電火花成形加工

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1、2.1 電 火 花 成 形 加 工 名稱：普通電火花 成型機床 型號：D7132N、40N、 50N、60N 名稱：機電一體電火 花成型機床 型號：D7125ND、32ND 名稱：電火花高速穿孔機 脈沖電源 工具電極工件電極 脈沖電源 工具電極工件電極 “負 極 性 ” 接 線 法 “正 極 性 ” 接 線 法 圖 電 火 花 加 工 原 理 示 意 圖工 具 負 極 工 具 正 極 電 火 花 加 工 需 解 決 的 問 題u電 極 之 間 始 終 保 持 確 定 的 距 離 ；u達 到 足 夠 高 的 電 流 密 度 ；u脈 沖 性 放 電 ；u及 時 排 除 電 蝕 產 物 電 火 花

2、加 工 表 面 局 部 放 大 圖(a) 單脈沖放電凹坑 (b) 多脈沖放電凹坑通 過 電 力 、 磁 力 、 熱 力 、 流 體 動 力 等 綜 合 作 用 ， 分 四個 階 段 完 成 加 工 ： 極 間 介 質 的 擊 穿 形 成 放 電 ； 介 質 的熱 分 解 、 電 極 材 料 的 融 化 、 氣 化 熱 膨 脹 ； 蝕 除 產 物 的拋 出 ； 間 隙 介 質 消 電 離 。 n (1) 極 間 介 質 的 電 離 、 擊 穿 ， 形 成 放 電 通 道 。工 具 電 極 與 工 件 電 極 緩 緩 靠 近 ， 極 間 的 電 場 強 度 增大 ， 由 于 兩 電 極 的 微 觀

3、 表 面 是 凹 凸 不 平 的 ， 因 此 在兩 極 間 距 離 最 近 處 電 場 強 度 最 大 。n 工 具 電 極 與 工 件 電 極 之 間 充 滿 著 液 體 介 質 ，液 體 介 質 中 不 可 避 免 地 含 有 雜 質 及 自 由 電 子 ， 它 們在 強 大 的 電 場 作 用 下 ， 形 成 了 帶 負 電 的 粒 子 和 帶 正電 的 粒 子 ， 電 場 強 度 越 大 ， 帶 電 粒 子 就 越 多 ， 最 終導 致 液 體 介 質 電 離 、 擊 穿 ， 形 成 放 電 通 道 。電 火 花 腐 蝕 加 工 的 四 個 階 段 ： (2) 電極材料的熔化、氣化熱膨

4、脹 液 體 介 質 被 電 離 、 擊 穿 ， 形 成 放 電 通 道 后 ，通 道 間 帶 負 電 的 粒 子 奔 向 正 極 ， 帶 正 電 的 粒子 奔 向 負 極 ， 粒 子 間 相 互 撞 擊 ， 產 生 大 量 的熱 能 ， 使 通 道 瞬 間 達 到 很 高 的 溫 度 。 通 道 高溫 首 先 使 工 作 液 汽 化 ， 進 而 氣 化 ， 然 后 高 溫向 四 周 擴 散 ， 使 兩 電 極 表 面 的 金 屬 材 料 開 始熔 化 直 至 沸 騰 氣 化 。 氣 化 后 的 工 作 液 和 金 屬蒸 氣 瞬 間 體 積 猛 增 ， 形 成 了 爆 炸 的 特 性 。 所以

5、在 觀 察 電 火 花 加 工 時 ， 可 以 看 到 工 件 與 工具 電 極 間 有 冒 煙 現 象 ， 并 聽 到 輕 微 的 爆 炸 聲 。 n (3)蝕 除 材 料 的 拋 出 正 負 電 極 間 產 生 的 電 火 花 現 象 ， 使 放 電 通道 產 生 高 溫 高 壓 。 通 道 中 心 的 壓 力 最 高 ，工 作 液 和 金 屬 氣 化 后 不 斷 向 外 膨 脹 ， 形 成內 外 瞬 間 壓 力 差 ， 高 壓 力 處 的 熔 融 金 屬 液體 和 蒸 汽 被 排 擠 ， 拋 出 放 電 通 道 ， 大 部 分被 拋 入 到 工 作 液 中 。 仔 細 觀 察 電 火 花

6、 加 工 ，可 以 看 到 桔 紅 色 的 火 花 四 濺 ， 這 就 是 被 拋出 的 高 溫 金 屬 熔 滴 和 碎 屑 。 (4) 極 間 介 質 的 消 電 離 。 加 工 液 體 流 入 放電 間 隙 ， 將 電 蝕 產 物 及 殘 余 的 熱 量 帶 走 ， 并恢 復 絕 緣 狀 態(tài) 。 若 電 火 花 放 電 過 程 中 產 生 的電 蝕 產 物 來 不 及 排 除 和 擴 散 ， 產 生 的 熱 量 將不 能 及 時 傳 出 ， 使 該 處 介 質 局 部 過 熱 ， 局 部過 熱 的 工 作 液 高 溫 分 解 、 積 炭 ， 使 加 工 無 法繼 續(xù) 進 行 ， 并 燒 壞

