電火花加工論文

1、黃河科技學(xué)院論文電火花加工技術(shù)論文學(xué)院：黃河科技學(xué)院 學(xué)號：1303050004班級：13機電專升本 姓名： 李佳穎 電火花加工技術(shù)在模具行業(yè)應(yīng)用摘要：當(dāng)今世界，日新月異，各行各業(yè)都發(fā)展很快。其中材料科學(xué)的發(fā)展和機械行業(yè)的發(fā)展尤為迅速，這兩個行業(yè)的聯(lián)系也越來越緊密。其中，一個很具體的表現(xiàn)就是隨著材料科學(xué)的發(fā)展與進步，為了滿足一些特殊情況的需要，一大批具有高強度、高硬度、高韌性、高脆性、能耐高溫等特殊性能的模具材料相繼產(chǎn)生，從而給傳統(tǒng)的帶來了許多新的困難與問題，用傳統(tǒng)的加工方法難以再滿足要求。如對具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件，如復(fù)雜的型腔，凹模型孔的模具采用傳統(tǒng)的切削方法就往往很難實現(xiàn)，因而人們在生產(chǎn)中研

2、究出了一些新的方法，并有一些已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。其中，電火花加工加工方法就是其中之一，其在模具制造工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于型孔及型腔的加工。關(guān)鍵字：電火花 應(yīng)用 加工引言 在模具工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，電火花加工是當(dāng)前模具加工的重要方法之一，并有著其它加工方法無可替代的優(yōu)點。電火花加工技術(shù)已取得了突破性的進展。它是一種直接利用電能和熱能進行加工的新工藝。對于為尋求向客戶在較短的交貨時間以較低的價格提供較高質(zhì)量的產(chǎn)品的模具生產(chǎn)商來說，電火花加工自動化是一個很有吸引力的。選擇電火花加工技術(shù)作為特種加工領(lǐng)域的一門重要技術(shù)，本文從電火花加工技術(shù)發(fā)展的基本現(xiàn)狀、電火花的基本原理、特點、電火花加工的操作過程、電

3、火花加工新技術(shù)的發(fā)展等五個方面入手如實論述。一 加工原理及原理圖加工原理：電火花加工時，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水）中。工具電極由自動進給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙（0.010.05mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時條件下極間最近點的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時間極短，致使能量高度集中（10107Wmm），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時間，第二個脈沖又在另一極間最近點擊穿

4、放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。二 電火花加工發(fā)展歷程 電火花加工是利用兩極見脈沖放電時產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象，對材料進行加工的方法。早在十九世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了電器開光的觸點開閉時，以為放電，使接觸部位燒蝕，造成接觸面的損壞。這種放電引起的電極燒蝕現(xiàn)象叫做電腐蝕。起初，電腐蝕被認(rèn)為是有害的，為減少和避免這種有害的電腐蝕，人們一直在研究電副食產(chǎn)生的原因和防止的辦法。當(dāng)人們掌握了它的規(guī)律之后，便創(chuàng)造條件，轉(zhuǎn)害為益，把電腐蝕用于生產(chǎn)中。研究結(jié)果表明，當(dāng)兩極產(chǎn)生放電

5、的過程中，放電通道瞬時產(chǎn)生大量的熱，足以使電極材料表面局部熔化或汽化，并在一定條件下，熔化或汽化的部分能拋離電極表面，形成放電腐蝕的坑穴。二十世紀(jì)四十年代初，人們進一步認(rèn)識到，在液體介質(zhì)中進行重復(fù)性脈沖放電時，能夠?qū)?dǎo)電材料進行尺寸加工，因此，創(chuàng)立了“電火花加工法”。電火花加工技術(shù)作為特種加工領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，最早應(yīng)用于二戰(zhàn)時期折斷絲錐取出時的加工。隨著人類進入信息化時代，電加工技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展，可控性更高，數(shù)字化程度更好。在中國電火花加工技術(shù)起步稍晚。根據(jù)中國的國情，實現(xiàn)電火花加工技術(shù)的原始創(chuàng)新是很困難的，只能采取引進消化吸收再創(chuàng)新的策略，因為這套系統(tǒng)集成了很多學(xué)科領(lǐng)域的知識，如計

