第三章電火花加工第一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆工作原理：工具電極與工件電極間脈沖性火花放電，產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，工件材料被熔化氣化。該處絕緣液體加熱氣化，體積膨脹，產(chǎn)生很高的壓力，熔化氣化材料從表面迅速除去。電火花加工原理圖進(jìn)給系統(tǒng)放電間隙工具電極工件電極直流脈沖電源工作液概述第二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工機(jī)床第四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆實(shí)現(xiàn)電火花加工的條件

◎兩極間有一定的距離（數(shù)微米到數(shù)百微米），且加工中維持這一距離。

◎兩極之間充入介質(zhì)。導(dǎo)電材料尺寸加工，為液體介質(zhì)；材料表面強(qiáng)化，為氣體介質(zhì)。

◎兩極間的能量要足夠大，大的電流密度放電時(shí)產(chǎn)生大量的熱，使任何導(dǎo)電材料局部熔化或氣化。

第七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎短時(shí)間脈沖放電10-7～10-3S，熱量來(lái)不及擴(kuò)散，放電點(diǎn)局限在很小范圍內(nèi)。◎脈沖放電重復(fù)多次進(jìn)行。脈沖放電在時(shí)間和空間上不重復(fù)。避免發(fā)生局部燒傷?！蛎}沖放電后的電蝕產(chǎn)物及時(shí)排運(yùn)至放電間隙外。

第八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆電火花加工的特點(diǎn)◎脈沖放電能量密度高，加工普通機(jī)械加工方法難加工或無(wú)法加工的特殊材料、復(fù)雜形狀。◎脈沖放電持續(xù)時(shí)間極短，熱量傳導(dǎo)范圍小，被加工表面受熱影響的范圍小。◎工具與工件不接觸，宏觀作用力小，工具不須比工件硬，工具電極制造容易。◎直接利用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化；工序少，加工周期短，勞動(dòng)強(qiáng)度低。第九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆電火花加工的用途

◎各種金屬及其合金材料、特殊的熱敏感材料、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料（一定條件）。

◎加工形狀復(fù)雜的型孔和型腔，圓孔、方孔、異形孔、曲線孔、螺紋孔。從數(shù)微米的孔、槽到數(shù)米的超大型工件。

◎切割，材料的切斷、切割微細(xì)窄縫及微細(xì)窄縫組成的工件，如金屬柵網(wǎng)等。第十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎成型刀、樣板、工具、量具、螺紋等成型零件。

◎磨削各種工件和成型磨削。

◎刻字、打印銘牌和標(biāo)記。

◎表面強(qiáng)化。如金屬表面高速淬火、滲氮、滲碳、涂覆等。

◎輔助用途。如去除折斷在工件中的絲錐、鉆頭等。第十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆電火花加工工藝方法分類(lèi)按工具電極和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式和加工用途不同，可分為工藝類(lèi)型前五類(lèi)改變零件形狀或尺寸。后者改變工件表面性質(zhì)。第十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工原理

◆電火花加工機(jī)理 電火花加工大致分為以下幾個(gè)階段：◎極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道。

當(dāng)電極間隙電壓升高時(shí)，在兩極間的表面粗糙度峰頂處，電場(chǎng)強(qiáng)度最大，其間的液體介質(zhì)將首先被擊穿形成放電通道。

第十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電場(chǎng)強(qiáng)度增大到105V／cm2以上時(shí)，陰極逸出電子，電子高速奔向陽(yáng)極。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中撞擊介質(zhì)中的中性分子和原子，碰撞電離形成更多的負(fù)電子和正離子，在連鎖反應(yīng)下，電粒子雪崩式增加。當(dāng)電子達(dá)到陽(yáng)極時(shí)，介質(zhì)瞬時(shí)擊穿，產(chǎn)生火花放電，形成放電通道。同時(shí)，正離子也奔向陽(yáng)極。第十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

介質(zhì)擊穿過(guò)程10-7～10-5S。擊穿后，間隙電阻從絕緣狀態(tài)驟降到幾分之一歐姆，間隙電流急速上升，電流密度高達(dá)105～108A／cm2，間隙電壓則由擊穿電壓迅速降至火花放電維持電壓（20～25V）。第十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四帶電粒子高速運(yùn)動(dòng)碰撞，產(chǎn)生大量的熱，溫度高分布不均勻，從通道中心向兩邊降低，中心溫度10000℃以上。放電時(shí)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又對(duì)電子流產(chǎn)生向心的磁壓縮效應(yīng)和周?chē)橘|(zhì)慣性動(dòng)力壓縮效應(yīng)的作用，通道瞬間擴(kuò)展受到很大阻力。放電通道截面小，壓力達(dá)數(shù)十兆帕。第十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四放電通道是單通道，但實(shí)驗(yàn)表明，在單個(gè)脈沖放電后會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)或形狀極不規(guī)則的電蝕坑。第十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎能量的轉(zhuǎn)換與分布產(chǎn)生的熱量熔化、氣化放電點(diǎn)處的材料。還加熱放電通道。熱量大部分消耗在熱輻射和熱傳導(dǎo)上。放電通道長(zhǎng)度和放電時(shí)間增加，消耗的熱量也增加，蝕除量受到影響。第十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四放電瞬時(shí)釋放能量大部分轉(zhuǎn)換成熱能，一部分轉(zhuǎn)換成動(dòng)能、磁能、光能、聲能及電磁波輻射能。轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的，形成放電壓力，使熔化、氣化材料拋出；轉(zhuǎn)換成光、聲、電磁波等屬于消耗性的能量。第十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎電蝕產(chǎn)物的拋出