7、 電 極 。 因 此 ， 為 了 保 證 電火 花 加 工 過 程 的 正 常 進 行 ， 在 兩 次 放 電 之 間必 須 有 足 夠 的 時 間 間 隔 讓 電 蝕 產 物 充 分 排 出 ，恢 復 放 電 通 道 的 絕 緣 性 ， 使 工 作 液 介 質 消 電離 。 消 除 上 次 放 電 對 下 次 電 蝕 影 響 n 上 述 步 驟 (1) (4)在 一 秒 內 約 數 千 次 甚 至 數 萬次 地 往 復 式 進 行 ， 即 單 個 脈 沖 放 電 結 束 ， 經 過 一段 時 間 間 隔 (即 脈 沖 間 隔 )使 工 作 液 恢 復 絕 緣 后 ，第 二 個 脈 沖 又 作

8、 用 到 工 具 電 極 和 工 件 上 ， 又 會 在當 時 極 間 距 離 相 對 最 近 或 絕 緣 強 度 最 弱 處 擊 穿 放電 ， 蝕 出 另 一 個 小 凹 坑 。 這 樣 以 相 當 高 的 頻 率 連續(xù) 不 斷 地 放 電 ， 工 件 不 斷 地 被 蝕 除 ， 故 工 件 加 工表 面 將 由 無 數 個 相 互 重 疊 的 小 凹 坑 組 成 (如 圖 所示 )。 所 以 電 火 花 加 工 是 大 量 的 微 小 放 電 痕 跡 逐 漸累 積 而 成 的 去 除 金 屬 的 加 工 方 式 。 (a) 單脈沖放電凹坑 (b) 多脈沖放電凹坑 二 電 火 花 加 工 的

9、 特 點 及 分 類1 電 火 花 加 工 的 特 點p適 用 的 材 料 范 圍 廣 ；p適 于 加 工 特 殊 及 復 雜 形 狀 的 零 件 ；p可 以 在 同 一 臺 機 床 連 續(xù) 進 行 粗 、 半 精 及 精 加 工 ；p直 接 利 用 電 能 進 行 加 工 ， 便 于 實 現 自 動 化 . 電 火 花 加 工 的 實 例 電 火 花 加 工 的 事 例 電火花加工方法分類 電 火 花 加 工 方 法 分 類 成 形 三 電 火 花 加 工 工 藝 規(guī) 律1 影 響 加 工 速 度 的 因 素1 極 性 效 應 (電 極 的 接 法 、 電 極 材 料 );2 電 參 數 的

10、 選 擇 （ 脈 沖 寬 度 、 脈 沖 間 隙 、 峰 值 電 流 等 ） ;3 加 工 件 材 料 熱 學 常 數 （ 導 熱 系 數 、 比 熱 、 密 度 等 ） 。加 工 速 度 的 定 義 ： 單 位 時 間 蝕 除 工 件 的 體 積 。工 具 電 極 損 耗 速 度 ： 單 位 時 間 電 極 損 耗 的 體 積 。損 耗 比 ： 工 具 電 極 損 耗 速 度 /加 工 速 度 。 2 影 響 加 工 精 度 的 因 素主 要 由 機 身 的 精 度 、 工 件 的 安 裝 定 位 精 度 、 加 工 工 藝 等 。 這里 主 要 講 放 電 間 隙 、 工 具 電 極 的

11、損 耗 、 及 二 次 放 電 對 加 工 精度 的 影 響 。如 果 放 電 間 隙 穩(wěn) 定 可 靠 ， 則 加 工 精 度 可 用 修 正 電 極 來 補 償 。否 則 會 影 響 加 工 精 度 ， 特 別 是 圓 角 和 尖 角 處 。電 火 花 加 工 的 實 質 ： 就 是 將 工 具 電 極 的 部 分 或 全 部 形 狀 復 制到 工 件 上 。 工 具 電 極 的 損 耗 是 要 影 響 形 狀 和 幾 何 精 度 復 制 。一 般 精 度 0.010.05mm二 次 放 電 :是 一 種 異 常 放 電 ， 主 要 是 由 于 蝕 除 產 物 等 作 用 再 次 進 行 的

12、 非 正 常 放 電 。電 間 隙 、 工 具 電 極 的 損 耗 、 及 二 次 放 電 對 加 工 精 度 的 影 響 3 影 響 加 工 表 面 質 量 的 因 素表 面 光 潔 度 ： 處 理 好 加 工 速 度 與 表 面 光 潔 度 的 矛 盾 。工 件 材 料 對 加 工 表 面 粗 糙 度 也 有 影 響 :在 相 同 條 件 下 ， 比 熱 、密 度 、 熔 點 高 的 材 料 加 工 出 的 光 潔 度 更 高 。電 參 數表 面 力 學 性 能 的 影 響 ： 工 件 表 面 的 組 織 和 表 面 的 殘 余 應 力 等 .脈 沖 寬 度 、 脈 沖 間 隙 、 脈 沖

