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1、精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS 特种加工方法可按其能量来源和加工原理分为电火花加工、电化学加工、高能束加工、超声加工、成形加工和复合加工等多种门类的加工。电火花加工电火花加工 电火花加工又称放电加工或电蚀加工（electrical discharge machining,简称EDM），它利用电、热能对零件进行加工。即利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀材料。 特种加工特种加工电火花加工电火花加工精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电火花加工的原理电火花加工的原理 利用工具电极与工件电极之间脉冲性火花放电，产
2、生瞬时高温，工件材料被熔化和气化。同时，该处绝缘液体也被局部加热，急速气化，体积发生膨胀，随之产生很高的压力。在这种高压作用下，已经熔化、气化的材料就从工件的表面迅速被除去。其加工原理如图所示。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESSa)加工原理示意图b)、c)加工表面局部放大图1工件 2脉冲电源 3自动进给调节装置4工具 5工作液 6过滤器7工作液泵 8被蚀除的材料精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS 工具和工件与电源的两极相接，均浸在有工具和工件与电源的两极相接，均浸在有一定绝缘度的流体介质（通常用煤油或矿物一定绝缘度的流体介质（
3、通常用煤油或矿物油）中。油）中。 脉冲电压加到两极之间，在工具电极向工脉冲电压加到两极之间，在工具电极向工件电极运动中，将极间最近点的液体介质击件电极运动中，将极间最近点的液体介质击穿，形成火花放电。由于放电通道截面积很穿，形成火花放电。由于放电通道截面积很小，通道中的瞬时高温使材料熔化和气化。小，通道中的瞬时高温使材料熔化和气化。单个脉冲能使工件表面形成微小凹坑，而无单个脉冲能使工件表面形成微小凹坑，而无数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。随着工具电极不断地向工件作进给运动，工随着工具电极不断地向工件作进给运动，工具电极的形状便被复制在工件上。具电极的
4、形状便被复制在工件上。 加工过程中所产生的金属微粒，则被流动加工过程中所产生的金属微粒，则被流动的工作液流带走。同时，总能量的一小部分的工作液流带走。同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上形成一定的工具损耗。也释放到工具电极上形成一定的工具损耗。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS 4个阶段： 1）介质电离、击穿，形成放电通道； 2）火花放电产生熔化、气化、热膨胀； 3）抛出蚀除物； 4）间隙介质消电离（恢复绝缘状态）。 精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电电火花加工的火花加工的实现实现条件：条件：1、工具电极和工件电极之间必
5、须保持一定的间隙；2、必须采用脉冲电源、脉冲放电需要重复多次进行、放电通道具有很大的电流密度；3、两极之间应冲入介质，火花放电在绝缘介质中进行；4、放电应是短时间的脉冲放电；5、电蚀产物应能及时排出至放电间隙外。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS脉冲电源电压波形精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS 电电极极材材料料要要求求导导电电，损损耗耗小小，易易加加工工；常常用用材材料料：紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜等，其中石墨最常用。紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜等，其中石墨最常用。 铜：制成各种精密复杂电极，可用于中小型腔加工铜：制成各种精密
6、复杂电极，可用于中小型腔加工 钨、钼：熔点和沸点较高、损耗少，但其机械加工性能不钨、钼：熔点和沸点较高、损耗少，但其机械加工性能不好，价格较贵，一般仅用于线切割。好，价格较贵，一般仅用于线切割。 石墨：用于型腔加工石墨：用于型腔加工 铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料：导热性好，熔点高，铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料：导热性好，熔点高，电极损耗少，价格较贵、制造成型困难，通常只用于精密电极损耗少，价格较贵、制造成型困难，通常只用于精密电火花加工。电火花加工。q工作要素精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS工工作作液液主主要要功功能能压压缩缩放放电电通通道道区区域域，提
7、提高高放放电电能能量量密密度度，加加速速蚀蚀物物排排出出；常常用用工工作作液液有有煤煤油油、机机油油、去去离离子子水、乳化液等。水、乳化液等。 放放电电间间隙隙合合理理的的间间隙隙是是保保证证火火花花放放电电的的必必要要条条件件。为为保保持持适适当当的的放放电电间间隙隙，在在加加工工过过程程中中，需需采采用用自自动动调调节节器控制机床进给系统，并带动工具电极缓慢向工件进给。器控制机床进给系统，并带动工具电极缓慢向工件进给。 脉脉冲冲宽宽度度与与间间隔隔影影响响加加工工速速度度、表表面面粗粗糙糙度度、电电极极消消耗耗和和表表面面组组织织等等。脉脉冲冲频频率率高高、持持续续时时间间短短，则则每每个