。通道中心壓力高，工作液和金屬氣化后向外膨脹，形成內(nèi)外瞬間壓力差，將熔融金屬拋出通道到工作液中。電火花加工可看到桔紅色的火花四濺，就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。第二十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎極間介質(zhì)的消電離。一次脈沖放電結(jié)束后應(yīng)有一間隔時(shí)間，使放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，以免重復(fù)在同一處放電而導(dǎo)致電弧放電。兩次脈沖放電之間有足夠間隔時(shí)間，考慮介質(zhì)消電離的極限速度，還要考慮電蝕產(chǎn)物排出放電區(qū)域的時(shí)間。第二十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 上述步驟(1)～(4)在一秒內(nèi)數(shù)千次甚至數(shù)萬(wàn)次地往復(fù)式進(jìn)行，即單個(gè)脈沖放電結(jié)束，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間工作液恢復(fù)絕緣后，第二個(gè)脈沖又作用到兩極上，在極間距離最近或絕緣強(qiáng)度最弱處擊穿放電，蝕出另一凹坑。工件表面由無(wú)數(shù)個(gè)相互重疊凹坑組成。第二十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花表面局部放大圖第二十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工原理第二十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工的常用術(shù)語(yǔ) 電火花加工中常用的主要名詞術(shù)語(yǔ)和符號(hào)如下：

◎工具電極 電火花加工用的工具是電火花放電時(shí)的電極之一，故稱(chēng)為工具電極，簡(jiǎn)稱(chēng)電極。由于電極的材料常常是銅，又稱(chēng)銅公。第二十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工示意圖第二十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎放電間隙是放電時(shí)工具電極和工件間的距離，大小一般在0.01～0.5mm之間，粗加工時(shí)較大，精加工時(shí)較小。 ◎脈沖寬度ti(μs)

簡(jiǎn)稱(chēng)脈寬，電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間。粗加工用較大的脈寬，精加工用較小的脈寬。第二十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四脈沖參數(shù)與脈沖電壓、電流波形第二十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎脈沖間隔to(μs))

簡(jiǎn)稱(chēng)脈間，是兩個(gè)電壓脈沖之間的間隔時(shí)間。

◎放電時(shí)間(電流脈寬)te(μs)

工作液介質(zhì)擊穿后放電間隙中流過(guò)放電電流的時(shí)間，即電流脈寬，比電壓脈寬稍小，二者相差一個(gè)擊穿延時(shí)。第二十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎脈沖周期tP(μs)

一個(gè)電壓脈沖開(kāi)始到下一個(gè)電壓脈沖開(kāi)始之間的時(shí)間稱(chēng)為脈沖周期，tP=ti+to?！蛎}沖頻率fP(Hz)

是指單位時(shí)間內(nèi)電源發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)。與脈沖周期tP互為倒數(shù)，即

第三十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎火花維持電壓每次火花擊穿后，在放電間隙上火花放電時(shí)的維持電壓，25V左右，是一個(gè)高頻振蕩的電壓。

◎加工電壓U(V)

加工時(shí)電壓表上指示的放電間隙兩端的平均電壓。第三十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎峰值電流(A)

間隙火花放電時(shí)脈沖電流的最大值(瞬時(shí))，Ip表示。峰值電流不易測(cè)量，是影響加工速度、表面質(zhì)量的重要參數(shù)?！蚣庸る娏鱅(A)

加工時(shí)電流表上指示的流過(guò)放電間隙的平均電流。精加工時(shí)小，粗加工時(shí)大，間隙偏開(kāi)路時(shí)小，間隙合理或偏短路時(shí)則大。第三十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四影響材料放電腐蝕的因素

◆極性效應(yīng)對(duì)電蝕量的影響 在電火花加工時(shí)，相同材料(如用鋼電極加工鋼)兩電極的被腐蝕量是不同的。其中一個(gè)電極比另一個(gè)電極的蝕除量大，這種現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。如果兩電極材料不同，則極性效應(yīng)更加明顯。工件接脈沖電源正極(工具電極接脈沖電源負(fù)極)的加工稱(chēng)為正極性加工，反之稱(chēng)為負(fù)極性加工。第三十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

“正極性”接線法圖第三十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四“負(fù)極性”接線法第三十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 影響極性效應(yīng)的主要原因是脈沖寬度。

窄脈沖寬度加工時(shí)，電子慣性小，運(yùn)動(dòng)靈活，大量的電子奔向正極，并轟擊其表面，使正極熔化和氣化；正離子慣性大，運(yùn)動(dòng)緩慢，只有一小部分到達(dá)負(fù)極表面，電子的轟擊作用大于正離子，正極的電蝕量大于負(fù)極——采用正極性加工。第三十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

寬脈沖寬度加工時(shí)，質(zhì)量和慣性大的正離子有足夠的時(shí)間到達(dá)負(fù)極，其質(zhì)量大，對(duì)負(fù)極的轟擊破壞作用比電子強(qiáng)，負(fù)極的電蝕量大于正極——負(fù)極性加工。 充分利用極性效應(yīng)，正確選擇極性，最大限度地提高工件的蝕除量，降低工具電極的損耗。第三十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四極性效應(yīng)工件正極—正極性加工工件負(fù)極—負(fù)極性加工精加工短脈沖ti<10s粗加工長(zhǎng)脈沖ti>80s為充分利用極性效應(yīng)，一般都采用單向脈沖電源第三十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆覆蓋效應(yīng)對(duì)電蝕量的影響一個(gè)電極的電蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極表面上，形成一定厚度的覆蓋層，叫做覆蓋效應(yīng)。合理利用覆蓋效應(yīng)，有利于降低電極損耗。在油類(lèi)介質(zhì)中加工時(shí)，覆蓋層主要是石墨化的碳素層。第三十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

碳素層的生成條件主要有以下幾點(diǎn)：

◎足夠高的溫度。電極上待覆蓋部分的表面溫度不低于碳素層生成溫度，但低于熔點(diǎn)，使碳粒子燒結(jié)成石墨化的耐蝕層?！蜃銐蚨嗟碾娢g產(chǎn)物，尤其是介質(zhì)的熱解產(chǎn)物─碳粒子。

◎在油類(lèi)介質(zhì)中加工。

◎足夠的時(shí)間，表面上形成一定厚度的碳素層。

◎負(fù)極性加工，碳素層易在陽(yáng)極表面生成。

第四十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆電參數(shù)對(duì)電蝕量的影響總蝕除量等于這段時(shí)間內(nèi)各單個(gè)有效脈沖蝕除量的總和。