13、 能 量 和 電 極 間 的 間 隙 對 加 工 表 面 質 量 有 較 大 影 響 。加 工 材 料 的 物 理 性 能 （ 熔 點 密 度 ）表 面 質 量 :表 面 光 潔 度 和 表 面 力 學 性 能 2.1.2 電 火 花 加 工 機 床 和 工 作 液一、機 床 型 號 、 規(guī) 格 、 分 類n 我 國 國 標 規(guī) 定 ， 電 火 花 成 型 機 床 均 用 D71加 上 機床 工 作 臺 面 寬 度 的 1/10表 示 。 例 如 D7132中 ， D表 示電 加 工 成 型 機 床 (若 該 機 床 為 數 控 電 加 工 機 床 ， 則在 D后 加 K， 即 DK)； 71

14、表 示 電 火 花 成 型 機 床 ； 32表示 機 床 工 作 臺 的 寬 度 為 320 mm。n 在 中 國 大 陸 外 ， 電 火 花 加 工 機 床 的 型 號 沒 有 采用 統(tǒng) 一 標 準 ， 由 各 個 生 產 企 業(yè) 自 行 確 定 ， 如 日 本 沙迪 克 (Sodick)公 司 生 產 的 A3R、 A10R， 瑞 士 夏 米 爾(Charmilles)技 術 公 司 的 ROBOFORM20/30/35， 臺 灣喬 懋 機 電 工 業(yè) 股 份 有 限 公 司 的 JM322/430， 北 京 阿奇 工 業(yè) 電 子 有 限 公 司 的 SF100等 。 n 電 火 花 加

15、工 機 床 按 其 大 小 可 分 為 小 型(D7125以 下 )、 中 型 (D7125 D7163)和 大 型(D7163以 上 )； 按 數 控 程 度 分 為 非 數 控 、 單軸 數 控 和 三 軸 數 控 。 隨 著 科 學 技 術 的 進 步 ，國 外 已 經 大 批 生 產 三 坐 標 數 控 電 火 花 機 床 ，以 及 帶 有 工 具 電 極 庫 、 能 按 程 序 自 動 更 換 電極 的 電 火 花 加 工 中 心 ， 我 國 的 大 部 分 電 加 工機 床 廠 現 在 也 正 開 始 研 制 生 產 三 坐 標 數 控 電火 花 加 工 機 床 。 二、電火花加工

16、機床結構 電 火 花 加 工 機 床 主 要 由 機 床 本 體 、 脈 沖 電 源 、 自動 進 給 調 節(jié) 系 統(tǒng) 、 工 作 液 過 濾 和 循 環(huán) 系 統(tǒng) 、 數 控 系統(tǒng) 等 部 分 組 成 ， 如 圖 所 示 。 電火花機床間 隙參考值增益設定控制裝置進給系統(tǒng)自動進給調節(jié)系統(tǒng) 比較器放大器間 隙傳感器脈沖電源床 身工作液循環(huán)過 濾 系 統(tǒng) (a) 原 理 圖 (b) 實物工件 1. 機 床 本 體 機 床 本 體 主 要 由 床 身 、 立 柱 、 主 軸 頭 及 附 件 、工 作 臺 等 部 分 組 成 ， 是 用 以 實 現 工 件 和 工 具 電 極的 裝 夾 固 定 和 運

17、 動 的 機 械 系 統(tǒng) 。 床 身 、 支 柱 、 坐標 工 作 臺 是 電 火 花 機 床 的 骨 架 ， 起 著 支 承 、 定 位和 便 于 操 作 的 作 用 。 主 軸 頭 下 面 裝 夾 的 電 極 是 自動 調 節(jié) 系 統(tǒng) 的 執(zhí) 行 機 構 ， 其 質 量 的 好 壞 將 影 響 到進 給 系 統(tǒng) 的 靈 敏 度 及 加 工 過 程 的 穩(wěn) 定 性 ， 進 而 影響 工 件 的 加 工 精 度 。 機 床 主 軸 頭 和 工 作 臺 常 有 一 些 附 件 ， 如 可調 節(jié) 工 具 電 極 角 度 的 夾 頭 、 平 動 頭 等 。 2、 脈 沖 電 源 在 電 火 花 加

