現(xiàn)代加工技術(shù)第4章-電火花加工課件

4.電火花加工12/13/2022Page1第4章電火花加工4.電火花加工12/11/2022Page1第4章電火花4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理基于工件電極和工具電極之間產(chǎn)生脈沖性的火花放電。放電時產(chǎn)生電蝕現(xiàn)象去除多余的金屬，達到尺寸加工的目的。i必須使工件電極和工具電極之間保持一定的間隙，間隙大小根據(jù)電壓和加工量而定；利用電蝕現(xiàn)象加工的基本條件Iii火花放電必須使脈沖性的或間隙性的；12/13/20222第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理基于工件電極和工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理利用電蝕現(xiàn)象加工的基本條件Iiii火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行；液體介質(zhì)應(yīng)該具有高的介電強度；電擊穿在盡可能短的時間內(nèi)完成；放電完成后，迅速熄滅火花，使火花間隙消除電離；具有較好的冷卻作用；12/13/20223第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理利用電蝕現(xiàn)象加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理電火花加工設(shè)備的組成II12/13/20224第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理電火花加工設(shè)備的4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理ii通道放電火花放電過程IIIi電離擊穿電火花蝕除材料的過程是電力、磁力、熱力和流體動力等綜合作用過程；電極間凸點處最先被擊穿，形成放電通道；放電間隙的電阻很小，通過的電流增大到相當大的值；極間電壓降為20V的火花維持電壓；12/13/20225第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理ii通道放電火花4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理iv拋出金屬火花放電過程IIIiii熔化、氣化熱膨脹放電通道中的電流密度大，高速運動的電子和離子相互碰撞產(chǎn)生大量的熱是局部金屬熔化和氣化蒸發(fā)；金屬熔化、氣化和液體介質(zhì)的氣化的爆炸力將金屬拋入附近的液體冷卻凝固；v消電離恢復(fù)絕緣及介電強度12/13/20226第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理iv拋出金屬火花4.1.電火花加工的基本原理和特點2電火花加工的特點易于用來加工各種導(dǎo)電材料；I工具與工件不接觸，工件無機械變形，可加工細長、薄和脆性零件；II大部分材料不發(fā)熱；III加工出精度高、表面質(zhì)量好；IV電火花加工的表面有助于油的保存和較好的潤滑；V易于實現(xiàn)自動化；VI12/13/20227第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點2電火花加工的特點易于用來4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正極性加工：極性效應(yīng)和脈沖寬度I實踐表明，電火花加工時，相同材料的電極的蝕除量和速度是不相同的，這種現(xiàn)象稱為“極性效應(yīng)”；電火花加工中，正、負電極表面分別受到電子和離子的撞擊和瞬時熱源作用的能量不一樣，因而熔化、氣化和拋出的金屬量也不一樣；短脈沖加工時，負極蝕除量小于正極，工件接正極；ii負極性加工：寬脈沖加工時，負極蝕除量大于正極，工件接負極；12/13/20228第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正極性加4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素iii極性效應(yīng)和脈沖寬度對蝕除量的影響：極性效應(yīng)和脈沖寬度I精加工中，短脈寬采用正極性加工；粗加工中，長脈寬采用負極性加工；12/13/20229第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素iii極性4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正、負極都存在單個脈沖的蝕除量與單個脈沖能量和脈沖頻率在一定范圍內(nèi)的正比關(guān)系；脈沖能量與脈沖寬度II提高脈沖頻率；增加單個脈沖能量（平均放電電流、脈沖寬度）；ii提高電蝕量和生產(chǎn)頻率的途徑：實際生產(chǎn)中，要考慮因素間的制約和對其他工藝參數(shù)的影響；12/13/202210第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正、負極4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i工作液的作用：工作液對電蝕量的影響III形成火花放電擊穿通道，放電結(jié)束后迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài)；對放電通道產(chǎn)生壓縮作用；ii粗加工采用介電性能好、粘度較大、燃點較高的全損耗系統(tǒng)用油；幫助電蝕產(chǎn)物的拋出和排除；冷卻工具和工件；iii精加工選用粘度小、滲透性好的煤油；12/13/202211第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i工作液的4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度i提高脈沖頻率加工速度I加工速度——單位時間內(nèi)工件的電蝕量；損耗速度——單位時間內(nèi)工具的電蝕量；一般采用體積速度來表示：縮小脈沖停歇時間；壓榨脈沖寬度；頻率過高，使加工區(qū)工作液來不及消電離、排除電蝕產(chǎn)物及氣泡來恢復(fù)介電性能，以致形成破壞性的穩(wěn)定電弧放電，使電火花加工過程不能正常進行；12/13/202212第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度ii增加單個脈沖能量加工速度I加大脈沖電流和增加脈沖寬度；脈沖能量增加會使表面粗糙度變壞和降低加工精度；一般只適用于粗加工和半精加工；iii提高工藝系數(shù)K合理選用電極材料、電參數(shù)和工作液；改善工作液的循環(huán)過濾方式；12/13/202213第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度i正確選擇極性工具相對損耗：II正極性加工，電極的相對損耗都難低于10%；脈寬小于15μs的窄脈寬范圍內(nèi)，正極性加工的工具電極相對損耗比負極性加工??