6、算機的軟硬件、微電子、數(shù)控、電力半導(dǎo)體、機械技術(shù)、電氣技術(shù)等，是多方面、多學(xué)科集成的產(chǎn)品，是比較復(fù)雜的高科技產(chǎn)品。國內(nèi)現(xiàn)在顯然還沒有一個能夠獨立進行原始創(chuàng)新的團隊，因此注定要經(jīng)歷一個長時間痛苦的積淀過程，所以我認(rèn)為中國的電火花技術(shù)創(chuàng)新之路別無選擇。政府也越來越認(rèn)識到高校已經(jīng)不再是創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，必須依托企業(yè)才能實現(xiàn)。制造業(yè)是一個傳統(tǒng)行業(yè)。一個國家的發(fā)展終歸要落腳于制造業(yè)，因此作為基礎(chǔ)工業(yè)，制造業(yè)必定擁有永久的生命力，而電加工行業(yè)也不例外。隨著各項技術(shù)的不斷發(fā)展，電加工技術(shù)也在進步，至于一項技術(shù)能夠發(fā)展多久，也要看這個行業(yè)中的人怎樣去盡心敬業(yè)、鉆研并推進它。眾所周知，模具也是一個國家發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)

7、，許多批量生產(chǎn)的產(chǎn)品都離不開模具，而電火花加工是制造模具的最主要技術(shù)之一。電火花加工仿形逼真以柔克剛，只要是導(dǎo)電的材料均可加工，而不受硬度、脆性、粘性等材料特性的限制，這是其他加工方法無法比擬的。電火花加工的另一個特點是可進行精密微細(xì)加工，微小孔、異型腔等的微細(xì)加工是其他設(shè)備無法替代的。這些特點決從技術(shù)發(fā)展過程來看，電火花加工技術(shù)經(jīng)歷了手動電火花加工、液壓伺服、直流電機、步進電機、交流伺服電機等一系列過程。控制系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，從單軸數(shù)控到3軸數(shù)控、再到多軸聯(lián)動。20世紀(jì)90年代初期，3軸電火花機在國內(nèi)還是空白，主要是從日本和瑞士引進。后來國內(nèi)發(fā)展大概經(jīng)歷了以下幾個階段：首先制造主機，也就是機

8、械部分，相對較為簡單；此后是數(shù)控系統(tǒng)部分，可以理解為引進；之后是整個電源，是消化階段。經(jīng)歷這三個階段之后是吸收，最后是再創(chuàng)新。對電火花加工而言，最核心的部分就是數(shù)控系統(tǒng)部分，當(dāng)然花費的精力也最多。我認(rèn)為電火花成形機下一步的發(fā)展空間在精密微細(xì)和特殊材料兩個方面。特殊材料（如航空航天領(lǐng)域用的材料）專機，窄槽窄縫、異型腔的加工，精密模具等領(lǐng)域都是發(fā)展重點。在精加工方面，曾經(jīng)有過高速銑要代替電火花的傳言，現(xiàn)在證明這是不現(xiàn)實的?，F(xiàn)在粗加工、大電流的火花機又有回頭的趨勢，在家電、汽車很多行業(yè)中應(yīng)用。人類新開發(fā)出來的導(dǎo)電的特殊材料都可進行放電加工，而高速銑通常很難實現(xiàn)。精密微細(xì)加工比如噴絲板等微小型零件都離

9、不開電火花加工；航空航天領(lǐng)域中很多零部件需要多軸聯(lián)動電火花加工。我們國家在專用機型上有創(chuàng)新的能力，有很大的空間。三 電火花加工特點： 1.脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。 2.脈沖放電持續(xù)時間極短，放電時產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴散范圍小，材料受熱影響范圍校 3.加工時，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極校工具電極材料不需比工件材料硬，因此，工具電極制造容易。 4.可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動強度。四 電火花加工的主要用途:1制造沖模、塑料模、鍛模和壓鑄模。