18、工 過 程 中 ， 脈 沖 電 源 的 作 用 是 把工 頻 正 弦 交 流 電 流 轉 變 成 頻 率 較 高 的 單 向 脈 沖 電流 ， 向 工 件 和 工 具 電 極 間 的 加 工 間 隙 提 供 所 需 要的 放 電 能 量 以 蝕 除 金 屬 。 脈 沖 電 源 的 性 能 直 接 關系 到 電 火 花 加 工 的 加 工 速 度 、 表 面 質 量 、 加 工 精度 、 工 具 電 極 損 耗 等 工 藝 指 標 。 脈 沖 電 源 輸 入 為 380 V、 50 Hz的 交 流 電 ，其 輸 出 應 滿 足 如 下 要 求 ： (1) 要 有 一 定 的 脈 沖 放 電 能

19、量 ， 否 則 不 能 使 工 件金 屬 氣 化 。 (2) 火 花 放 電 必 須 是 短 時 間 的 脈 沖 性 放 電 ， 這 樣 才能 使 放 電 產 生 的 熱 量 來 不 及 擴 散 到 其 他 部 分 ， 從 而有 效 地 蝕 除 金 屬 ， 提 高 成 型 性 和 加 工 精 度 。(3) 脈 沖 波 形 是 單 向 的 ， 以 便 充 分 利 用 極 性 效 應 ，提 高 加 工 速 度 和 降 低 工 具 電 極 損 耗 。(4) 脈 沖 波 形 的 主 要 參 數 (峰 值 電 流 、 脈 沖 寬 度 、 脈沖 間 歇 等 )有 較 寬 的 調 節(jié) 范 圍 ， 以 滿 足

20、 粗 、 中 、 精加 工 的 要 求 。(5) 有 適 當 的 脈 沖 間 隔 時 間 ， 使 放 電 介 質 有 足 夠 時間 消 除 電 離 并 沖 去 金 屬 顆 粒 ， 以 免 引 起 電 弧 而 燒 傷工 件 。 3、 常 用 的 脈 沖 電 源 RC和 RLC電 源 閘 流 管 式 和 電 子 管 式 電 源 晶 閘 管 式 、 晶 體 管 式 和 MOS管 式 電 源4 各 種 派 生 電 源 ： 如 等 脈 沖 電 源 、 自 適 應 控 制 電 源 等電 路 簡 單 、 可 靠 、 成 本 低 、單 脈 沖 功 率 小 、 適 應 于 精密 加 工效 率 低 ， 有 反 沖

21、 將 電 阻 阻 抗 值 一 分 為 二 RLCL脈 沖 電 源MOSFET脈 沖 電 源提 高 能 量 效 率提 高 充 放 電 頻 率減 少 反 沖 4、 自 動 進 給 調 節(jié) 系 統(tǒng) 在 電 火 花 成 型 加 工 設 備 中 ， 自 動 進 給 調節(jié) 系 統(tǒng) 占 有 很 重 要 的 位 置 ， 它 的 性 能 直 接 影響 加 工 穩(wěn) 定 性 和 加 工 效 果 。 電 火 花 成 型 加 工 的 自 動 進 給 調 節(jié) 系 統(tǒng) ，主 要 包 含 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 和 參 數 控 制 系 統(tǒng) 。 伺服 進 給 系 統(tǒng) 主 要 用 于 控 制 放 電 間 隙 的 大 小 ，而 參

22、 數 控 制 系 統(tǒng) 主 要 用 于 控 制 電 火 花 成 型 加工 中 的 各 種 電 參 數 (如 放 電 電 流 、 脈 沖 寬 度 、脈 沖 間 隔 等 也 叫 加 工 電 規(guī) 準 )， 以 便 能 夠 獲得 最 佳 的 加 工 工 藝 指 標 等 。 1) 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 的 作 用在 電 火 花 成 型 加 工 中 ， 電 極 與 工 件 必 須 保 持 一 定的 放 電 間 隙 。 由 于 工 件 不 斷 被 蝕 除 ， 電 極 也 不 斷 地 損耗 ， 故 放 電 間 隙 將 不 斷 擴 大 。 如 果 電 極 不 及 時 進 給 補償 ， 放 電 過 程 會 因 間

23、 隙 過 大 而 停 止 。 反 之 ， 間 隙 過 小又 會 引 起 拉 弧 燒 傷 或 短 路 ， 這 時 電 極 必 須 迅 速 離 開 工件 ， 待 短 路 消 除 后 再 重 新 調 節(jié) 到 適 宜 的 放 電 間 隙 。 在實 際 生 產 中 ， 放 電 間 隙 變 化 范 圍 很 小 ， 且 與 加 工 的 電規(guī) 準 、 加 工 面 積 、 工 件 蝕 除 速 度 等 因 素 有 關 ， 因 此 很難 靠 人 工 進 給 ， 也 不 能 像 鉆 削 那 樣 采 用 “ 機 動 ” 、 等速 進 給 ， 而 必 須 采 用 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 。 這 種 不 等 速 的 伺服

