下一页 返回
第一节 电火花成型加工
一、电火花加工的原理
电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极 相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产 生瞬时高温，使局部金属熔化，甚至汽化，从而将金属蚀除 下来。这一过程大致分为以下几个阶段:
上一页 下一页 返回
第一节 电火花成型加工
教学目标
1.掌握电火花成型加工、电火花线切割加工、电化学加工的 原理、特点及应用。
2.了解电火花成型加工、电火花线切割加工工艺所使用机床 的结构特点。
3.了解超声波加工、激光加工、电子束加工的原理、特点及 应用。
4.尝试综合利用本章所述几种加工工艺对不同零件进行加工。
下一页 返回
第一节 电火花成型加工
(2)火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行，例如， 煤油、皂化液或去离子水等。液体介质又称工作液，有压缩 放电通道的作用，同时液体介质还能把电火花加工过程中产 生的金属屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中排出去，并且对 电极和工件有较好的冷却作用。
上一页 下一页 返回
第一节 电火花成型加工
(3)火花放电是瞬时的脉冲性放电，放电的持续时间一般为 1~1000 μs。由于放电时间短，能量集中，使放电时产生的热 量来不及扩散到电极材料内部，放电点集中在很小范围内。 如果放电时间过长，就会形成持续电弧放电，使加工表面材 料大范围熔化烧伤而无法用作尺寸加工。
上一页 下一页 返回
第一节 电火花成型加工
3.电极材料的抛出 正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。
通道中心的压力最高，工作液和金属汽化后不断向外膨胀， 形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排 挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。加工中看到 的橘红色火花就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。
(4)在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电 蚀产物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能，以保证每 次脉冲放电不在同点进行，避免发生局部烧伤现象，使重复 性脉冲放电顺利进行。如图4-1所示为矩形波脉冲电源的电压 波形。
上一页 下一页 返回
第一节 电火花成型加工
以上这些问题的解决是通过图4-2所示的电火花加工原理来实 现的。工件1和工具4分别与脉冲电源2的两输出端相连接。自 动进给调节装置3(此处为电动机及丝杠螺母机构)使工具和工 件间经常保持一很小的放电间隙，若脉冲电压加到两极之间， 便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿 介质，在该局部产生火花放电，放电点处产生瞬时高温使工 具和工件表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。 脉冲放电结束后，经过一段间隔时间(即脉冲间隔)，使工作 液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在当时 极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一 个小凹坑。如此连续不断地重复放电，工具电极不断地向工 件进给就可把工具的形状复制到工件上，加工出所需要的零 件，整个加工表面由无数个小凹坑组成。
第四章 模具零件的特种加工
第一节 电火花成型加工 第二节 电火花线切割加工 第三节 电化学加工 第四节 其他加工技术简介
第四章 模具零件的特种加工
本章概述
随着模具行业的发展，传统的机加工工艺有时已经不能满足 需求，因此近些年发展出了几种特种加工工艺。这些特种加 工工艺有着很好的发展前景，我们有必要了解一下。本章介 绍了几种特种加工技术和工艺，包括电火花成型加工、电火 花线切割加工、电化学加工及其他几种特种加工技术。着重 介绍了它们的原理、特点及应用。
上一页 下一页 返回
第一节 电火花成型加工
要使放电腐蚀原理用于对导:
(1)工具电极和工件被加工表面之间必须保持一定的放电间隙， 这一间隙随加工条件而定，通常约为几微米至几百微米。如 果间隙过小，很容易形成短路接触，不能产生火花放电;如果 间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，同样不会产生火花 放电。因此，加工中必须用自动进给调节机构来保证加工间 隙随工作状态而变化。
电火花加工是在液体介质中进行的，机床的自动进给调节装 置使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙，当工具电极 和工件之间施加很强的脉冲电压(达到间隙中介质的击穿电压) 时，会击穿介质绝缘强度最低处。由于放电区域很小，放电 时间极短，所以，能量高度集中，使放电区的温度瞬时高达 10000℃~12000℃，工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、 甚至汽化蒸发。局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛 入工作液中，并被冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲 离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电 后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件 表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而 达到成型加工的目的。
上一页 下一页 返回
第一节 电火花成型加工
2.电极材料的熔化，汽化热膨胀 液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的
粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击， 产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首 先使工作液汽化，进而汽化，然后高温向四周扩散，使两电 极表面的金属材料开始熔化直至沸腾汽化。汽化后的工作液 和金属蒸汽瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察 电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象并听 到轻微的爆炸声。
上一页 下一页 返回
第一节 电火花成型加工
4.极间介质的消电离 在电火花放电加工过程中产生的电蚀产物如果来不及排除和
扩散，那么产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过 热，局部过热的工作液高温分解、结碳，使加工无法进行， 并烧坏电极。因此为了保证电火花加工过程的正常进行，在 两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出， 恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。实际上，电 火花加工的过程远比上述复杂，它是电力、磁力、热力、流 体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。到目前为止， 人们对电火花加工过程的了解还有限，需要进一步研究。
1.极间介质的电离、击穿，形成放电通道 放电通道是由大量带正电和负电的粒子以及中型粒子组成，
带电粒子高速运动，相互碰撞，产生大量热能，使通道温度 升高，通道中心温度可达到10000℃以上。由于放电开始阶段 通道截面很小，而通道内有高温热膨胀形成的压力高达几万 帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一个强烈的冲击波 向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这就 形成了肉眼所能看到的电火花。