电火花成形加工原理、特点和影响加工因素

四 川 工 程 职 业 技 术 学 院

课 时 授 课 教 案

/ 学年第 期

课程名称： 数控加工工艺 授课班级： 授课时间： 第 周星期 第 节

课 题： 电火花成形加工原理、特点和影响加工因素 教学目的：掌握电火花成形加工原理和影响加工的因素，了解电火

花成形加工机床、特点和应用。

重点、难点：火花成形加工原理

使用教具： 课件 课后作业： 1 课后记录：

年 月 日

电火花加工

1

一、概述

二、电火花成形加工 1.电火花加工机床

常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个部分组成。

（1）机床主体：包括床身、工作台、立柱、主轴头及润滑系统。用于夹持工具电极及支承工件，保证它们的相对位置，并实现电极在加工过程中的稳定进给运动。

（1） 脉冲电源：把工频的交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流。 （2） 伺服进给系统：使主轴作伺服运动。

（3） 工作液循环过滤系统：提供清洁的、有一定压力的工作 2．电火花成形加工的原理

电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。要达到这一目的，必须创造下列条件：

（1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。一般为0.01～0.1mm左右。

（2）脉冲波形是单向的，如图所示。

（3）放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。

（4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化或气化。 如图，自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上。当电压升高到间隙中介质的击穿电压时，会使介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。

一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最

2

小的地方重复上述放电过程。多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成 极性效应

（1）什么是极性效应？

在脉冲放电过程中，工件和电极都要受到电腐蚀。但正、负两极的蚀除速度不同，这种两极蚀除速度不同的现象称为极性效应。

（2）为什么会有极性效应？ 产生极性效应的基本原因是由于

电子的质量小，其惯性也小，在电场力作用下容易在短时间内获得较大的运动速度，即使采用较短的脉冲进行加工也能大量、迅速地到达阳极，轰击阳极表面。而正离子由于质量大，惯性也大，在相同时间内所获得的速度远小于电子。

①当采用短脉冲进行加工时，大部分正离子尚未到达负极表面，脉冲便已结束，所以负极的蚀除量小于正极。这时工件接正极，称为“正极性加工”。

②当用较长的脉冲加工时，正离子可以有足够的时间加速，获得较大的运动速度，并有足够的时间到达负极表面，加上它的质量大，因而正离子对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击，负极的蚀除量则大于正极。这时工件接负极，称为“负极性加工”。

（3）极性效应在电火花加工过程中的作用

在电火花加工过程中，工件加工得快，电极损耗小是最好的，所以极性效应愈显著愈好，

3．电火花加工的特点及应用 1)电火花加工的特点 (1）优点

① 适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金

3

②可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的零件，如各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件 ，小孔、深孔、窄缝等 。 (2)缺点

①只能加工导电工件; ②加工速度慢;

③由于存在电极损耗，加工精度受限制。 2）电火花成形加工的应用

电火花成形加工主要用于电火花穿孔（用电火花成形加工方法加工通孔）和电火花型腔加工。

电火花穿孔加工主要用于加工冲模和异形孔，电火花型腔加工主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零件。

型腔加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿；加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。 4．影响电火花成形加工因素

1）影响加工速度的因素

（1）加工速度以mm3 /min表示。

（2）增加矩形脉冲的峰值电流和脉冲宽度；减小脉间；合理选择工件材料、工作液，改善工作液循环等能提高加工速度。

2）影响加工精度的因素

工件的加工精度除受机床精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度影响之外，主要受放电间隙和电极损耗的影响。

(1)电极损耗对加工精度的影响 在电火花加工过程中，电极会受到电腐蚀而损耗，电极的不同部位，其损耗不同。

（2）放电间隙对加工精度的影响

①由于放电间隙的存在，使加工出的工件型孔(或型腔)尺寸和电极尺寸相比，

4

沿加工轮廓要相差一个放电间隙(单边间隙)；

②实际加工过程中放电间隙是变化的，加工精度因此受到一定程度的影响。 3）影响表面质量的因素

脉冲宽度、峰值电流大，表面粗糙度值大。

5