24、進 給 系 統(tǒng) 也 稱 為 自 動 進 給 調 節(jié) 系 統(tǒng) 。 (1) 有 較 廣 的 速 度 調 節(jié) 跟 蹤 范 圍 ；(2) 有 足 夠 的 靈 敏 度 和 快 速 性 ；(3) 有 較 高 的 穩(wěn) 定 性 和 抗 干 擾 能 力 。伺 服 進 給 系 統(tǒng) 種 類 較 多 ， 下 面 介 紹 液 壓式 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 的 原 理 ， 其 他 的 伺 服 進 給 系統(tǒng) 可 參 考 其 他 相 關 資 料 。2) 伺 服 系 統(tǒng) 要 求 3) 自 動 進 給 調 節(jié) 系 統(tǒng) 的 組 成 與 實 現伺 服 進 給 系 統(tǒng) 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 測 量 4) 電 液 壓 式 伺 服 進

25、給 系 統(tǒng) 在 電 液 自 動 進 給 調 節(jié) 系 統(tǒng) 中 ， 液 壓 缸 、 活 塞 是 執(zhí) 行 機 構 。由 于 傳 動 鏈 及 液 體 的 基 本 不 可 壓 縮 性 ， 因 此 傳 動 鏈 中 無 間 隙 、剛 度 大 、 不 靈 敏 區(qū) 小 ； 又 因 為 加 工 時 進 給 速 度 很 低 ， 所 以 正 、反 向 慣 性 很 小 ， 反 應 迅 速 ， 特 別 適 合 于 電 火 花 加 工 的 低 速 進給 ， 故 20世 紀 80年 代 前 得 到 了 廣 泛 的 應 用 ， 但 它 有 漏 油 、 油泵 噪 聲 大 、 占 地 面 積 較 大 等 缺 點 。 圖 所 示 為

26、 DYT-2型 液 壓 主 軸 頭 的 噴 嘴 擋 板 式 調 節(jié) 系 統(tǒng) 的 工作 原 理 圖 。 電 動 機 4驅 動 葉 片 液 壓 泵 3從 油 箱 中 壓 出 壓 力 油 ，由 溢 流 閥 2保 持 恒 定 壓 力 P 0， 經 過 濾 油 器 6后 分 兩 路 ， 一 路 進 入下 油 腔 ， 另 一 路 經 節(jié) 流 閥 7進 入 上 油 腔 。 進 入 上 油 腔 的 壓 力 油從 噴 嘴 8與 擋 板 12的 間 隙 中 流 回 油 箱 ， 使 上 油 腔 的 壓 力 P1隨 此間 隙 的 大 小 而 變 化 。 噴 嘴 擋 板 式 電 液 壓 自 動 調 節(jié) 器 工 作 原

27、理101112987 13Pt 141516171 234 5 6P0 1液壓箱；2溢流閥；3葉片液壓泵；4電動機；5壓力表；6濾油器；7節(jié)流閥；8噴嘴；9電機械轉換器；10動圈；11靜圈；12擋板；13壓力14液壓缸；15活塞；16工具電極；17工件A2A1 圖 所 示 為 DYT-2型 液 壓 主 軸 頭的 噴 嘴 擋 板 式 調 節(jié) 系 統(tǒng) 的 工作 原 理 圖 。 電 動 機 4驅 動 葉 片液 壓 泵 3從 油 箱 中 壓 出 壓 力 油 ，由 溢 流 閥 2保 持 恒 定 壓 力 P0， 經過 濾 油 器 6后 分 兩 路 ， 一 路 進入 下 油 腔 ， 另 一 路 經 節(jié) 流

28、閥 7進 入 上 油 腔 。 進 入 上 油 腔 的 壓力 油 從 噴 嘴 8與 擋 板 12的 間 隙中 流 回 油 箱 ， 使 上 油 腔 的 壓 力P1隨 此 間 隙 的 大 小 而 變 化 。與 控 制 的 U比 較 電 機 械 轉 換 器 9主 要 由 動 圈 (控 制 線 圈 )10與 靜 圈 (勵 磁線 圈 )11等 組 成 。 動 圈 處 在 勵 磁 線 圈 的 磁 路 中 ， 與 擋 板 12連成 一 體 。 改 變 輸 入 動 圈 的 電 流 ， 可 使 擋 板 隨 動 圈 動 作 ， 從 而改 變 擋 板 與 噴 嘴 間 的 間 隙 。 當 放 電 間 隙 短 路 時 ，

29、 動 圈 兩 端 電壓 為 零 ， 此 時 動 圈 不 受 電 磁 力 的 作 用 ， 擋 板 受 彈 簧 力 處 于 最高 位 置 ， 噴 嘴 與 擋 板 門 開 口 為 最 大 ， 使 工 作 液 流 經 噴 嘴 的流 量 為 最 大 ， 上 油 腔 的 壓 力 下 降 到 最 小 值 ， 致 使 上 油 腔 壓 力小 于 下 油 腔 壓 力 ， 故 活 塞 桿 帶 動 工 具 電 極 上 升 。 當 放 電 間 隙開 路 時 ， 動 圈 電 壓 最 大 ， 擋 板 被 磁 力 吸 引 下 移 到 最 低 位 置 ，噴 嘴 被 封 閉 ， 上 、 下 油 腔 壓 強 相 等 ， 但 因 下