；12/13/202214第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度工具相對損耗：II當采用負極性加工時，黑膜對電極起到保護和補償作用；ii利用鍍覆效應(yīng)帶負電荷的碳膠團在電場的作用下，向正極移動并吸附在正極表面；當溫度合適，一定時間后能形成一定厚度的化學(xué)吸附膜（黑膜）；當峰值電流和脈沖間隔一定時，黑膜厚度隨脈寬的增加而增厚，當峰值電流和脈沖寬度一定時，黑膜厚度隨脈沖間隔的增大而減?。?2/13/202215第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度iii利用傳熱效應(yīng)工具相對損耗：II電極表面放電點的瞬時溫度不僅與瞬時放電的總熱量有關(guān)，而且與放電通道的截面積和電極材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)；在放電初期限制脈沖電流的增長率對降低電極損耗有利；導(dǎo)熱作用使電極表面溫度較低而減少損耗；12/13/202216第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度iv利用沉積效應(yīng)工具相對損耗：II采用水基工作液時，放電加工過程中將產(chǎn)生電化學(xué)陽極溶解和陰極沉積反應(yīng)；應(yīng)采用正極加工；銅碳、銅鎢、銀鎢合金等導(dǎo)熱好、熔點高、電極損耗小，故用在精密加工中；v選用合適的材料銅熔點較低，導(dǎo)熱性好，損耗較少，能制成各種精密、復(fù)雜的電極，常用作中、小型型腔加工用的電極；石墨電極熱化學(xué)性好，在長脈沖粗加工中時可以吸附游離碳來補充損耗12/13/202217第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素i實際加工中，放電間隙是變化的而無法通過補償控制精度；放電間隙的大小及其一致性Iii棱角部分電場分布不均，間隙越大，影響越嚴重；iii加工中應(yīng)該采用較弱小的加工標準，縮小放電間隙；iv使加工過程穩(wěn)定；12/13/202218第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素i實際加4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素電極損耗II二次放電III以加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等的介入而再次進行的非正常的放電。在加工深度方向產(chǎn)生斜度和加工棱角、棱邊變鈍；12/13/202219第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素電極損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面粗糙度I表面粗糙度與加工速度之間存在矛盾；i表面的潤滑性能和耐磨損性能比機械加工表面好；iii在相同能量下加工，熔點高的材料比熔點低的材料的表面粗糙度好；iv精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響工件的表面粗糙度；ii單個脈沖能量對工件表面粗糙度影響最大；12/13/202220第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面粗糙度4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層II位于工件表面的最上層，由放電時產(chǎn)生的瞬時高溫熔化而滯留下來，與基體金屬完全不一樣；i熔化層：與基體金屬完全不一樣，是一種樹枝狀的淬火鑄態(tài)組織，與內(nèi)層的結(jié)合不牢固；熔化層中有滲碳、滲金屬、氣孔及其他夾雜物；熔化層的厚度隨脈沖能量的增大而變厚；12/13/202221第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層II介于熔化層和基體之間；ii熱影響層：受到高溫的影響，材料的金相組織發(fā)生變化，和基體之間沒有明顯的界限；淬火鋼：熱影響層包括再淬火區(qū)、高溫回火區(qū)和低溫回火區(qū)；未淬火鋼：熱影響層主要是淬火區(qū)，熱影響層比淬火鋼??；不同金屬材料的熱影響層金相組織結(jié)構(gòu)不同；12/13/202222第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層II表面受到高溫作用并迅速冷卻而產(chǎn)生拉應(yīng)力，可能形成顯微裂紋；iii顯微裂紋：一般僅出現(xiàn)在熔化層，脈沖能量很大時有可能出現(xiàn)在熱影響層；脈沖能量越大，裂紋越寬，延伸也越深；不同材料對顯微裂紋的敏感性不同，硬脆材料容易產(chǎn)生裂紋；工件預(yù)熱處理也影響裂紋的產(chǎn)生，淬火材料易產(chǎn)生裂紋；12/13/202223第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性能III一般硬度比較高，耐磨性好；i顯微硬度及耐磨性：對于滾動摩擦，在干摩擦狀態(tài)下，由于是交變載荷熔化層容易脫落；由于熱作用而形成殘余應(yīng)力，大部分為拉應(yīng)力；殘余應(yīng)力的大小和分布，主要和材料在加工前的熱處理狀態(tài)及加工時的脈