精密加工 第三讲 电火花加工

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1、特种加工——电火花加工教学提示：电火花加工是一种电、热能加工方法。本章研究电火花加工的机理及其基本工艺规律，并介绍了电火花加工的应用。教学要求：本章对学生的要求是：熟悉电火花加工的原理和基本工艺规律，能够借助工艺手册正确选用各种参数；熟悉电火花加工机床的类型及工艺范围，能对不同的加工要求，选择合适的加工机床。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又称放电加工或电蚀加工（electricaldischargemachining,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

2、件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀材料。20世纪50年代开始研究并应用生产。加工时，工件与加工所用的工具为极性不同的电极对，电极对之间多充满工作液，主要起恢复电极间的绝缘状态及带走放电时产生的热量的作用，以维持电火花加工的持续放电。在正常电火花加工过程中，电极与工件并不接触，而是保持一定的距离(称为间隙)，在工件与电极间施加一定的脉冲电压，当电极向工件进给至某一距离时，两极间的工作液介质被击穿，局部产生火花放电，放电产生的瞬时高温将电极对的表面材料熔化甚至汽化，使材料表面形成电腐蚀的坑穴。如果能适当控制这一过程，就能准确地加工出所需的工件形状。在放电过程中常伴有火花，故称为电火花加工。

3、日本、美国、英国等国家通常称做放电加工。概念20世纪40年代后期，苏联科学家鲍·拉扎连科针对插头或电器开关在闭合与断开时经常发生电火花烧蚀这一现象，经过反复的试验研究，他终于发明了电火花加工技术，把对人类有害的电火花烧蚀转化为对人类有益的一种全新工艺方法。20世纪50年代初研制出电火花加工装置，采用双继电器作控制元件，控制主轴头电动机的正、反转，达到调节电极与工件间隙的目的。这台装置只能加工出简单形状的工件，自动化程度很低。发展概况我国是国际上开展电火花加工技术研究较早的国家之一，由中国科学院电工研究所牵头，到20世纪50年代后期先后研制了电火花穿孔机床和线切割机床。一些先进工业国，如瑞士

4、、日本也加入电火花加工技术研究行列，使电火花加工工艺在世界范围取得巨大的发展，应用范围日益广泛。我国电火花成形机床经历了双机差动式主轴头，电液压主轴头，力矩电动机或步进电动机主轴头，直流伺服电动机主轴头，交流伺服电动机主轴头，到直线电动机主轴头的发展历程；控制系统也由单轴简易数控逐步发展到对双轴、三轴联动乃至更多轴的联动控制；脉冲电源也以最初的RC张弛式电源，及脉冲发电机，逐步推出电子管电源，闸流管电源，晶体管电源，晶闸管电源及RC、RLC电源复合的脉冲电源。成形机床的机械部分也以滑动导轨、滑动丝杠副逐步发展为滑动贴塑导轨、滚珠导轨、直线滚动导轨及滚珠丝杠副。机床的机械精度达到了微米级，最

5、佳加工表面粗糙度Ra值已由最初的32μm提高到目前的0.02μm，从而使电火花成形加工步入镜面、精密加工技术领域，与国际先进水平的差距逐步缩小。电火花成形加工的应用范围从单纯的穿孔加工冷冲模具、取出折断的丝锥与钻头，逐步扩展到加工汽车、拖拉机零件的锻模、压铸模及注塑模具，近几年又大踏步跨进精密微细加工技术领域，为航空、航天及电子、交通、无线电通信等领域解决了切削加工无法胜任的一大批零部件的加工难题。伴随现代制造技术的快速发展，传统切削加工工艺也有了长足的进步，四轴、五轴甚至更多轴的数控加工中心先后面世，其主轴最高转速已高达(7~8)×105r/min。机床的精度与刚度也大大提高，再配上精密

6、超硬材料刀具，切削加工的加工范围，加工速度与精度均有了大幅度提高。面对现代制造业的快速发展，电火花加工技术在“一特二精”方面具有独特的优势。应用前景“一特”即特殊材料加工(如硬质合金、聚晶金刚石以及其他新研制的难切削材料)，在这一领域，切削加工难以完成，但这一领域也是电加工的最佳研究开发领域。“二精”是精密模具及精密微细加工。如整体硬质合金凹模或其他凸模的精细补充加工，可获得较高的经济效益。微精加工是切削加工的一大难题，而电火花加工由于作用力小，对加工微细零件非常有利。随着计算机技术的快速发展，将以往的成功工艺经验进行归纳总结，建立数据库，开发出专家系统，使电火花成形加工及线切割加工的控制

7、水平及自动化、智能化程度大大提高。新型脉冲电源的不断研究开发，使电极损耗大幅度降低，再辅以低能耗新型电极材料的研究开发，有望将电火花成形加工的成形精度及线切割加工的尺寸精度再提高一个数量级，达到亚微米级，则电火花加工技术在精密微细加工领域可进一步扩大其应用范围。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