30、 油 腔 工 作 面 積 小于 上 油 腔 工 作 面 積 ， 活 塞 上 的 向 下 作 用 力 大 于 向 上 作 用 力 ，活 塞 桿 下 降 。 當 放 電 間 隙 最 佳 時 ， 電 動 力 使 擋 板 處 于 平 衡 位置 ， 活 塞 處 于 靜 止 狀 態(tài) 。 5、 工 作 液 及 其 循 環(huán) 過 濾 系 統(tǒng)電 火 花 加 工 中 的 蝕 除 產 物 ， 一 部 分 以 氣 態(tài) 形 式 拋出 ， 其 余 大 部 分 是 以 球 狀 固 體 微 粒 分 散 地 懸 浮 在 工作 液 中 ， 直 徑 一 般 為 幾 微 米 。 隨 著 電 火 花 加 工 的 進行 ， 蝕 除 產 物

31、 越 來 越 多 ， 充 斥 在 電 極 和 工 件 之 間 ，或 粘 連 在 電 極 和 工 件 的 表 面 上 。 蝕 除 產 物 的 聚 集 ，會 與 電 極 或 工 件 形 成 二 次 放 電 。 這 就 破 壞 了 電 火 花加 工 的 穩(wěn) 定 性 ， 降 低 了 加 工 速 度 ， 影 響 了 加 工 精 度和 表 面 粗 糙 度 。 為 了 改 善 電 火 花 加 工 的 條 件 ， 一 種辦 法 是 使 電 極 振 動 ， 以 加 強 排 屑 作 用 ； 另 一 種 辦 法是 對 工 作 液 進 行 強 迫 循 環(huán) 過 濾 ， 以 改 善 間 隙 狀 態(tài) 。 工 作 液 強 迫

32、 循 環(huán) 過 濾 是 由 工 作 液 循 環(huán) 過 濾 器 來 完 成 的 。電 火 花 加 工 用 的 工 作 液 過 濾 系 統(tǒng) 包 括 工 作 液 泵 、 油 箱 、過 濾 器 及 管 道 等 ， 使 工 作 液 強 迫 循 環(huán) 。 圖 是 工 作 液 循 環(huán)系 統(tǒng) 油 路 圖 ， 它 既 能 實 現 沖 油 ， 又 能 實 現 抽 油 。 其 工 作過 程 是 ： 儲 油 箱 的 工 作 液 首 先 經 過 粗 過 濾 器 l， 經 單 向 閥2吸 入 油 泵 3， 這 時 高 壓 油 經 過 不 同 形 式 的 精 過 濾 器 7輸 向機 床 工 作 液 槽 ， 溢 流 安 全 閥 5

33、使 控 制 系 統(tǒng) 的 壓 力 不 超 過400 kPa， 補 油 閥 11為 快 速 進 油 用 。 待 油 注 滿 油 箱 時 ，可 及 時 調 節(jié) 沖 油 選 擇 閥 10， 由 閥 8來 控 制 工 作 液 循 環(huán) 方 式及 壓 力 。 當 閥 10在 沖 油 位 置 時 ， 補 油 沖 油 都 不 通 ， 這 時油 杯 中 油 的 壓 力 由 閥 8控 制 ； 當 閥 10在 抽 油 位 置 時 ， 補 油和 抽 油 兩 路 都 通 ， 這 時 壓 力 工 作 液 穿 過 射 流 抽 吸 管 9， 利用 流 體 速 度 產 生 負 壓 ， 達 到 實 現 抽 油 的 目 的 。 工

34、作 液 循 環(huán) 系 統(tǒng) 油 路 圖12 43 56 7 12 811補油 抽油13 910 1粗過濾器；2單向閥；3油泵；4電極；5安全閥；6壓力表；7精過濾器；8壓力調節(jié)閥；9射流抽吸管；10沖油選擇閥；11快速進油控制閥；12沖油壓力表；13抽油壓力表沖油常 用 工 作 液 : 油 性 和 水 溶 性油 性 :煤 油 、 變 壓 器 油 等水 溶 性 ： 蒸 餾 水 等 2.1.3 電 火 花 穿 孔 成 形 加 工加 工 范 圍 一 、 沖 模 的 電 火 花 加 工 工 藝 電 火 花 穿 孔 加 工 一 般 應 用 于 沖 裁 模 具 加 工 、 粉 末 冶 金 模 具 加 工 、拉