8、个脉脉冲去除金属量少，表面粗糙度值小，但加工速度低。冲去除金属量少，表面粗糙度值小，但加工速度低。 通通常常放放电电持持续续时时间间在在2s2s至至2ms2ms范范围围内内，各各个个脉脉冲冲的的能能量量2mJ2mJ到到20J20J（电流为电流为400A400A时）之间。时）之间。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电电火花加工的特点火花加工的特点1、可加工任何高强度、高硬度、高韧性、高熔点的 难切削加工的导电材料，不受被加工材料的物理 机械性能影响。2、工具的硬度可以低于被加工材料的硬度。3、加工时无显著机械切削力，工具电极并不回转， 有利于小孔、窄槽、型孔、曲
9、线孔及薄壁零件加 工，也适合于精密细微加工。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS4、脉冲参数可任意调节，加工中只要更换工具电极 或采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上连续 进行粗、半精和精加工。5、通常效率低于切削加工，可先用切削加工粗加 工，再用电火花精加工。6、放电过程中有一部分能量消耗于工具电极而导致 电极消耗，对成形精度有一定影响。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电电火花加工的用途及分火花加工的用途及分类类 主要用来解决难切削加工及复杂形状工件的加工。可分为电火花穿孔成型加工、电火花线切割、电火花磨削和镗削、电火花表面
10、强化与刻字等。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS1. 加工速度和工具加工速度和工具损损耗速度耗速度 当电火花加工时，工具和工件（正、负极）同时遭到不同程度的电蚀，单位时间内工件的电蚀量称为加工速度，即生产率；单位时间内工具的电蚀量称为损耗速度，它们是一个问题的两个方面。电火花加工的基本工艺规律电火花加工的基本工艺规律精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS(1) 加工速度 一般采用体积加工速度来表示，有时也用质量加工速度来表示，以方便测量正负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCA
11、TION PRESSqp-正极的总蚀除量；kp-工艺系数（与电极材料、脉冲参数和工作液有关）；wM-单个脉冲能量；f -脉冲频率；t-加工时间；vp-正极蚀除速度。有效脉冲利用率，%；精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS提高加工速度途径 ）提高脉冲频率： 缩小脉冲停歇时间或压窄脉冲宽度。）增加单个脉冲能量： 加大脉冲电流或增加脉冲宽度，但会影响表面质量和加工精度，通常只用于粗、半精加工之中。）提高工艺参数 ：如合理选用电极材料、工作液及放电参数，改善工作液循环过滤方式等，来有效地提高脉冲利用率，以达到提高工艺参数的目的。）正确选择工件的极性： 窄脉冲加工选用正极
12、性加工（工件接脉冲电源的正极），而采用宽脉冲加工时，采用负极性加工（工件接电源的负极）。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS 加工中衡量工具电极是否耐损耗，不仅要看工具损耗速度，还要看同时能达到的加工速度，所以采用相对损耗（损耗比）作为衡量工具电极耐损耗之指标。100%100%(2) 工具的相对损耗精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS1) 极性效应 2) 覆盖效应3) 传热效应 4) 吸附效应5) 选择合适的工具电极材料精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS2.影响加工精度的主要因素影响加工精度的主要
13、因素3.提问：影响普通切削加工精度的因素有哪些？4.（工件的安装误差、机床的几何精度、工具误差、机床振动、热等）(1)放电间隙的大小和一致性(2) 工具电极的损耗及“二次放电”精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS加工斜度的产生 尖角变圆现象a)加工外表面 b)加工内表面1-工件电极 2-工具电极精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS3. 影响表面影响表面质质量的因素量的因素 电火花加工的表面质量主要包括三个方面： (1) 表面粗糙度 影响表面粗糙度的主要因素：单个脉冲能量、工具电极表面的粗糙度值、电极丝的抖动、冷却液供应、排屑情况、
14、进给速度等。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS放电痕剖面显示的表面变质层(2) 表面变质层精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS(3) 表面力学性能 应力：电火花加工后的工件表面易形成残余应力，且大多为拉应力。 硬度：一般来说，电火花加工表面最外层的硬度比较高，耐磨性好。 耐疲劳性能：采用回火、喷丸处理来降低残余应力或者使残余拉应力转变为压应力。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS1. 穿孔加工穿孔加工 常指贯通的等截面或变截面的二维型孔的电火花加工。弯孔异形孔方槽 圆孔电火花加工的应用范围电火花加
15、工的应用范围精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电火花小孔加工电火花主要应用在直径为3mm的高速小孔的加工，可避免小直径钻头（d1mm）易折断问题。还适用于斜面和曲面上加工小孔，并可达较高尺寸精度和形状精度。 在加工时可采用管状电极，内通高压工作液，工具电极在回转的同时又作轴向进给运动，速度可达60mm/min。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS穿孔加工的尺寸精度主要取决于工具电极的尺寸和放电间隙。工具电极的截面轮廓尺寸要比预定加工的型孔尺寸均匀地缩小一个加工间隙，其尺寸精度要比工件高一级，表面粗糙度应比工件的小。一般电火花加工
