， 沖 走 電 蝕 物 ；3、 電 極 作 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) ： 電 極 端 部 磨 損 均 勻 ， 不 走 偏 。五

45、 、 異 形 小 孔 的 電 火 花 加 工 （ 自 己 看 一 下 ） 52 第 八 節(jié) 其 它 電 火 花 加 工一 、 電 火 花 小 孔 磨 削 ：加 工 要 點(diǎn) ： 工 具 電 極 旋 轉(zhuǎn) 、 工 件 旋 轉(zhuǎn) 、 工 具 電 極作 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 。電 火 花 小 孔 鏜 削 ： 工 件 旋 轉(zhuǎn) 、 工 具 電 極 作 往 復(fù) 和進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。 工 具 電 極 不 旋 轉(zhuǎn) 。二 、 電 火 花 鏟 磨 硬 質(zhì) 合 金 小 模 數(shù) 滾 刀三 、 電 火 花 共 軛 同 步 回 轉(zhuǎn) 加 工 螺 紋 ： 基 本 原 理 加 工 區(qū) 域 ， 線 速 度 存 在 差 異 ， 對(duì) 電 極 螺

46、 紋 局 部的 微 量 缺 損 ， 有 均 化 作 用 53 非 接 觸 加 工 54 55 四 、 電 火 花 雙 軸 回 轉(zhuǎn) ， 展 成 法 磨 削 凹 凸 球 面及 球 頭五 、 聚 晶 金 剛 石 等 高 抗 性 材 料 的 電 火 花 加 工原 理 ： 1、 高 溫 ， 將 導(dǎo) 電 的 粘 結(jié) 劑 熔 化 、 氣 化 ，蝕 除 掉 ； 2、 電 火 花 高 溫 ， 使 金 剛 石 微 粉 “ 碳 化 ” ，成 為 可 加 工 的 石 墨 ； 3、 也 可 能 因 粘 結(jié) 劑 被 蝕 除 掉 后 ， 整 個(gè) 金 剛石 顆 粒 自 行 脫 落 下 來 。 56 六 、 金 屬 電 火 花

47、 表 面 強(qiáng) 化 、 刻 字（ 一 ） 金 屬 電 火 花 表 面 強(qiáng) 化1、 電 火 花 強(qiáng) 化 工 藝電 火 花 強(qiáng) 化 也 稱 為 -電 火 花 表 面 合 金 化 。結(jié) 構(gòu) 組 成 ： RC電 源 、 振 動(dòng) 器 。2、 工 藝 過 程 ： 電 火 花 放 電 、 電 極 和 工 件 材 料 局 部熔 化 甚 至 氣 化 、 電 極 接 觸 工 件 形 成 短 路 、 電 極以 適 當(dāng) 的 壓 力 壓 向 工 件 、 熔 化 了 的 材 料 相 互 粘結(jié) 擴(kuò) 散 形 成 熔 滲 層 、 在 振 動(dòng) 器 作 用 下 電 極 離 開工 件 、 工 件 上 熔 化 層 急 劇 冷 凝 、 電

48、 極 材 料 粘 結(jié)覆 蓋 在 工 件 上 。 57 3、 電 火 花 表 面 強(qiáng) 化 層 的 特 性 1） 硬 度 高 ， 用 硬 質(zhì) 合 金 作 電 極 材 料 時(shí) ， HRC70以上 ； 2） 耐 磨 性 好 ： 使 用 鉻 錳 、 鎢 鉻 鈷 合 金 、 硬 質(zhì) 合 金 作工 具 電 極 ， 強(qiáng) 化 45號(hào) 鋼 ， 耐 磨 性 提 高 25倍 ； 3） 提 高 耐 腐 蝕 性 ： 用 石 墨 電 極 強(qiáng) 化 45鋼 ， 提 高 耐 蝕性 90%、 用 WC、 CrMn強(qiáng) 化 不 銹 鋼 提 高 耐 蝕 性 35倍 ； 4） 提 高 了 耐 熱 性 ； 5） 疲 勞 強(qiáng) 度 提 高 2倍 以 上 ； 6） 硬 化 層 厚 度 約 為 0.010.3mm。同 學(xué) 們 發(fā) 揮 想 象 力 ， 開 拓 期 應(yīng) 用 范 圍 。 磨 具 等 方 面 。（ 二 ） 電 火 花 刻 字（ 1） 字 、 圖 案 用 銅 片 做 成 陰 極 ， 工 具 一 邊 振 動(dòng) 一 邊放 電 ， 電 蝕 產(chǎn) 物 鍍 覆 在 工 件 表 面 上 。（ 2） 手 動(dòng) 電 筆 。 58