35、 絲 模 具 加 工 、 螺 紋 加 工 等 。 凹 模 的 尺 寸 精 度 主 要 靠 工 具 電極 來 保 證 ， 因 此 ， 對 工 具 電 極 的 精 度 和 表 面 粗 糙 度 都 應 有 一定 的 要 求 。 如 凹 模 的 尺 寸 為 L2， 工 具 電 極 相 應 的 尺 寸 為 L1， 單邊 火 花 間 隙 值 為 SL，1、 沖 模 尺 寸 則L2=L1+2SL 2 工 具 電 極p 電 極 材 料 的 選 擇p 電 極 的 設 計 (幾 何 形 狀 、 精 度 )p 電 極 的 制 造 （ 如 何 制 作 電 極 ）3 工 件 的 準 備 （ 毛 坯 ）4 電 規(guī) 準 的

36、 選 擇 （ 加 工 的 一 套 電 參 數 ）紫銅(純銅)、石墨 二 型 腔 模 的 電 火 花 加 工 工 藝電 火 花 成 型 加 工 和 穿 孔 加 工 相 比 有 下 列 特 點 ：(1) 電 火 花 成 型 加 工 為 盲 孔 加 工 ， 工 作 液 循 環(huán) 困難 ， 電 蝕 產 物 排 除 條 件 差 。(2) 型 腔 多 由 球 面 、 錐 面 、 曲 面 組 成 ， 且 在 一 個型 腔 內 常 有 各 種 圓 角 、 凸 臺 或 凹 槽 ， 有 深 有 淺 ， 還 有各 種 形 狀 的 曲 面 相 接 ， 輪 廓 形 狀 不 同 ， 結 構 復 雜 。 這就 使 得 加 工

37、 中 電 極 的 長 度 和 型 面 損 耗 不 一 ， 故 損 耗 規(guī)律 復 雜 ， 且 電 極 的 損 耗 不 可 能 由 進 給 實 現 補 償 ， 因 此型 腔 加 工 的 電 極 損 耗 較 難 進 行 補 償 。(3) 材 料 去 除 量 大 ， 表 面 粗 糙 度 要 求 嚴 格 。(4) 加 工 面 積 變 化 大 ， 要 求 電 規(guī) 準 的 調 節(jié) 范 圍 相應 也 大 。 根 據 電 火 花 成 型 加 工 的 特 點 ， 在 實 際 中 通 常 采用 如 下 方 法 ：1. 單 電 極 平 動 法 單 電 極 平 動 法 是 指 采 用 同 一 個 工 具 電 極 完 成

38、 模具 型 腔 的 粗 、 中 及 精 加 工 。對 普 通 的 電 火 花 機 床 ， 在 加 工 過 程 中 先 用 無 損耗 或 低 損 耗 電 規(guī) 準 進 行 粗 加 工 ， 然 后 采 用 平 動 使 工具 電 極 做 圓 周 或 平 移 運 動 ， 按 照 粗 、 中 、 精 的 順 序逐 級 改 變 電 規(guī) 準 ， 進 行 側 面 平 動 修 整 加 工 。 在 加 工過 程 中 ， 借 助 平 動 頭 逐 漸 加 大 工 具 電 極 的 偏 心 量 ，可 以 補 償 前 后 兩 個 加 工 電 規(guī) 準 之 間 放 電 間 隙 的 差 值 ，這 樣 就 可 完 成 整 個 型 腔

39、 的 加 工。 單 電 極 平 動 法(a) 粗加工 (b) 精加工型腔(左側) (c) 精加工型腔(右側)粗加工電極粗加工電極 粗加工電極 2. 多 電 極 更 換 法 對 早 期 的 非 數 控 電 火 花 機 床 ， 為 了 加 工 出 高質 量 的 工 件 ， 多 采 用 多 電 極 更 換 法 。多 電 極 更 換 法 是 指 根 據 一 個 型 腔 在 粗 、 中 、 精 加工 中 放 電 間 隙 各 不 相 同 的 特 點 ， 采 用 幾 個 不 同 尺 寸的 工 具 電 極 完 成 一 個 型 腔 的 粗 、 中 、 精 加 工 。 在 加工 時 首 先 用 粗 加 工 電 極

40、 蝕 除 大 量 金 屬 ， 然 后 更 換 電極 進 行 中 、 精 加 工 ； 對 于 加 工 精 度 高 的 型 腔 ， 往 往需 要 較 多 的 電 極 來 精 修 型 腔 。 多 電 極 更 換 法(a) 粗加工 (b) 更換大電極精加工粗加工電極 精加工電極 3 分 解 電 極 加 工 法 分 解 電 極 加 工 法 是 根 據 型 腔 的 幾 何 形 狀 ， 把 電極 分 解 成 主 型 腔 電 極 和 副 型 腔 電 極 ， 分 別 制 造 。先 用 主 型 腔 電 極 加 工 出 主 型 腔 ， 后 用 副 型 腔 電 極加 工 尖 角 、 窄 縫 等 部 位 的 副 型 腔