16、后尺寸公差可达IT7级，表面粗糙度Ra值。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电火花加工较大孔时，一般先预制孔，留合适余量（单边余量为1mm左右），余量太大，生产率低，电火花加工时不好定位。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS细微孔：直径小于的孔。国外目前可加工出直径为的细微孔。在我国一般可加工出深径比为10，直径为的细微孔。但加工细微孔的效率较低，因为工具电极制造困难，排屑也困难，单个脉冲的放电能量须有特殊的脉冲电源控制，对伺服进给系统要求更严。 精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS2. 电电火花
17、型腔加工火花型腔加工 电火花型腔加工a)普通工作电极 b)工具电极开有冲油孔精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS型腔多为盲孔加工，且形状复杂，致使工作液难以循环，排出型腔多为盲孔加工，且形状复杂，致使工作液难以循环，排出蚀除渣困难，因此比穿孔加工困难。蚀除渣困难，因此比穿孔加工困难。为了改善加工条件，有时在工具电极中间开有冲油孔，以便冷为了改善加工条件，有时在工具电极中间开有冲油孔，以便冷却和排出加工产物。却和排出加工产物。 精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS3. 3. 电火花磨削和镗削加工电火花磨削和镗削加工Dk6825Dk6
18、825数控旋转电火花机床加工范围数控旋转电火花机床加工范围 磨削各种工件，如小孔、深孔、内圆、外圆、平面等磨削和成型磨削。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电火花镗磨电火花镗磨精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS4. 电电火花火花线线切割加工切割加工电火花线切割加工原理图1-储丝筒 2-工作台驱动电机 3-导轮 4-电极丝5-工件 6-脉冲电源精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS 与成型穿孔加工比较，有如下特点： 1)由于加工表面的轮廓是由CNC控制的复合运动所获得，所以可切割复杂表面。 2)可加
19、工细微的几何形状，切缝和很小的内角半径。 3)无需特定形状的工具电极，降低、节约生产成本及准备工时。 4)在电参数相同情况下，比穿孔加工生产率高，自动化程度高，操作使用方便。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS5)加工同样的工件，其总蚀除量少，材料利用率高，对加工贵重金属有着重要意义。6)线切割的缺点是不能加工盲孔类零件和阶梯成形表面。精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS 电电火火花花线线切切割割加加工工是是在在电电火火花花加加工工基基础础上上发发展展起起来来的的一一种种加加工工工工艺艺（简简称称WEDMWEDM）。其其工工具具电
20、电极极为为金金属属丝丝（钼钼丝丝或或铜铜丝丝），在在金金属属丝丝与与工工件件间间施施加加脉脉冲冲电电压压，利利用用脉脉冲冲放放电电对对工工件件进进行行切切割割加工，因而也称加工，因而也称线线切割。切割。1 1. .电火花线切割加工的原理电火花线切割加工的原理 电电火火花花线线切切割割加加工工的的电电蚀蚀原原理理与与电电火火花花加加工工的的原原理理相相同同，其加工原理如图其加工原理如图所示所示。 电电火火花花线线切切割割加加工工的的基基本本设设备备是是数数控控电电火火花花切切割割机机，它它由由床床身身部部分分、坐坐标标工工作作台台部部分分（一一般般均均采采用用十十字字和和滚滚动动导导轨轨、滚滚动
21、丝动丝杠）、走杠）、走丝丝机构和机构和锥锥度切割装置等主要部件度切割装置等主要部件组组成。成。 精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS电电火火花花线线切切割割加加工工：用用连连续续移移动动的的钼钼丝丝（或或铜铜丝丝）作作工工具具阴阴极极，工工件件为为阳阳极极。机机床床工工作作台台带带动动工工件件在在水水平平面面内内作作两两个个方方向向移移动动，可可切切割割出出二二维维图图形形（图图7-7-6565）。同同时时，丝丝架架可可作作小小角角度度摆摆动，可切割出斜面。动，可切割出斜面。图7-65 电火花线切割原理图XY储丝筒导轮电极丝工件Ral精密与特种加工精密与特种加工
22、HIGH EDUCATION PRESS电火花线切割机床图7-66 电火花线切割加工加工过程显示精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS我国：高速往复走丝方式，一般走丝速度为810m/s，国外：慢速单向走丝方式，通常走丝速度低于。线切割机床普遍采用计算机数字控制（CNC）装置。 精密与特种加工精密与特种加工HIGH EDUCATION PRESS2.2.电电火花火花线线切割加工的特点和切割加工的特点和应应用用 1 1）可可切切割割各各种种高高硬硬度度材材料料，用用于于加加工工淬淬火火后后的的模模具具、硬硬质质合金模具和合金模具和强强磁材料磁材料； 2 2）由由于于采采用用数数控控技技术术，可可编编程程切切割割形形状状复复杂杂的的型型腔腔，易易于于实现实现CAD/CAMCAD/CAM； 3 3）由于几乎无切削力，故可切割极薄工件由于几乎无切削力，故可切割极薄工件； 4 4）由由于于金金属属丝丝直直径径小小，因因而而加加工工时时省省料料，特特别别适适宜宜于于切切割割贵贵重金属材料重金属材料； 5 5）试试制制新新产产品品时时，可可直直接接将将某某些些板板类类工工件件切切割割出出，省省去去了模具、刀具、工了模具、刀具、工夹夹具等工装，使开具等工装，使开发产发产品周期明品周期明显缩显缩短短。