Q=KWmfλtv=Q／t=KWmfλ式中Q——在t時(shí)間內(nèi)的總蝕除量；v——蝕除速度；Wm——單個(gè)脈沖能量，J；f——脈沖頻率，HZ；λ——有效脈沖利用率，％；t——加工時(shí)間，s；K——與電極材料、脈沖參數(shù)、工作液等有關(guān)的工藝參數(shù)。第四十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四Wm取決于極間放電電壓、放電電流和放電持續(xù)時(shí)間：

Wm=式中te——單個(gè)脈沖放電時(shí)間，S；u（t）——放電間隙中隨時(shí)間而變化的電壓，V；i（t）——放電間隙中隨時(shí)間而變化的電流，A。晶體管脈沖電源中，脈沖電流近似一矩形波，近似用放電峰值電流和脈沖寬度來(lái)代替：Wm=（20～25）iete式中Wm——單個(gè)脈沖能量，J；ie——脈沖電流幅值，A；te——電流脈寬，μs

第四十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

提高電蝕量和生產(chǎn)率：提高脈沖頻率，增加單個(gè)脈沖能量或增加平均放電電流（對(duì)短形脈沖即為峰值電流）和脈沖寬度；減小脈間；提高有關(guān)的工藝參數(shù)。脈間過(guò)短，電弧放電；單個(gè)脈沖能量增加，表面粗糙度值增大。

這些因素相互制約的，應(yīng)具體情況綜合考慮。Q=KWmfλt第四十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆金屬材料對(duì)電蝕量的影響 與電極材料的導(dǎo)熱系數(shù)及熱學(xué)常數(shù)有關(guān)。脈沖放電能量相同時(shí)，金屬工件的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熔化熱、氣化熱等愈高，電蝕量愈少，愈難加工；導(dǎo)熱系數(shù)愈大的金屬，熱量傳導(dǎo)、散失越多，蝕除量越小。第四十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆工作液對(duì)電蝕量的影響 電火花加工一般在液體介質(zhì)中。液體介質(zhì)叫做工作液，作用：

◎壓縮放電通道，限制其擴(kuò)展，使放電能量高度集中，加強(qiáng)了蝕除的效果。

◎加速間隙冷卻和消電離，防止破壞性電弧放電。

◎加劇放電的流體動(dòng)力過(guò)程，有助于金屬的拋出。第四十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 電火花成形加工多采用油類(lèi)做工作液。機(jī)油粘度大、燃點(diǎn)高，有利于壓縮放電通道，提高放電能量密度，但不利于電蝕產(chǎn)物的排出；煤油粘度低，流動(dòng)性好，但排屑條件較好。 在粗加工時(shí)，要求速度快，放電能量大，放電間隙大，選用機(jī)油等粘度大的工作液；在中、精加工時(shí)，放電間隙小，采用煤油等粘度小的工作液。第四十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆水做工作液：

油類(lèi)及碳?xì)浠衔镒龉ぷ饕簳r(shí)，產(chǎn)生碳黑，影響電蝕產(chǎn)物的排除及加工速度，在精密加工中尤為明顯。酒精C2H6O工作液，碳黑減少。水是不含碳的介質(zhì)，流動(dòng)性好、散熱性好、不易起弧、不燃、無(wú)味、價(jià)廉。但普通水是弱導(dǎo)電液，會(huì)產(chǎn)生離子導(dǎo)電的電解過(guò)程，在大能量粗加工中采用。 精密加工采用蒸餾水、去離子水或乙醇水溶液來(lái)做工作液，絕緣強(qiáng)度比普通水高。第四十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工基本工藝規(guī)律

◆影響加工速度的主要因素 加工速度：在一定電規(guī)準(zhǔn)下，單位時(shí)間內(nèi)工件被蝕除的體積V或質(zhì)量m。體積加工速度Vw=V/T(單位為mm3/mm)

質(zhì)量加工速度Vm=m/t(單位為g/mm)

在規(guī)定的表面粗糙度、規(guī)定的相對(duì)電極損耗下的最大加工速度是電火花機(jī)床的重要工藝性能指標(biāo)。機(jī)床說(shuō)明書(shū)上所指的最高加工速度是機(jī)床在最佳狀態(tài)下達(dá)到的。第四十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 影響加工速度的因素分電參數(shù)和非電參數(shù)兩大類(lèi)。

◆電規(guī)準(zhǔn)的影響 電火花加工時(shí)選用的電加工參數(shù)，主要有脈沖寬度ti(μs)、脈沖間隙to(μs)及峰值電流Ip等參數(shù)。第四十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎脈沖寬度對(duì)加工速度的影響 脈寬增加，單個(gè)脈沖能量增大，加工速度提高。脈寬過(guò)大，蝕除產(chǎn)物增多，排氣排屑條件惡化，消電離時(shí)間不足，穩(wěn)定性變差，加工速度降低。脈寬與加工速度的關(guān)系曲線第五十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎脈沖間隔對(duì)加工速度的影響

脈間減小單位時(shí)間內(nèi)工作脈沖數(shù)目增多，加工速度提高；

脈間過(guò)小，來(lái)不及消電離，加工穩(wěn)定性差，加工速度降低。

脈寬一定的條件下，保證穩(wěn)定加工的同時(shí)，盡量縮短脈間。帶有脈間自適應(yīng)控制的脈沖電源，能根據(jù)放電間隙的狀態(tài)，調(diào)節(jié)脈間大小，既能保證穩(wěn)定加工，又獲得大加工速度。第五十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎峰值電流的影響

峰值電流增加，單個(gè)脈沖能量加大，加工速度提高。峰值電流增大，降低表面粗糙度和增加電極損耗。峰值電流與加工速度的關(guān)系曲線第五十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆非電參數(shù)的影響

◎加工面積的影響 加工面積較大，對(duì)加工速度影響不大。但小到某一臨界面積時(shí)，加工速度顯著降低，叫做“面積效應(yīng)”。加工面積小，電蝕產(chǎn)物排除不暢，產(chǎn)生氣體排除液體現(xiàn)象，放電加工在氣體介質(zhì)中進(jìn)行，加工速度降低。第五十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎排屑條件的影響 加工過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生氣體、金屬屑末和碳黑等，不及時(shí)排除，加工穩(wěn)定性不好，加工速度降低為便于排屑，采用沖油(或抽油)和電極抬起。