41、 。 此 方 法 的 優(yōu) 點是 能 根 據 主 、 副 型 腔 不 同 的 加 工 條 件 ， 選 擇 不 同的 加 工 規(guī) 準 ， 有 利 于 提 高 加 工 速 度 和 改 善 加 工 表面 質 量 ， 同 時 還 可 簡 化 電 極 制 造 ， 便 于 電 極 修 整 。缺 點 是 主 型 腔 和 副 型 腔 間 的 精 確 定 位 較 難 解 決 。 分 解 電 極 加 工 法 4 型 腔 模 加 工 用 工 具 電 極1） 電 極 材 料 選 擇 目 前 常 用 的 電 極 材 料 有 紫 銅 (純 銅 )、 石 墨 、銀 鎢 合 金 、 銅 鎢 合 金 等 。 紫 銅 (純 銅 )

42、電 極 的 特 點(1) 加 工 過 程 中 穩(wěn) 定 性 好 ， 生 產 率 高 。(2) 精 加 工 時 比 石 墨 電 極 損 耗 小 。(3) 易 于 加 工 成 精 密 、 微 細 的 花 紋 ,采 用 精 密 加 工 時 能 達到 優(yōu) 于 1.25 m的 表 面 粗 糙 度 。(4) 因 其 韌 性 大 ， 故 機 械 加 工 性 能 差 ， 磨 削 加 工 困 難 。(5) 適 宜 于 做 電 火 花 成 型 加 工 的 精 加 工 電 極 材 料 。 2） 電 極 設 計電 極 設 計 是 電 火 花 加 工 中 的 關 鍵 點 之 一 。 在設 計 中 ， 首 先 是 詳 細

43、分 析 產 品 圖 紙 ， 確 定 電 火 花加 工 位 置 ； 第 二 是 根 據 現 有 設 備 、 材 料 、 擬 采 用的 加 工 工 藝 等 具 體 情 況 確 定 電 極 的 結 構 形 式 ； 第三 是 根 據 不 同 的 電 極 損 耗 、 放 電 間 隙 等 工 藝 要 求對 照 型 腔 尺 寸 進 行 縮 放 ， 同 時 要 考 慮 工 具 電 極 各部 位 投 入 放 電 加 工 的 先 后 順 序 不 同 ， 工 具 電 極 上各 點 的 總 加 工 時 間 和 損 耗 不 同 ， 同 一 電 極 上 端 角 、邊 和 面 上 的 損 耗 值 不 同 等 因 素 來 適

44、 當 補 償 電 極 。例 如 ， 圖 下 是 經 過 損 耗 預 測 后 對 電 極 尺 寸 和 形 狀進 行 補 償 修 正 的 示 意 圖 。 電 極 補 償 圖加工電極實線為工件電極的理論形狀、尺寸要加工出的工件型腔 虛線為工件電極修正后的理論形狀、尺寸 電 極 的 水 平 尺 寸 可 用 下 式確 定 (垂 直 于 進 給 方 向 )a=A Kb式 中 ： a 電 極水 平 方 向 的 尺 寸 ；A 型 腔 的 水 平方 向 的 尺 寸 ；K 與 型 腔 尺 寸標 注 法 有 關 的 系 數 ；b 電 極 單 邊 縮放 量 ， 粗 加 工 時 ， b= 1+ 2+ 0(注 ： 1、

45、2、 0的 意 義 參見 圖 )。 120 1為安全余量2為表面微觀不平度的最大值0為側面單邊放電間隙aA電 極 單 邊 縮 放 量 原 理 圖 3） 電 極 的 水 平 尺 寸 可 用 下 式 確 定 4) 電 極 的 排 氣 孔 和 沖 油 孔電 火 花 成 型 加 工 時 ， 型 腔 一 般 均 為 盲 孔 ，排 氣 、 排 屑 條 件 較 為 困 難 ， 這 直 接 影 響 加 工 效率 與 穩(wěn) 定 性 ， 精 加 工 時 還 會 影 響 加 工 表 面 粗 糙度 。 為 改 善 排 氣 、 排 屑 條 件 ， 大 、 中 型 腔 加 工電 極 都 設 計 有 排 氣 、 沖 油 孔

46、。 一 般 情 況 下 ， 開孔 的 位 置 應 盡 量 保 證 沖 液 均 勻 和 氣 體 易 于 排 出 。電 極 開 孔 示 意 圖 如 下 圖 所 示 。 電 極 開 孔 示 意 圖在電極端部有凹入部位開排氣孔(a)沖液孔過大，出現鐵屑(e) (f) (g) (h)小沖液孔(直徑2倍的單邊放電間隙) 傾斜沖液孔 平動(電極必須小一點)(b) (c) (d)沖液困難 沖液較好 工 作 液 的 強 迫 循 環(huán) (一 般 沖 油 壓 力 20kPa)電 規(guī) 準 的 選 擇 (主 要 是 電 源 參 數 選 擇 )銅電極 + 工件電極 - 銅電極 +工件電極 - 銅電極 +工件電極 - 銅電極 +工件電極 - 課 后 習 題課 后 習 題 1 3