電火花加工原理
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:2266
電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法,又稱(chēng)放電加工或電蝕加工,英文簡(jiǎn)稱(chēng)EDM。1943年,蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工,之后隨著脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進(jìn),而迅速發(fā)展起來(lái)。最初使用的脈沖電源是簡(jiǎn)單的電阻-電容回路。50年代初,改進(jìn)為電阻-電感-電容等回路。同時(shí),還采用脈沖發(fā)電機(jī)之類(lèi)的所謂長(zhǎng)脈沖電源,使蝕除效率提高,工具電極相對(duì)損耗降低。隨后又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源,使在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。60年代中期,出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源,提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗,并擴(kuò)大了粗精加工的可調(diào)范圍。 到70年代,出現(xiàn)了高低壓復(fù)合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進(jìn)展。在控制系統(tǒng)方面,從最初簡(jiǎn)單地保持放電間隙,控制工具電極的進(jìn)退,逐步發(fā)展到利用微型計(jì)算機(jī),對(duì)電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進(jìn)行適時(shí)控制。
進(jìn)行電火花加工時(shí),工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極,并浸入工作液中,或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過(guò)間隙自動(dòng)控制系統(tǒng)控制工具電極 向工件進(jìn)給,當(dāng)兩電極間的間隙達(dá)到一定距離時(shí),兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿,產(chǎn)生火花放電。
在放電的微細(xì)通道中瞬時(shí)集中大量的熱能,溫度可高達(dá)一萬(wàn)攝氏度以上,壓力也有急劇變化,從而使這一點(diǎn)工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化,并爆炸式地飛濺到工作液中,迅速冷凝,形成固體的金屬微粒,被工作液帶走。這時(shí)在工件表面上便留下一個(gè)微小的凹坑痕跡,放電短暫停歇,兩電極間工作液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。 緊接著,下一個(gè)脈沖電壓又在兩電極相對(duì)接近的另一點(diǎn)處擊穿,產(chǎn)生火花放電,重復(fù)上述過(guò)程。這樣,雖然每個(gè)脈沖放電蝕除的金屬量極少,但因每秒有成千上萬(wàn)次脈沖放電作用,就能蝕除較多的金屬,具有一定的生產(chǎn)率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下,一邊蝕除工件金屬,一邊使工具電極不斷地向工件進(jìn)給,最后便加工出與工具電極形狀相對(duì)應(yīng)的形狀來(lái)。因此,只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式,就能加工出各種復(fù)雜的型面。 工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點(diǎn)較高、易加工的耐電蝕材料,如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過(guò)程中,工具電極也有損耗,但小于工件金屬的蝕除量,甚至接近于無(wú)損耗。工作液作為放電介質(zhì),在加工過(guò)程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點(diǎn)較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì),如煤油、去離子水和乳化液等。 按照工具電極的形式及其與工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特征,可將電火花加工方式分為五類(lèi):利用成型工具電極,相對(duì)工件作簡(jiǎn)單進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的電火花成形加工;利用軸向移動(dòng)的金屬絲作工具電極,工件按所需形狀和尺寸作軌跡運(yùn)動(dòng),以切割導(dǎo)電材料的電火花線(xiàn)切割加工;利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極,進(jìn)行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削;用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工;小孔加工、刻印、表面合金化、表面強(qiáng)化等其他種類(lèi)的加工。 電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件;加工時(shí)無(wú)切削力;不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷;工具電極材料無(wú)須比工件材料硬;直接使用電能加工,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層,在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去除;工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。
電火花加工的主要用于加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件;加工各種硬、脆材料,如硬質(zhì)合金和淬火鋼等;加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等;加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具
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