表面加工技术.docx
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1、表面成型加工技术 电火花成型加工电火花加工是运用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工.1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改善,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简朴的电阻-电容回路。50年代,改善为电阻-电感-电容等回路。同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗减少。随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。 60年代,出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源运用效率和减少了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的
2、可调范围。 70年代,出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和减少工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面,从最初简朴地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到运用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 电火花加工工作原理进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达成一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电. 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧
3、变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。 紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,反复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量很少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相相应的形状来。因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间
4、的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。电火花加工工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属的蚀除量,甚至接近于无损耗。 电火花加工工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。 电火花加工分类按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特性,可将电火花加工方式分为五类:运用成型工具电极,相对工件作简朴进给运动的电火花成形加工;运用轴向移动的金属丝作工具电极,工件按所需形状和尺寸作轨迹运动,以切割导电材料的电火花线切割加工
5、;运用金属丝或成形导电磨轮作工具电极,进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工;小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。 电火花加工的加工特性 1:电火花加工速度与表面质量 模具在电火花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。粗加工采用大功率、低损耗的实现,而中、精加工电极相对损耗大,但一般情况下中、精加工余量较少,因此电极损耗也极小,可以通过加工尺寸控制进行补偿,或在不影响精度规定期予以忽略。 2:电火花碳渣与排渣 电火花机加工在产生碳渣和排除碳渣平衡的条件下才干顺利进行。实际中往往以牺牲加工速度去排除碳渣,例如在中、精加工时采
6、用高电压,大休止脉波等等。另一个影响排除碳渣的因素是加工面形状复杂,使排屑途径不畅通。唯有积极开创良好排除的条件,对症的采用一些方法来积极解决。 3:电火花工件与电极互相损耗 电火花机放电脉波时间长,有助于减少电极损耗。电火花机粗加工一般采用长放电脉波和大电流放电,加工速度快电极损耗小。在精加工时,小电流放电必须减小放电脉波时间,这样不仅加大了电极损耗,也大幅度减少了加工速度。 电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。 随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性,高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺规定的工件越来越多,这就使得传统的机
7、械加工方法不能加工或难于加工。因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工方法。电火花加工法可以适应生产发展的需要,并在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。 电火花加工的重要特点1、能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件; 2、加工时无切削力; 3、不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷; 4、工具电极材料无须比工件材料硬并不受热解决状况影响; 5、直接使用电能加工,便于实现自动化; 6、脉冲放电连续时间极短,放电产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小;7、加工后表面产生变质层,在某些应用中须进一步去除; 8、工作液的净化和加工中产生的烟雾
8、污染解决比较麻烦;9、不能加工不导电的材料;10、加工过程中,有由于使用控制不良,引起火灾的安全隐患;11、加工效率较低(相对机械加工来讲);12、加工过程导致被加工件的内应力增长而变形,加工尺寸精度不高;13、可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,减少工人劳动强度。电火花加工的重要用途加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件;加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等;加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。电火花加工的应用领域电火花加工重要用于模具生产中的型孔、型腔加工,已成为模具制造业的主导加工方法,推动了模具行业的技术进步。电火
9、花加工零件的数量在3000件以下时,比模具冲压零件在经济上更加合理。按工艺过程中工具与工件相对运动的特点和用途不同,电火花加工可大体分为:电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花展成加工、非金属电火花加工和电火花表面强化等。 (1)电火花成形加工 该方法是通过工具电极相对于工件作进给运动,将工件电极的形状和尺寸复制在工件上,从而加工出所需要的零件。它涉及电火花型腔加工和穿孔加工两种。电火花型腔加工重要用于加工各类热锻模、压铸模、挤压模、塑料模和胶木膜的型腔。电火花穿孔加工重要用于型孔(圆孔、方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、螺旋孔)、小孔和微孔的加工。近年来,为了解决小孔
10、加工中电极截面小、易变形、孔的深径比大、排屑困难等问题,在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工,取得良好的社会经济效益. (2)电火花线切割加工 该方法是运用移动的细金属丝作工具电极,按预定的轨迹进行脉冲放电切割。按金属丝电极移动的速度大小分为高速走丝和低速走丝线切割。我国普通采用高速走丝线切割,近年来正在发展低速走丝线切割,高速走丝时,金属丝电极是直径为0.020.3mm的高强度钼丝,往复运动速度为810m/s。低速走丝时,多采用铜丝,线电极以小于0.2m/s的速度作单方向低速运动。线切割时,电极丝不断移动,其损耗很小,因而加工精度较高。其平均加工精度可达 0.0lmm,大大高于电火花成形加工
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