沖能量有關(guān)；ii殘余應(yīng)力：12/13/202224第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性能III殘余拉應(yīng)力和顯微裂紋降低耐疲勞性能；iii耐疲勞性能：采用回火處理、噴丸處理等可以降低殘余應(yīng)力而提高疲勞強度；12/13/202225第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床主機包括：主軸頭、床身、立柱、工作臺及工作液槽；機床主體部分：I按照機床的大小，機床整體布局可采用分離式和整體式；近年來，出現(xiàn)三軸數(shù)控和五軸數(shù)控電火花加工機床；某些機床帶有工具電極庫，可以自動更換電極；12/13/202226第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床主機包括：主軸頭、4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床最關(guān)鍵的部件，是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)，對加工工藝指標的影響極大。i對主軸頭的要求：主軸頭II結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、熱變形小、具有足夠的精度和剛度；慣性小、靈敏度好、能承受一定負載；ii主軸頭的組成：進給系統(tǒng)、導(dǎo)向防扭機構(gòu)、電極裝夾及調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)；我國多采用液壓主軸頭；12/13/202227第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床最關(guān)鍵的部件，是自4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床iii液壓主軸頭：主軸頭II油缸固定，活塞連同主軸上下移動：結(jié)構(gòu)簡單、剛性差、主軸導(dǎo)向部分為滑動摩擦，靈敏度低；活塞固定，液壓缸體連同主軸上下移動：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性好，靈敏度高；12/13/202228第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床iii液壓主軸頭：4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床工具電極III工具電極的裝夾和調(diào)節(jié)常用十字鉸鏈和球面鉸鏈；工作液循環(huán)、過濾系統(tǒng)IV包括工作液、液箱、電動機、泵、過濾裝置、工作液槽、油杯、管道閥門及測量儀表；12/13/202229第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床工具電極III工具4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源脈沖電源的作用：把工頻交流電流轉(zhuǎn)換為一定頻率的單向脈沖電流，以提供電極放電所需要的能量；脈沖電源對電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工精度、加工過程的穩(wěn)定性和工具電極損耗等技術(shù)經(jīng)濟指標有較大影響；12/13/202230第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源脈沖電源的作用：4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源張弛式（RC）脈沖電源I結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低；在小功率時，可以獲得很窄的脈寬和很小的單個脈沖能量，可以用作光整加工和微細加工；i優(yōu)點：電源利用效率低，不超過36%；脈沖間歇系數(shù)大，生產(chǎn)效率低；ii缺點：擊穿隨機性大，工藝參數(shù)不穩(wěn)定；放電回路存在寄生電感，有反向脈沖，工具損耗大；12/13/202231第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源張弛式（RC）脈4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源RLC線路脈沖電源II縮短電容充電時間，提高脈沖頻率；電容上的電壓可充至高于電源電壓，提高了單個脈沖能量；i優(yōu)點：線路可靠、成本低；生產(chǎn)率低、工具損耗大；ii缺點：穩(wěn)定性差：受極間介質(zhì)、間隙、電蝕產(chǎn)物的影響，隨時有放電的可能，并容易轉(zhuǎn)為電弧放電；12/13/202232第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源RLC線路脈沖電4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源閘流管式和電子管式脈沖電源III獨立式脈沖電源；閘流管和電子管為高阻抗開關(guān)元件，主回路常為高壓小電流，必須采用脈沖變壓器變換為大電流的低壓脈沖；由于受到末級功率管及脈沖變壓器的限制，脈沖寬度很窄，脈沖電流也不能大，能耗大；主要用于沖模類穿孔加工等精加工，不適于型腔加工；目前已被晶體管式、晶閘管式脈沖電源取代；12/13/202233第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源閘流管式和電子管4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源晶閘管式、晶體管式脈沖電源IV晶閘管電源利用晶閘管作為開關(guān)元件獲得單向脈沖；晶閘管功率較大，用于200A以上的大功率粗加工電源；晶體管電源利用晶體管作為開關(guān)元件獲得單向脈沖；脈沖頻率高、脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)，易于實現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