数控机床第九章 电火花加工机床ppt课件.ppt

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1、学习导论本章主要介绍电火花加工的原理、电火花加工机床的常见类型、电火花加工机床的基本构成、电火花加工设备的主要部件结构。了解影响电火花加工的工艺因素。掌握电火花加工机床典型部件：主轴头、平动头、油杯以及工作液系统等的结构及工作原理。简介随着工业生产的发展，许多零部件所使用的材料越来越难加工，零件的形状越来越复杂，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高。传统的机械加工方法难以满足这些加工要求，于是出现了采用电、化学、光、声能量等对工件进行加工的方法，如电火花、线切割加工方法等，我们把这类加工方法称为特种加工方法。这些加工方法具有不依靠机械能，采用其它能量加工工件、工具硬度可

2、以低于被加工材料的硬度、加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力等特点。电火花加工原理一、电火花加工原理（1）如图所示是一种简单的电火花加工原理图。要完成电火花加工，必须具备下面的基本构成：工具电极和待加工工件、脉冲电源、工作液、进给机构等。工具电极2和工件3相对置于具有绝缘性能的工作液体介质8中，并分别与脉冲电源的两极（正极和负极）相连接。脉冲电源的作用是将直流电流转换成一定频率的单向脉冲电流供电极使用。最简单的脉冲电源是RC线路脉冲电源，除此以外还有闸流管式、电子管式、晶闸管式和晶体管式等多种脉冲电源。液体供给箱7的作用是将工作箱9中的液体过滤与更换。电火花加工原理图

3、图例一、电火花加工原理（2）利用电火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量的要求，必须满足以下条件（1）：必须使两极（工具电极和工件）表面之间经常保持一定的放电间隙其间隙大小视加工电压、工作液介质等因素而定，通常约为几微米至几百微米之间。间隙过大，工作电压无法击穿介质，电流接近于零；间隙过小，形成短路接触，极间电压也接近于零。这两种情况都不能形成电火花放电条件。为此，在加工过程中，必须靠工具电极的进给调节装置来保证这一放电间隙，使脉冲放电能持续进行。一、电火花加工原理（3）利用电火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和

4、表面质量的要求，必须满足以下条件（2）：脉冲电源必须具有脉冲性、间歇性如图所示为脉冲电压波形图，脉冲宽度ti表示加到工具和工件放电间隙两端的脉冲电压持续时间，一般应小于10-3s，时间长短应使得放电所产生的热量来不及从放电点过多传导扩散到工件其它部位为宜；脉冲间隔to是指两个电压脉冲之间的间隔时间。间隔时间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧放电，烧伤工具和工件；脉冲间隔选得过长，将降低生产效率。通常，加工面积、加工深度较大时，脉冲间隔也应稍大。脉冲电压波形及参数图例一、电火花加工原理（4）利用电火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表

5、面质量的要求，必须满足以下条件（3）：脉冲放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行常用的液体介质有煤油、机油、皂化液等。液体介质的作用是将加工后的电蚀产物（小颗粒状金属）从放电间隙中排除出去，同时也起到冷却电极表面的作用。一、电火花加工原理（5）在电火花放电过程中，电、磁、热、力、光、声等现象同时发生在一个极狭窄的空间，而且持续时间极短，其物理本质是相当复杂的。一次放电过程可大致分为电离、放电与热膨胀、抛出电蚀物及消电离等四个阶段。如图所示表示了单个脉冲放电的四个阶段。一次脉冲放电过程图例一、电火花加工原理（6）电离由于工件和工具电极表面存在着微观表面的凸凹不平，两表面间距离最

6、近的两点间电场强度最高，使其间的绝缘介质首先电离分解成电子和正离子。一、电火花加工原理（7）放电与热膨胀在电场力的作用下，电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极，在极短的时间内（10-7~10-5s）介质被击穿，产生火花放电，并形成电流通道。在此过程中，两极间的液体介质电阻从绝缘状态骤降至几分之一欧姆。与此同时，通道电流迅速上升（其密度高达105~106A/cm2）。带电离子在高速运动时发生剧烈碰撞，产生大量的热，使通道温度迅速上升（高达10000~12000℃）。在这种瞬时高温热源的作用下，其作用区的工件和工具电极表面层金属会很快熔化，甚至汽化，即产生电腐蚀现象。同时，通道周围的液

7、体介质，除一部分气化外，另一部分被瞬时高温分解为游离的碳黑和H2、C2H2、C2H4、CnH2n等气体，使工作液变黑，并冒出小气泡。由于上述过程是在非常短促的时间内完成的，因此金属的熔化和汽化以及液体介质的汽化都具有突然膨胀而爆炸的特性（可听到噼啪声）。一、电火花加工原理（8）抛出电蚀物在热膨胀产生的爆炸力作用下，将熔化和汽化了的金属蚀物抛入周围的工作液中冷却，凝固成细小的圆球状颗粒（直径约为0.1~500μm），而工件表面则形成一个周围凸起的微圆形凹坑。一、电火花加工原理（9）消电离脉冲放