课件第4章-模具特种加工

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1、第4章模具特种加工电火花加工1.电火花加工的机理、特点及分类2.电火花加工中的基本工艺规律3.电火花加工设备和工作液4.电火花穿孔成形加工1.电火花加工的机理、特点及分类1.1电火花加工的机理•电火花加工（ElectricalDischargeMachining）是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是一种电、热能量进行加工的方法，是在20世纪40年代开始研究和逐步应用到生产中的。工件电极和工具电极均浸泡在工作介质中，工具电极在自动进给调节装置的驱动下，与工件电极间保持一

2、定的放电间隙。电极的表面（微观）是凹凸不平的，当脉冲电压加到两极上时，某一相对间隙最小处或绝缘强度最低处的工作液将最先被电离为负电子和正离子而被击穿，形成放电通道，电流随即剧增，在该局部产生火花放电，瞬时高温使工件和工具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t），使工0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。这样以很高频率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就将工具的形状复制在工件上，加工出所

3、需要的零件。1.2电火花加工的特点及分类1.电火花加工的特点1）适用的材料范围广。2）适于加工特殊及复杂形状的零件3）脉冲参数可以在一个较大的范围内调节，可以在同一台机床上连续进行粗、半精及精加工。4）直接利用电能进行加工，便于实现自动化。•2.电火花加工工艺方法分类•按工具电极的形状、工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削和镗磨、电火花展成加工、电火花表面强化与刻字。前四类属电火花成形、尺寸加工，是用于改变零件形状或尺寸的加工方法；最后一类属表面加工方法，用于改善或改

4、变零件表面性质。电火花穿孔加工和电火花线切割应用最为2.电火花加工中的基本工艺规律2.1影响放电蚀除量的主要因素•1.极性效应•在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。•为了充分地利用极性效应，最大限度地降低工具电极的损耗，应合理选用工具电极的材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数，正确地选用极性，使工件的蚀除速度最高，工具损耗尽可能小。•2.电参数•电火花加工脉冲电源的可控参数有：脉宽、脉间、峰值电流、开路电压、脉冲的

5、前沿上升率和后沿下降率。对蚀除量影响的综合作用规律可以用脉冲能量的大小和变化率来描述。q′W•无论正极或负极，都存在单个脉冲的蚀除Mq量与单个脉冲能量在一定范围内成正比的关系。某一段时间内的总蚀除量约等于这段时间内各单个有效脉冲蚀除量的总和。可用公式表示为qav==KWfϕq=KWftaaMaaMϕtqq=KWfϕtcccMv==KWfϕcaMtq、q－－正极、负极的总蚀除量；acv、v－－正极、负极的蚀除速度，即工件生产率或工具损耗速度；acW－－单个脉冲能量；Mf－－脉冲频率；t－－加工时间；K、K－－阳极、阴极的极间能量分

6、配系数；acϕ－－有效脉冲利用率。（角表a表示阳极，c表示阴极）•脉冲前后沿变化率相对于脉冲宽度较小时，影响蚀除量的单个脉冲能量即为单脉冲放电能量，可表示为teW=u(t)i(t)dtM∫0t－－单个脉冲实际放电时间(s)；eu(t)－－放电间隙中随时间而变化的电压(V)；i(t)－－放电间隙中随时间而变化的电流(A)；W－－单个脉冲放电能量(J)。M由此可见，提高电蚀量和生产率的途径在于：提高脉fWK、K冲频率，增加单个脉冲能量M，设法提高系数ac•3.金属材料热学常数•热学常数是指熔点、沸点、热导率、比热容、熔化潜热、气化潜

7、热等。当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化潜热、气化潜热愈高，电蚀量将愈小，愈难加工；导热系数愈大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传导散失到其他部位，降低了本身的蚀除量。•总之，电极的蚀除量与电极材料的导热系数以及其他热学常数、单个脉冲能量、脉冲能量变化率有密切关系。2.2电火花加工的加工速度和工具的损耗速度•1.加工速度•单位时间内工件的蚀除量称之为加工速度，一般采用体积加工速度来表示，即被加工v=V/tW掉的体积除以加工时间提高脉冲频率，靠缩小脉冲停歇时间，但脉冲停歇时间过短，会使加工区工作液来不及消电离、

8、排除电蚀产物及气泡来恢复其介电性能，以致形成破坏性的稳定电弧放电，使电火花加工过程不能正常运行。增加单个脉冲能量主要靠加大脉冲电流和增加脉冲宽度。单个脉冲能量的增加可提高加工速度，但同时会使表面粗糙度变坏和降低加工精度，一般只用于粗加工和半精加工的场合。提高工艺