等；用于中、小型脈沖電源；12/13/202234第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源晶閘管式、晶體管4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V與放電間隙并聯(lián)兩個供電回路；高壓脈沖回路：脈沖電壓較高，平均電流小，主要起擊穿間隙作用；低壓脈沖回路：脈沖電壓較低，電流比較大，起蝕除金屬的作用；高低壓復(fù)合脈沖就是在每個工作脈沖電壓上疊加一個小能量的高壓脈沖，使電極間隙先引燃在放電加工；二極管隔離高壓脈沖進入低壓回路；i高低壓復(fù)合脈沖電源12/13/202235第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V與4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在加工電源的功率極分割出相互隔離絕緣的多個輸出極，同時供給多個回路的放電加工；不依靠增大單個脈沖能量而提高生產(chǎn)效率，不會使表面粗糙度變壞；用于大面積、多工具、多部位加工；ii多回路脈沖電源12/13/202236第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V每個脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個脈沖能量相等；能自動保持脈沖電流寬度相等，用相同的脈沖能量加工，可以在保證一定表面粗糙度的情況下，進一步提高加工速度；利用火花擊穿信號控制電源的脈沖發(fā)生器；iii等脈沖電源12/13/202237第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V每4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V能根據(jù)某一給定目標來連續(xù)不斷地檢測放電狀態(tài)，并與最佳模型進行比較運算，然后將其結(jié)果控制有關(guān)參數(shù)，以獲得最佳加工效果；極間放電狀態(tài)的識別與檢測；電火花加工過程的預(yù)報模型；iv自適應(yīng)控制脈沖電源建立“評價函數(shù)”；根據(jù)評價函數(shù)設(shè)計控制環(huán)節(jié)；12/13/202238第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V能4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在一定程度上具有高頻脈沖加工表面粗糙度好和低頻脈沖加工速度高、電極損耗低的雙重優(yōu)點；梳形脈沖波大脈寬期間電壓不過零，始終加有一較低的正電壓，其作用為當采用負極性加工時，使正極工具能吸附碳膜獲得低損耗；v高頻分組和梳形波脈沖電源12/13/202239第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類維持一定的放電間隙，保證電火花加工正常而穩(wěn)定的進行，以獲得較好的加工效果。作用：I12/13/202240第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類i較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍；技術(shù)要求：IIii足夠的靈敏度和快速性；iii必要的穩(wěn)定性；iv結(jié)構(gòu)簡單可靠、維護方便；調(diào)節(jié)系統(tǒng)按執(zhí)行元件分：IIIi電液壓式；ii步進電機；iii寬調(diào)速力矩電機；iv直流伺服電機；v交流伺服電機；12/13/202241第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成i平均值檢測法：用于張弛式脈沖電路；測量環(huán)節(jié)Iii峰值檢測法：用于獨立式脈沖電源；測量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來間接反映放電間隙的大小；檢測放電狀態(tài)更合理；12/13/202242第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成比較環(huán)節(jié)II根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度，以適應(yīng)不同加工規(guī)范；大多數(shù)比較環(huán)節(jié)包含或合并在測量環(huán)節(jié)中；放大環(huán)節(jié)III放大測量環(huán)節(jié)的信號以推動執(zhí)行元件；執(zhí)行環(huán)節(jié)IV根據(jù)控制信號及時調(diào)節(jié)工具電極的進給；機電時間盡可能小，以便能快速間隙狀態(tài)的變化；機械傳動間隙和摩擦小，減少系統(tǒng)不靈敏性；較寬的調(diào)速范圍，以適應(yīng)各種加工；12/13/202243第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點：Ii傳動鏈短、液體基本無壓縮性，所以傳動鏈中無間隙、剛度大、不靈敏區(qū)?。籭i加工速度低，所以正、反向反應(yīng)迅速；12/13/202244第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)從放電間隙檢測出電壓信號，與給定值進行比較后輸出一個控制信號，再經(jīng)放大、傳輸給電—機械轉(zhuǎn)換器，使液壓放大器中的噴嘴擋板有一個成比例的位移，因而改變噴嘴的出油量，造成液壓缸上下油腔壓力變化，從而使主軸相應(yīng)運動；噴嘴—擋板式電液自動控制系統(tǒng)工作原理：II12/13/202245第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)4電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點：Ii普通直流伺服電機形式：傳動鏈長、慣性大，剛性差，靈敏度低；ii步進電機和力矩電機形式：傳動鏈短、靈敏度高、慣性小、結(jié)構(gòu)簡單；12/13/202246第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)4電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工用工具電極對工件進行復(fù)制加工的工藝方法。