电火花加工.ppt

特种加工技术 第2章 电火花加工(1)韦东波 迟关心机械制造及其自动化2024/5/10 周五1第2章 电火花加工20世纪40年代，前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点腐蚀的原因时发现：利用工具和工件之间不断的脉冲性火花放电产生的局部、瞬时的高温把金属蚀除下来。由于加工过程中可以看到火花，故称电火花加工Electrical Discharge Machining(EDM)2024/5/10 周五2本章内容2.1 电火花加工基本原理及其分类2.2 电火花加工机理2.3 电火花加工基本规律2.4 电火花加工脉冲电源2.5 电火花加工自动进给调节系统2.6 电火花加工机床2.7 电火花穿孔成形工艺2.8 其他电火花加工第2章 电火花加工2024/5/10 周五32.1 电火花加工基本原理及其分类2.1.1 电火花加工的原理2.1.2 电火花加工的设备组成2.1.3 电火花加工的特点2.1.4 电火花加工的应用2.1.5 电火花加工工艺方法分类第2章 电火花加工2024/5/10 周五42.1.1 电火花加工的原理必要条件(1)：必须使工具和工件被加工表面之间始终保持一定的放电间隙；过大不能击穿，过小容易短路；间隙距离：几微米到几百微米。第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类距离过大距离过小工件电极工件电极工具电极工具电极工件电极工具电极距离合适2024/5/10 周五52.1.1 电火花加工的原理必要条件(2)：必须是瞬时的脉冲性的放电，放电持续一段时间后，需停歇一段时间；凹坑叠加去除材料，凹坑“体积小、数量多、分布广”要求脉冲性放电；停歇时间温度降低避免放电集中。第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类脉冲电源电压波形电压时间峰值电压脉冲宽度脉冲间隔脉冲周期工件蚀坑叠加2024/5/10 周五62.1.1 电火花加工的原理必要条件(3)：必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行；绝缘性有利于产生分散的脉冲性的放电液体介质可以将放电蚀除产物悬浮排出且对两极有冷却作用气体介质中也可进行加工第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类工件电极工具电极电蚀产物排出示意图工作液2024/5/10 周五72.1.1 电火花加工的原理加工过程描述：1.加脉冲电压、击穿放电、形成凹坑；2.脉冲间隔恢复绝缘、再次放电形成凹坑；3.凹坑增多并重叠、间隙增大、电极进给，得到需要的零件。第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类第一次放电ABAB第二次放电加工完成2024/5/10 周五82.1.2 电火花加工的设备组成第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类脉冲电源及检测装置进给装置工具电极工作液工作液循环系统工件电极根据检测信号根据检测信号决定进给或回退决定进给或回退提供脉冲电压提供脉冲电压1、保持一定的放电间隙；排出蚀除物，排出蚀除物，冷却两极冷却两极2、瞬时的、脉冲性的放电，需停歇一段时间；3、一定绝缘性能的液体介质质中放电；2024/5/10 周五92.1.3 电火花加工的特点优点：适合于加工很多难切削材料突破了传统切削加工对刀具的限制；可加工性取决于导电性及热学特性（电阻率、熔点、沸点、比热、导热性等），几乎不受力学性能（硬度、强度等）的限制。可以加工特殊及复杂形状的表面和零件有微观切削力，没有宏观切削力。工具电极硬度要求小，制作较容易。数控技术使简单电极加工复杂形状可行。第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类2024/5/10 周五102.1.3 电火花加工的特点局限性：主要用于导电材料加工在一定条件下可以加工半导体和非导体材料加工速度较慢材料去除靠大量凹坑的叠加作用实现，所以较慢存在电极损耗在某些情况下可尽量减小第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类2024/5/10 周五112.1.4 电火花加工的应用第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类俄罗斯研制的火箭发动机的一体化转子单元俄罗斯研制的火箭发动机的一体化转子单元是采用电火花加工的是采用电火花加工的弯曲、狭窄、复杂的通道加工难点：1、材料硬度非常高；2、形状复杂；2024/5/10 周五122.1.4 电火花加工的应用第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类加工难点：1、异形孔；2、窄缝的宽度只有几十微米；3、深度和直径的比值达到几十。