第五十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎工件材料的影響

取決于工件材料的物理性能(熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、熔化熱和汽化熱等)。 工件材料的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高，比熱、熔化熱和氣化熱越大，加工速度越低，越難加工。加工硬質(zhì)合金鋼比加工碳素鋼的速度要低40～60％。導(dǎo)熱系數(shù)高工件，熱量散失快，加工速度也低。第五十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎工作液的影響 工作液的種類(lèi)、粘度、清潔度對(duì)加工速度有影響。大致順序是：高壓水>(煤油＋機(jī)油)>煤油>酒精水溶液。在電火花成形加工中，應(yīng)用最多的工作液是煤油。◎加工極性的影響◎電極材料的影響第五十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四衡量工具電極是否耐損耗，不只是看工具電極損耗速度VE，還要看加工速度Vw，即每蝕除單位重量金屬工件時(shí)，工具相對(duì)損耗多少。相對(duì)損耗或損耗θ=vE／vw式中θ——體積相對(duì)損耗；vE——工具損耗速度；vw——加工速度。同一電極的長(zhǎng)度相對(duì)損耗：角損耗>邊損耗>端面損耗?！粲绊懝ぞ呦鄬?duì)損耗的主要因素

第五十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎低損耗電火花加工：電極的相對(duì)損耗小于1%。能最大限度地保持加工精度。

◎?qū)崿F(xiàn)電火花的低損耗加工：充分利用極性效應(yīng)、覆蓋效應(yīng)及選擇合適的工具電極材料，改善工作液，采用加入各種添加劑的水基工作液，可實(shí)現(xiàn)對(duì)紫銅或鑄鐵電極小于1%的低損耗電火花加工。第五十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四當(dāng)脈寬ti小于某一數(shù)值時(shí)，正極性損耗小于負(fù)極性損耗；反之，當(dāng)脈寬ti大于某一數(shù)值時(shí)，負(fù)極性損耗小于正極性損耗?！驑O性效應(yīng)的影響負(fù)極性加工，脈寬大于120μS，電極相對(duì)損耗小于1。正極性加工，電極的相對(duì)損耗都難低于10％。第五十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎吸附效應(yīng)煤油等碳?xì)浠衔镒鞴ぷ饕簳r(shí)，在放電過(guò)程中發(fā)生熱分解而產(chǎn)生大量的碳，碳與金屬結(jié)合形成金屬碳化物的膠團(tuán)。中性的膠團(tuán)在電場(chǎng)作用下與其外層脫離而成為帶負(fù)電荷的碳膠粒，吸附在正極表面。電極表面瞬時(shí)溫度在400℃，形成一定強(qiáng)度和厚度的化學(xué)吸附碳層，稱(chēng)為“炭黑膜”。熔點(diǎn)和氣化點(diǎn)很高，負(fù)極性加工電極起到保護(hù)補(bǔ)償作用。第六十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎傳熱效應(yīng)放電初期限制脈沖電流的增長(zhǎng)，使電極表面溫度不致過(guò)高，降低電極損耗；工具電極的導(dǎo)熱性比工件好，使工具表面溫度較低減少損耗。工件溫度高而蝕除。

第六十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎工具電極材料的影響

A、鎢、鋼的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高損耗小，機(jī)械加工性不好，價(jià)格貴，除線切割外很少用。

B、銅熔點(diǎn)低，但導(dǎo)熱性好，損耗少，能制成各種精密、復(fù)雜電極，中、小型腔加工常用。金剛石:3550

鎢:3410

純鐵:1535

鋼:1300~1400

鑄鐵:1200左右

銅:1083第六十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四C、石墨電極熱學(xué)性能好（熔點(diǎn)3850±50℃，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好），且長(zhǎng)脈沖粗加工時(shí)能吸附游離的碳補(bǔ)償電極，相對(duì)損耗低，廣泛用于型腔加工。D、銅碳、銅鎢、銀鎢合金等復(fù)合材料，導(dǎo)熱性好，熔點(diǎn)高，電極損耗小，但價(jià)較貴，制造成型困難，精密電火花加工時(shí)采用。損耗順序：銀鎢合金<銅鎢合金<石墨(粗規(guī)準(zhǔn))<紫銅<鋼<鑄鐵<黃銅<鋁。第六十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工表面由若干電蝕小凹坑組成的，能存潤(rùn)滑油，耐磨性比同樣粗糙度的機(jī)加工表面好，亮度低。凹坑大小與單個(gè)脈沖放電能量有關(guān)。峰值電流一定，脈寬越大，單個(gè)脈沖的能量大，凹坑越大越深，表面粗糙度增大。脈寬一定，峰值電流增加，單個(gè)脈沖能量增加，表面粗糙度增大?！粲绊懕砻娲植诙鹊闹饕蛩氐诹捻?yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

熔點(diǎn)高的材料表面粗糙度值要比熔點(diǎn)低的材料小。工具電極表面的粗糙度值越大，加工出的工件表面粗糙度值也大。例如，石墨電極。

工作液中含雜質(zhì)越多，越容易發(fā)生積炭，表面粗糙度值也大。第六十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆影響加工精度的主要因素電加工精度包括尺寸精度和仿型精度(或形狀精度)。

◎放電間隙若放電間隙是常數(shù)，根據(jù)工件加工表面的尺寸、形狀可預(yù)先對(duì)工具尺寸、形狀進(jìn)行修正。但放電間隙隨電參數(shù)、電極材料、工作液的絕緣性能等因素變化而變化的，從而影響了加工精度。第六十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 間隙大小對(duì)形狀精度影響：間隙越大，復(fù)制精度越差。如電極為尖角時(shí)，由于放電間隙的等距離，工件為圓角。放電間隙精加工0.0l～0.1mm，粗加工0.5mm以上(單邊)。第六十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎加工斜度工具電極下面部分加工時(shí)間長(zhǎng)，損耗大，電極變小，入口處電蝕產(chǎn)物的存在，易發(fā)生“二次放電”，產(chǎn)生斜度。第六十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工時(shí)的加工斜度二次放電加工斜度電極損耗棱角變鈍第六十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎工具電極的損耗 隨著加工深度的增加，工具電極進(jìn)入放電區(qū)域的時(shí)間是從端部向上逐漸減少。電極的損耗從端面底部向上逐漸減少，形成了損耗錐度，反映到工件上是加工斜度。第七十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆電火花加工表面變化層和機(jī)械性能