10、 2.加工小孔、畸形孔以及在硬質(zhì)合金上加工螺紋螺孔。3.在金屬板材上切割出零件。 4.加工窄縫。5.磨削平面和圓面。 6.其它（如強化金屬表面，取出折斷的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面復(fù)雜的零件等）。五 電火花加工分類按照工具電極的形式及其與工件之間相對運動的特征，可將電火花加工方式分為五類：利用成型工具電極，相對工件作簡單進給運動的電火花成形加工；利用軸向移動的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺寸作軌跡運動，以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工；利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極，進行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削；用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工；小孔加工、刻印、表

11、面合金化、表面強化等其他種類的加工。 電火花線切割加工：電火花線切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，簡稱WEDM），有時又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。加工原理工件安裝在工作臺上，工作臺通常由X軸和Y 軸電動機驅(qū)動（見圖）。工具電極（電極絲）為直徑0.02   加工原理0.3毫米的金屬絲,由走絲系統(tǒng)帶動電極絲沿其軸向移動。走絲方式有兩種：高速走絲，速度為910米秒，采用鉬絲作電極絲,可循環(huán)反復(fù)使用；低速走絲，速度小于10米分，電極絲采用銅絲

12、，只使用一次。脈沖電源加在工件與電極絲之間，一般工件接正極，電極絲接負(fù)極。工件與電極絲之間用噴嘴噴入工作液(乳化液、去離子水等)。控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先輸入的工作程序輸出相應(yīng)的信息，使工作臺作相應(yīng)的移動，工件與電極絲靠近。當(dāng)兩者接近到適當(dāng)距離時(一般為0.010.04毫米)便產(chǎn)生火花放電，蝕除金屬。金屬被蝕除后工件與電極絲之間的距離加大，控制系統(tǒng)根據(jù)這一距離的大小和預(yù)先輸入的程序，不斷地發(fā)出進給信號，使加工過程持續(xù)進行。 電火花加工的特點電火花線切割加工除具有電火花加工的基本特點外，還有一些其他特點：不需要制造形狀復(fù)雜的工具電極，就能加工出以直線為母線的任何二維曲面。能切割0.05毫米左右的窄縫。加

13、工中并不把全部多余材料加工成為廢屑，提高了能量和材料的利用率。在電極絲不循環(huán)使用的低速走絲電火花線切割加工中，由于電極絲不斷更新，有利于提高加工精度和減少表面粗糙度。電火花線切割能達到的切割效率一般為2060毫米2分，最高可達300毫米2分；加工精度一般為±0.01±0.02毫米,最高可達±0.004毫米；表面粗糙度一般為R2.51.25微米,最高可達R0.63微米；切割厚度一般為4060毫米，最厚可達600毫米。 電火花線切割加工主要用于（1）模具加工（2）電火花成型加工用電級的加工（3） 直紋曲面的加工（4）各種零件的加工六 電火花加工技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用由

14、于模具工業(yè)的迅速發(fā)展，為了滿足一些特殊情況的需要，一大批具有高強度、高硬度、高韌性、高脆性、能耐高溫等特殊性能的模具材料相繼產(chǎn)生，從而給傳統(tǒng)的金屬切削加工帶來了許多新的困難與問題，用傳統(tǒng)的加工方法難以再滿足要求，這時，電火花加工技術(shù)就被廣泛應(yīng)用與模具加工。隨著電火花加工技術(shù)運用于模具工業(yè)，對傳統(tǒng)的模具加工工藝產(chǎn)生了很大的影響，改變了模具加工工藝流程。常規(guī)的加工方法是在退火后進行銑削加工；然后進行熱處理、磨削或電火花加工；最后手工打磨、拋光，加工周期很長。沖模時常因淬火變形或開裂而導(dǎo)致報廢。而電火花加工技術(shù)可以加工淬火后的模板，避免熱變形弊病和鑲拼結(jié)構(gòu)，既簡化了模具結(jié)構(gòu)，又能提高模具強度與壽命。