2024/5/10 周五132.1.4 电火花加工的应用应用领域：广泛应用于机械（特别是模具制造）、航天、航空、电子、电机电器、精密机械、仪器仪表、汽车拖拉机、轻工业等行业，解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。零件尺寸范围：小到：几个微米的小轴、细孔、窄缝大到：几米超大型模具和零件第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类2024/5/10 周五142.1.5 电火花加工工艺方法分类按工具电极和工件相对运动的方式和用途来分：1.电火花穿孔成型加工：型腔加工，工具电极形状与工件形状互补，有一个或多个相对的进给运动；穿孔加工，工具电极只有一个相对的伺服进给运动。第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类2024/5/10 周五152.1.5 电火花加工工艺方法分类按工具电极和工件相对运动的方式和用途来分：2.电火花线切割加工 下料/截断/窄缝第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类工件电极丝导向轮电火花线切割加工示意图三轴联动分度线切割加工扭转四方锥台 加工原理示意图外形图扭转锥台a)b)xy2024/5/10 周五162.1.5 电火花加工工艺方法分类按工具电极和工件相对运动的方式和用途来分：3.电火花内孔、外圆和成型磨削4.电火花同步共轭回转加工第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类2024/5/10 周五172.1.5 电火花加工工艺方法分类按工具电极和工件相对运动的方式和用途来分：5.电火花高速小孔加工大于0.3mm细管电极6.电火花表面强化与刻字第2章 电火花加工2.1 电火花加工基本原理及其分类电火花高速小孔加工示意图高压工作液管电极导向器工件金属表面电火花强化2024/5/10 周五182.2 电火花加工的机理即电火花加工的微观过程，金属材料究竟是怎样被蚀除下来的。这一过程大体可分为4个阶段：1.极间介质的电离、击穿，形成放电通道2.介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀3.电极材料的抛出4.极间介质的消电离第2章 电火花加工12342024/5/10 周五191、极间介质的电离、击穿，形成放电通道(1)第2章 电火花加工2.2 电火花加工的机理施加电压距离电场强度不均匀性局部场强105V/mm(100V/m)场致电子发射电子运动碰撞电离带电粒子雪崩式增多介质击穿形成放电通道123425V523452024/5/10 周五201、极间介质的电离、击穿，形成放电通道(2)放电通道的特点：放电通道的特点：建立时间：0.1s间隙电阻：几分之一欧姆通道电流密度：103-104A/mm间隙电压：约25V中心温度：10000初始压强：数十兆帕通道数量：单通道、多通道（一个脉冲多次击穿或通道游动）第2章 电火花加工2.2 电火花加工的机理2024/5/10 周五212、介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀第2章 电火花加工2.2 电火花加工的机理电子离子高速运动产生动能产生碰撞热能局部瞬时高温工作液介质气化分解金属材料熔化气化产生爆炸特性负极正极熔化区域熔化区域气泡放电通道2024/5/10 周五223、电极材料的抛出第2章 电火花加工2.2 电火花加工的机理膨胀产生气泡金属液体和气体被排挤抛出液体介质膨胀的惯性气泡继续扩大瞬时压力内部压力骤减产生相对负压金属材料再被抛出2024/5/10 周五234、极间介质的消电离第2章 电火花加工2.2 电火花加工的机理电蚀产物不及时排除热量不及时传出粒子自由能不易降低减少复合几率放电通道不能顺利转移局部介质过热稳定电弧放电烧伤电极降低绝缘强度2024/5/10 周五24微观过程还需要进一步研究人们对电火花加工的微观过程了解还很不够：工作液成分的作用间隙介质的击穿放电间隙内的状况正负电极间能量的转换与分配材料的抛出整个过程中的电场、磁场、热场、流场、力场等的变化通道的结构及其振荡等等第2章 电火花加工2.2 电火花加工的机理2024/5/10 周五25结束2024/5/10 周五26此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！