◎表面變化層

工件在放電瞬時(shí)的高溫和工作液迅速冷卻的作用下，表面層發(fā)生了很大變化。表面變化層的厚度在0.01～0.5mm之間，分為熔化層和熱影響層。電火花加工表面變化層第七十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎熔化層 位于工件表面的最上層，它被放電瞬時(shí)高溫熔化，又受到工作液的快速冷卻而凝固。碳鋼熔化層在金相照片上呈現(xiàn)白色，又稱(chēng)為白層。白層與基體金屬不同，是一種樹(shù)枝狀的淬火鑄造組織，與內(nèi)層的結(jié)合不牢固。有滲碳、滲金屬、氣孔及其他夾雜物。厚度隨脈沖能量增大而變厚，一般為0.01～0.1mm。

第七十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎熱影響層

位于熔化層和基體之間，該層的金屬未熔化，只是受熱的影響而沒(méi)有發(fā)生金相組織變化，與基體沒(méi)有明顯的界限。

第七十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎顯微裂紋

加工表面層受高溫作用后又迅速冷卻而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，甚至出現(xiàn)細(xì)微裂紋。主要產(chǎn)生在熔化層，只有脈沖能量很大時(shí)才擴(kuò)展到熱影響層。不同材料對(duì)裂紋的敏感性不同，硬脆材料容易產(chǎn)生裂紋。淬火鋼表面殘余拉應(yīng)力比未淬火鋼大，故淬火鋼的熱處理質(zhì)量不高時(shí)，更易產(chǎn)生裂紋。脈沖能量愈大，顯微裂紋愈寬愈深；脈沖能量很小時(shí)，一般不會(huì)出現(xiàn)顯微裂紋。第七十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎表面變化層的機(jī)械性能

1)顯微硬度及耐磨性

熔化層和基體結(jié)合不牢固，容易剝落磨損，因此要求較高的模具需把電火花加工后的表面變化層要預(yù)先研磨掉。

2)殘余應(yīng)力

瞬時(shí)先熱后冷形成的殘余拉應(yīng)力。避免使用較大的加工規(guī)準(zhǔn)，注意熱處理質(zhì)量。第七十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四3)疲勞性能

工件耐疲勞性能比機(jī)加工低許多倍。采用回火處理、噴丸處理甚至去掉表面變化層，降低殘余應(yīng)力或使殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力。或采用小的加工規(guī)準(zhǔn)。第七十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆合理選擇電火花加工工藝

◎粗、中、精逐擋過(guò)渡式加工方法。粗加工高速去除大量金屬；中加工提高表面粗糙度；精加工保證工件達(dá)到要求。注意轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)。◎先用機(jī)械加工去除大量的材料，再用電火花加工保證加工質(zhì)量?！虿捎枚嚯姌O。電極絕對(duì)損耗量達(dá)到一定程度，及時(shí)更換。第七十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工機(jī)床

◆機(jī)床型號(hào)、規(guī)格、分類(lèi) 電火花成型機(jī)床用D71加上機(jī)床工作臺(tái)面寬度的1/10。 第七十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四中國(guó)大陸外，電火花加工機(jī)床的型號(hào)沒(méi)有采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由各企業(yè)自行確定，如日本沙迪克(Sodick)公司的A3R、A10R，瑞士夏米爾技術(shù)公司的ROBOFORM20/30/35，北京阿奇工業(yè)電子有限公司的SF100。第七十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 按大小分：小型(D7125以下)、中型(D7125～D7163)和大型(D7163以上)；按數(shù)控程度分：非數(shù)控、單軸數(shù)控和三軸數(shù)控。國(guó)外已經(jīng)大批生產(chǎn)三坐標(biāo)數(shù)控電火花機(jī)床，以及帶有工具電極庫(kù)、能按程序自動(dòng)更換電極的電火花加工中心。分類(lèi)第八十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◆電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu) 由機(jī)床本體、脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作液過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等部分組成。間隙參考值增益設(shè)定控制裝置進(jìn)給系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較器放大器間隙傳感器脈沖電源床身工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)(a)原理圖(b)實(shí)物間隙參考值增益設(shè)定控制裝置進(jìn)給系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較器放大器間隙傳感器脈沖電源床身工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)(a)原理圖(b)實(shí)物第八十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四YH-60D功能指標(biāo)輸入電壓380V、50Hz輸入功率6kVA最大平均加工電流60A最佳底面粗糙度Ra0.8μm最低電極損耗0.3%最高加工速度400mm3/min脈沖寬度1-2000μs脈沖間隙10-2000μs第八十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花成型機(jī)床D7140第八十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四小型電火花成型機(jī)床第八十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花高速穿孔機(jī)第八十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四萬(wàn)向電火花取折斷絲錐機(jī)床搖臂式結(jié)構(gòu)，可全方位加工折斷在工件里的絲錐，鉆頭，不影響絲孔的精度。第八十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第八十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎機(jī)床本體 由床身、立柱、主軸頭及附件、工作臺(tái)等組成，實(shí)現(xiàn)工件和工具電極的裝夾固定和運(yùn)動(dòng)。宏觀作用力小，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)度無(wú)嚴(yán)格要求。 機(jī)床主軸頭和工作臺(tái)有一些附件，如調(diào)節(jié)工具電極角度的夾頭、平動(dòng)頭、油杯等。第八十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎脈沖電源 把工頻正弦交流電流轉(zhuǎn)變成頻率較高的單向脈沖電流。 脈沖電源輸入為380V、50Hz的交流電，輸出滿(mǎn)足：