15、電火花改性技術(shù)在模具表面有很大的應(yīng)用，為改進模具表面的質(zhì)量，利用電火花脈沖放電產(chǎn)生高溫的工作原理，用硬質(zhì)合金如YG8等做電極材料，將硬質(zhì)合金材料熔滲到模具及易損件的工作面上，形成一層高硬度、高強度、高耐磨、高耐溫、又不剝離的硬質(zhì)白色合金強化層，改變表面的物理、化學(xué)性能，是對模具進行表面處理非常有效的方法。電火花強化層是電極和工件材料在放電的瞬間在高溫高壓條件下重新合金化，而形成的新合金層，不是電極材料簡單的涂覆和堆積。合金層與基體金屬之間具有氮元素等的擴散層，與基體結(jié)合牢固，極耐沖擊。強化處理時，由于放電時間很短，放電點的面積又很小，放電的熱作用只發(fā)生在工件表面的微小區(qū)域，而整個工件仍處于常溫

16、狀態(tài)或升溫較低，工件處于冷態(tài)，時間短，不會產(chǎn)生退火或熱變形。電火花改性是在空氣或液體介質(zhì)中進行的。它既可以作用在零件的局部表面，也可對一般幾何形狀的平面或曲面進行改性，比如刀具、模具、機械零件等。電極材料可以根據(jù)用途自由選擇，在修復(fù)己磨損的機器零件時，可采用碳元素、紫銅、黃銅等材料作為電極，這些材料來源比較廣，而且材料消耗量也很少。可通過對電氣參數(shù)的調(diào)節(jié)和改性時間的控制來獲得不同厚度和表面粗糙度的改性層。操作方法容易掌握，不需要技術(shù)等級高的操作人員。它可以用少量材料起到大量、昂貴的整體材料難以達到的效果，既能提高產(chǎn)品的硬度、耐磨性及高溫紅硬性等性能，顯著提高產(chǎn)品的使用壽命，又能大大減少貴重材料

17、的消耗，降低生產(chǎn)或維修成本。七 機床性能特征 1.自適應(yīng)放電加工控制 2.定時高速抬刀和抬刀高度控制 3.主軸定點控制、放電間隙檢測 4.油位控制 5.防火控制 6.自動報警安全裝置 7.防積碳功能 8.CNC系統(tǒng)，觸摸屏輸入，手控盒操作。 9.工件在機自動測量 10.超精面加工 11.超精邊加工 12.X、Y、Z軸進口松下伺服系統(tǒng)。 13.不銹鋼材料耐磨包邊設(shè)計 14.最小電極損耗0.10% 15.最佳表面粗糙度Ra0.2um 16.最高生產(chǎn)效率500 mm3/min（標(biāo)配）1000 mm3/min（選配） 17.最小驅(qū)動單位1um 其基本物理原理是自由正離子和電子在場中積累，很快形成一個被

18、電離的導(dǎo)電通道。在這個階段，兩板間形成電流。導(dǎo)致粒子間發(fā)生無數(shù)次碰撞，形成一個等離子區(qū)，并很快升高到8000到12000度的高溫，在兩導(dǎo)體表面瞬間熔化一些材料，同時，由于電極和電介液的汽化，形成一個氣泡，并且它的壓力規(guī)則上升直到非常高。然后電流中斷，溫度突然降低，引起氣泡內(nèi)向爆炸，產(chǎn)生的動力把溶化的物質(zhì)拋出彈坑，然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結(jié)成小的球體，并被電介液排走。然后通過NC控制的監(jiān)測和管控，伺服機構(gòu)執(zhí)行，使這種放電現(xiàn)象均勻一致，從而達到加工物被加工，使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。 電火花機床組成特性 機床特性： · 機床主軸采用各種名牌線性滑軌，行程流暢。 · XY 滑軌采用 V 型與平面設(shè)計，并使用 TURCITE-B 耐磨片于重壓下滑動輕巧、精度特佳。 · XY 軸均采用滾珠螺桿，傳動輕巧，使用方便。 · 主軸管為高級合金鋼，精度加工，確保最佳加工精度。八 電火花加工的質(zhì)量控制1)影響材料放電腐蝕的主要因素：1、極性效應(yīng)2、電參數(shù)對電蝕量的影響3、金屬材料熱學(xué)常數(shù)對電蝕量的影響4、工作液對電蝕量的影響5、其它因素2)電火花加工的加工速度和工具的損耗速度：1、加工速度2、工具相對損耗（1）極性選擇