(1)一定的脈沖放電能量，保證一定的生產(chǎn)率。（成型加工約為10mm3／min·A，線切割加工約為20mm3／min·A）

第八十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

(2)火花放電須是短時(shí)間的脈沖性放電，熱量來(lái)不及擴(kuò)散，有效蝕除金屬。

(3)脈沖波形是單向的，充分利用極性效應(yīng)，提高加工速度和降低工具電極損耗。

(4)脈沖波形的主要參數(shù)(峰值電流、脈沖寬度、脈沖間歇等)有較寬的調(diào)節(jié)范圍，滿(mǎn)足粗、中、精加工要求。

第九十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四(5)適當(dāng)?shù)拿}間，介質(zhì)有足夠時(shí)間消電離并沖去金屬顆粒，以免引起電弧燒傷工件。 電源的好壞直接關(guān)系到電火花加工機(jī)床的性能，是電火花機(jī)床制造廠商的核心機(jī)密之一。第九十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎弛張式脈沖電源

是最早使用的電源，利用電容器充電儲(chǔ)存電能，然后瞬時(shí)放出蝕除金屬。電容器時(shí)而充電，時(shí)而放電，一弛一張，又稱(chēng)“弛張式”脈沖電源。

第九十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四最簡(jiǎn)單最基本的線路，兩個(gè)回路組成：

A、充電回路——直流電源E、充電電阻R（防止電流過(guò)大電弧放電，又稱(chēng)限流電阻）和電容C組成B、放電回路——由電容C、工具電極和工件及放電間隙組成RC脈沖電源1—工具電極;2—工件第九十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四RC線路脈沖電源直流電源接通后，電流經(jīng)限流電阻R，向電容C充電，其兩端電壓按指數(shù)曲線上升到擊穿電壓時(shí)，間隙被擊穿，電阻變得很小，電容器上儲(chǔ)存的能量瞬時(shí)放出，形成較大的脈沖電流。電容上的能量釋放后，電壓下降到接近于零，工作液恢復(fù)絕緣。又再次充電，重復(fù)前述過(guò)程。第九十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低，在小功率時(shí)可獲得很窄的脈寬——用于小功率的精微加工或簡(jiǎn)式電火花加工?！蛉秉c(diǎn)：1、大部分電能經(jīng)限流電阻轉(zhuǎn)化為熱能損失，電能利用率只有30％～40％；2、電容器充電時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)率低；3、電壓的擊穿受到間隙值、工作液絕緣性等影響，工藝參數(shù)不穩(wěn)定；第九十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、放電回路存在寄生電感的影響有反向脈沖，工具電極損耗大；5、脈沖頻率、脈沖能量等參數(shù)干擾，難于使用長(zhǎng)脈沖，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電極損耗低、生產(chǎn)率高的加工。改進(jìn)：在充電回路中加入電感L組成的RLC脈沖電源，電感對(duì)脈沖電流具有感抗阻力，起限流作用，且不會(huì)引起發(fā)熱消耗電能，電能利用率可達(dá)60％～80％；還可縮短電容充電時(shí)間。

第九十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎閘流管脈沖電源 是一種特殊的電子管，對(duì)其柵極通入脈沖信號(hào)時(shí)，控制管子的導(dǎo)通或截止，輸出脈沖電流。電源的電參數(shù)與加工間隙無(wú)關(guān)，又稱(chēng)獨(dú)立式電源。生產(chǎn)率較高，加工穩(wěn)定，但脈寬較窄，電極損耗較大。

◎晶體管脈沖電源 是近年來(lái)發(fā)展的以晶體元件作為開(kāi)關(guān)元件的電火花脈沖電源，輸出功率大，電規(guī)準(zhǔn)調(diào)節(jié)范圍廣，電極損耗小，適應(yīng)于型孔、型腔、磨削等加工。應(yīng)用越來(lái)越廣泛。第九十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 目前普及型(經(jīng)濟(jì)型)的電火花加工機(jī)床采用高低壓復(fù)合的晶體管脈沖電源。中、高檔機(jī)床采用微機(jī)數(shù)字化控制的脈沖電源，內(nèi)部存有電規(guī)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可通過(guò)微機(jī)設(shè)置和調(diào)用粗、中、精加工規(guī)準(zhǔn)參數(shù)。第九十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng) 性能直接影響加工穩(wěn)定性和加工效果，包含伺服進(jìn)給系統(tǒng)和參數(shù)控制系統(tǒng)。伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制放電間隙的大小。參數(shù)控制系統(tǒng)控制電參數(shù)(放電電流、脈寬、脈間等)。第九十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎自動(dòng)（伺服）進(jìn)給系統(tǒng)的作用及要求

作用：電極與工件必須保持一定的放電間隙。工件被蝕除，電極損耗，放電間隙擴(kuò)大。電極不及時(shí)進(jìn)給補(bǔ)償，放電過(guò)程停止。反之，間隙過(guò)小引起短路，電極迅速離開(kāi)工件，短路消除后再重新調(diào)節(jié)到適宜間隙。放電間隙變化范圍很小，與加工規(guī)準(zhǔn)、加工面積、工件蝕除速度等有關(guān)，很難靠人工進(jìn)給，“機(jī)動(dòng)”、等速進(jìn)給，須采用伺服進(jìn)給系統(tǒng)。 第一百頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎電氣-液壓壓式伺服自動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)

工作原理是：測(cè)量環(huán)節(jié)從放電間隙檢測(cè)出電壓信號(hào)，與給定值比較后輸出控制信號(hào)，再放大、傳輸給電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，使液壓放大器中的噴嘴擋板成比例位移，改變噴嘴的出油量，變化液壓缸上下油腔壓力差，主軸相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)放電間隙。第一百零一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四噴嘴—擋板式電液壓自動(dòng)調(diào)節(jié)器工作原理間隙短路時(shí)，動(dòng)圈端電壓為零，不受電磁力作用，擋板受彈簧力處最高位置Ⅰ，噴嘴與擋板門(mén)開(kāi)口最大，上油腔的壓力下降到最小，活塞桿上升。間隙開(kāi)路時(shí)，動(dòng)圈電壓最大，擋板被電磁力吸引移到最低位置Ⅲ，噴嘴封閉，上、下油腔壓強(qiáng)相等，但下油腔面積小于上油腔，活塞桿下降。間隙最佳時(shí)，電動(dòng)力使擋板處于平衡位置Ⅱ，活塞靜止。第一百零二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎特點(diǎn)：1、液壓缸、活塞是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與機(jī)床主軸連成一體，傳動(dòng)鏈短。液體基本不可壓縮，因此傳動(dòng)鏈中無(wú)間隙、剛度大、不靈敏區(qū)??；2、加工時(shí)進(jìn)給速度很低，正、反向慣性很小，反應(yīng)迅速，特別適合于電火花加工的低速進(jìn)給。◎缺點(diǎn)：漏油、油泵噪聲大、占地面積較大?！?0世紀(jì)80年代前得到了廣泛的應(yīng)用第一百零三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)

蝕除產(chǎn)物一部分以氣態(tài)形式拋出，大部分以球狀固體微粒分散懸浮在工作液中，直徑為幾微米。當(dāng)蝕除產(chǎn)物越來(lái)越多，充斥在電極和工件之間，或粘連在電極和工件的表面上形成二次放電。電蝕產(chǎn)物靠自然擴(kuò)散、定期抬刀、工具電極附加振動(dòng)、強(qiáng)迫循環(huán)加以排除。第一百零四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四循環(huán)系統(tǒng)：電蝕產(chǎn)物采用強(qiáng)迫循環(huán)加以排除，也可帶走一部分熱量。圖a、b為沖油式，較易實(shí)現(xiàn)，排屑沖刷能力強(qiáng)，一般常采用圖C、d為抽油式，分解出來(lái)的氣體積聚在抽油回路的死角處，遇電火花爆炸，用得較少，精加工時(shí)使用

第一百零五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四工作液過(guò)濾系統(tǒng)：不使工作液越用越臟，影響加工性能。（l）自然沉淀法速度慢，周期長(zhǎng)，用于單件小批或精微加工。（2）介質(zhì)過(guò)濾法常用黃砂、木屑、棉紗頭、過(guò)濾紙、硅藻土、活性炭等為過(guò)濾介質(zhì)，過(guò)濾紙效率較高，性能較好。（3）高壓靜電過(guò)濾、離心過(guò)濾法比較復(fù)雜，采用較少。第一百零六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四抬刀：抬起電極以利排屑。定時(shí)“抬刀”：

放電間隙狀況良好無(wú)需“抬刀”而電極卻照樣抬起————多余“拾刀”

電蝕產(chǎn)物積聚較多急需“拾刀”時(shí)而“抬刀”時(shí)間未到卻不“抬刀”——未及時(shí)“抬刀”——降低加工速度第一百零七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四目前較先進(jìn)的電火花機(jī)床采用自適應(yīng)“抬刀”：

根據(jù)放電間隙的狀態(tài)，決定是否“拾刀”。放電間隙狀態(tài)不好，電蝕產(chǎn)物堆積多，“抬刀”頻率自動(dòng)加快；放電間隙狀態(tài)好，電極少抬或不抬?！娢g產(chǎn)物的產(chǎn)生與排除基本保持平衡，避免不必要的電極抬起運(yùn)動(dòng)，提高加工速度。第一百零八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎數(shù)控系統(tǒng)

直線移動(dòng)的X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸系統(tǒng)，還有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，即繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的A軸，繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的B軸，繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的C軸。若Z軸可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)但不是數(shù)控的，如電火花打孔機(jī)，則不能稱(chēng)為C軸，只能稱(chēng)為R軸。 根據(jù)數(shù)控坐標(biāo)軸的數(shù)目，有三軸數(shù)控電火花機(jī)床、四軸三聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花機(jī)床、四軸聯(lián)動(dòng)或五軸聯(lián)動(dòng)甚至六軸聯(lián)動(dòng)電火花加工機(jī)床。三軸數(shù)控電火花加工機(jī)床的主軸Z和工作臺(tái)X、Y都是數(shù)控的。從數(shù)控插補(bǔ)功能上講，又將這類(lèi)型機(jī)床細(xì)分為三軸兩聯(lián)動(dòng)機(jī)床和三軸三聯(lián)動(dòng)機(jī)床。第一百零九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

三軸兩聯(lián)動(dòng)是指X、Y、Z三軸中，只有兩軸(如X、Y軸)能進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和聯(lián)動(dòng)，電極只能在平面內(nèi)走斜線和圓弧軌跡(電極在Z軸方向只能作伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng))。三軸三聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的電極可在空間作X、Y、Z方向的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)(例如可以走空間螺旋線)。 四軸三聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床增加了C軸，即主軸可以數(shù)控回轉(zhuǎn)和分度。 現(xiàn)在部分?jǐn)?shù)控電火花機(jī)床還帶有工具電極庫(kù)，在加工中可以根據(jù)事先編制好的程序，自動(dòng)更換電極。第一百一十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一百一十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工應(yīng)用 電火花加工主要由三部分組成：準(zhǔn)備工作、電火花加工、檢驗(yàn)工作。電火花加工通孔，稱(chēng)為電火花穿孔加工加工盲孔，稱(chēng)為電火花型腔加工第一百一十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花加工的步驟第一百一十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一百一十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一百一十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆電火花穿孔成型加工第一百一十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

凹模的尺寸精度靠工具電極來(lái)保證。凹模的尺寸為L(zhǎng)2，工具電極相應(yīng)的尺寸為L(zhǎng)1，單邊火花間隙值為SL，則L2=L1+2SL

◎沖模加工第一百一十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一百一十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

1．直接法 將沖頭長(zhǎng)度適當(dāng)增加，先作為電極加工凹模，然后將端部損耗的部分去除直接成為沖頭。配合間隙靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制火花放電間隙來(lái)保證。第一百一十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四直接法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)可獲得均勻的配合間隙、模具質(zhì)量高。(2)無(wú)須另外制作電極。(3)無(wú)須修配工作，生產(chǎn)率較高。缺點(diǎn)是：(1)電極材料不能自由選擇，工具和工件都是磁性材料，易產(chǎn)生磁性，電蝕的金屬屑吸附在放電間隙磁場(chǎng)中形成二次放電。(2)電極和沖頭連在一起，尺寸長(zhǎng)，磨削困難。第一百二十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

2．修配沖頭法 沖頭與加工凹模用的電極分開(kāi)制造，先根據(jù)凹模尺寸設(shè)計(jì)電極，制造電極，進(jìn)行凹模加工，再根據(jù)間隙要求配制沖頭。第一百二十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四修配沖頭法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)可以自由選擇電極材料，電加工性能好。(2)沖頭是根據(jù)凹模另行配制，沖頭和凹模的配合間隙與放電間隙無(wú)關(guān)。缺點(diǎn)：電極與沖頭分開(kāi)制造，配合間隙難以保證均勻。第一百二十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

3.階梯工具電極加工法————極為普遍（修配電極法） 兩種：(1)加工余量較大粗加工采用電極損耗小、加工速度高的電規(guī)準(zhǔn)，完成后只剩下較小的加工余量(圖a)。精加工用類(lèi)似于直接法的方法加工，達(dá)到凸凹模配合的技術(shù)要求(圖b)。第一百二十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四(2)加工小間隙、無(wú)間隙的冷沖模具（修配電極法）

配合間隙小于最小的放電間隙，將凸模加長(zhǎng)，再加工或腐蝕成階梯狀(圖c)。階梯形的工具電極可以由直柄形的工具電極用“王水”酸洗、腐蝕而成。第一百二十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

4.混合法 將電極材料與沖頭材料粘結(jié)在一起，用線切割或磨削成型，然后用電火花性能好的一端作為加工端。第一百二十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 混合法的特點(diǎn)是：

(1)可以自由選擇電極材料，電加工性能好。

(2)無(wú)須另外制作電極。

(3)無(wú)修配工作，生產(chǎn)率高。

(4)電極要粘結(jié)在沖頭的非刃口端。不僅可以充分發(fā)揮加工端材料好的電火花加工工藝性能，還可以達(dá)到與直接法相同的加工效果。

第一百二十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎電火花小孔加工應(yīng)用范圍：硬質(zhì)合金、耐熱合金等特殊材料，深徑比小于20、直徑大于0.01mm的小孔。特點(diǎn)：工具電極截面積小，容易變形；不易散熱，排屑又困難，電極損耗大。第一百二十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四電火花高速小孔加工管狀電極回轉(zhuǎn)并沿軸向進(jìn)給，1～5MPa高壓工作液（去離子水、乳化液等）排屑,加工速度達(dá)60mm/min左右，孔深徑比可超過(guò)100。國(guó)外公司樣品直徑為3mm,深度達(dá)330mm。第一百二十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四措施1：電極材料選擇消耗小、剛性好、易矯直的金屬絲。如黃銅絲、銅鎢合金絲、鎢絲、鋼絲，設(shè)置工具電極的導(dǎo)向裝置。措施2：電磁振動(dòng)頭，使工具電極絲沿軸向振動(dòng)，改善排屑條件，提高生產(chǎn)率。第一百二十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

D703系列

精密型小孔加工機(jī)●加工孔徑∮0.3-∮3.0mm,最大深徑比能達(dá)200：1以上；●加工速度每分鐘最大可達(dá)成20-60mm;●直接從斜面、曲面穿入；●工作臺(tái)X、Y軸配有數(shù)顯裝置；第一百三十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四使用0.02mm鎢棒電極穿孔第一百三十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎電火花異形小孔加工關(guān)鍵是異形電極的制造，其次是異形電極的裝夾。制造異形小孔電極方法：1、冷拔整體電極法用電火花線切割并配合鉗工修磨制成異性形電極的硬質(zhì)合金拉絲模，用該模具拉制異形截面電極。效率高，用于大批量生產(chǎn)。第一百三十二頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、電火花線切割加工整體電極法用精密電火花線切割加工制成整體異性形電極。周期短、精度和剛性好，用于單件小批試制。3、電火花反拷加工整體電極法定位裝夾方便、誤差小，生產(chǎn)率低。第一百三十三頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◆電火花型腔加工方法

和穿孔加工相比特點(diǎn)：(1)盲孔加工，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差。(2)型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。電極損耗規(guī)律復(fù)雜，不可能由進(jìn)給實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。————電極損耗難補(bǔ)償。(3)材料去除量大，表面粗糙度要求高。(4)加工面積變化大，電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍大。第一百三十四頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一百三十五頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一百三十六頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一百三十七頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

◎單電極平動(dòng)法

同一個(gè)工具電極完成型腔粗、中精加工。先用低損耗電規(guī)準(zhǔn)粗加工，然后用平動(dòng)頭使工具電極做圓周平移運(yùn)動(dòng)，改變電規(guī)準(zhǔn)，進(jìn)行側(cè)面平動(dòng)修整加工。第一百三十八頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四動(dòng)作原理：利用偏心機(jī)構(gòu)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)平動(dòng)軌跡保持機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)化成電極上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)圍繞其原始位置在水平面內(nèi)作平面小圓周運(yùn)動(dòng)，許多小圓的外包絡(luò)線面積就形成加工橫截面積。平動(dòng)量：大小可以由零逐漸調(diào)大第一百三十九頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四(a)機(jī)械式平動(dòng)頭(b)數(shù)控平動(dòng)頭平動(dòng)頭外形平動(dòng)頭有機(jī)械式平動(dòng)頭和數(shù)控平動(dòng)頭。機(jī)械式平動(dòng)頭由于平動(dòng)軌跡半徑的存在，無(wú)法加工有清角要求的型腔；而數(shù)控平動(dòng)頭可以?xún)奢S聯(lián)動(dòng)，能加工出清棱、清角的型孔和型腔。第一百四十頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四 平動(dòng)頭電火花加工特點(diǎn)：(1)改變軌跡半徑可調(diào)整電極的作用尺寸。(2)用一個(gè)電極能由粗至精加工出一副型腔。(3)工具電極與工件的間隙大于放電間隙，有利于電蝕產(chǎn)物的排除。(4)工具電極只裝夾一次，避免反復(fù)裝夾帶來(lái)的定位誤差。缺點(diǎn)：棱角要求高的型腔，加工精度難以保證。第一百四十一頁(yè)，共一百六十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四◎多