i可以在淬火后進行加工，避免了熱處理變形的影響；優(yōu)點：Iii沖模的配合間隙均勻，刃口耐磨；iii不受材料硬度的限制；iv復(fù)雜凹?？刹捎谜w式，簡化了模具結(jié)構(gòu)；12/13/202247第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工用工具電極對工件4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工凹模的尺寸精度主要靠工具電極保證；工藝方法：IIi沖頭修配法：把沖頭和電極分別用機械加工方法制成，以達到配合間隙的要求；電極材料的選擇不受電極制造方法的限制；配合間隙依靠修配的方法得到；配合間隙均勻性難控制；修配工作量大，生產(chǎn)效率低；適合于加工形狀簡單或配合間隙大的沖模；12/13/202248第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工凹模的尺寸精度主4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIii直接配合法：直接用加長的鋼沖頭作為電極加工凹模，加工后將電極損耗部分切除；配合間隙依靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制放電間隙保證；配合間隙均勻，模具質(zhì)量高；電極材料只能采用鋼；對機床要求較高，加工控制要求較嚴；12/13/202249第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIiii間接配合法：沖頭和電極同時加工；配合間隙依靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制放電間隙保證；配合間隙均勻，模具質(zhì)量高；電極材料只能采用鋼或鑄鐵；對機床要求較高，加工控制要求較嚴；12/13/202250第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi電極材料的選擇鑄鐵電極：加工容易穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、成本低；鋼電極：生產(chǎn)效率低、穩(wěn)定性差、易起弧，損耗較鑄鐵??；鋼制電極加工后表面粗糙度略好；12/13/202251第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIii電極的設(shè)計工具電極的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一級；電極結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式和組合式；電極截面輪廓尺寸要比預(yù)定加工的型孔尺寸均勻的縮小一個加工間隙；工具電極的重心盡可能位于主軸中心；電極盡可能輕量化，以提高加工穩(wěn)定性；12/13/202252第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIiii電極的制造先機械加工，后成型磨削或鉗工精修；直接電火花線切割；12/13/202253第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工盲孔加工，工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排出條件差，工具損耗后無法靠進給補償精度，金屬蝕除量大；加工變化面積大，加工中電規(guī)范調(diào)節(jié)范圍較大，電極損耗不均勻，對加工精度影響較大；12/13/202254第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工盲孔加工，工作4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工藝方法：Ii單電極平動法：采用一個電極完成型腔的粗、半徑、精加工；首先采用低損耗的、高生產(chǎn)率的粗規(guī)范進行加工，然后利用平動頭作平面小圓運動，按照粗、半精、精加工的順序逐級改變電規(guī)范，同時加大電極的平動量，以補償前后兩個加工規(guī)范之間型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差；只需一個電極、一次裝夾定位；難以獲得高精度的型腔；數(shù)控電火花加工是利用工作臺按一定軌跡作為微量移動來修光側(cè)面；12/13/202255第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工藝方法：Ii4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工藝方法：Iii多電極更換法：采用多個電極依次更換加工同一型腔，每個電極加工必須把上一規(guī)范的放電痕跡去掉；一般用兩個電極完成粗、精加工，也可以用三個電極；仿形精度高，尤其適用于尖角、窄縫多的型腔加工；要求多個電極的一致性好、制造精度高；電極定位精度高；12/13/202256第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工藝方法：Ii4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工藝方法：Iiii分解電極法：綜合應(yīng)用單電極平動法和多電極更換法；電極分為主型腔和副型腔電極分別制造；根據(jù)主、副型腔不同的加工條件選擇不同的加工規(guī)范；簡化了電極制造、便于修整電極；電極定位精度要求高；12/13/202257第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工藝方法：Ii4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工具電極：IIi紫銅電極：寬脈沖粗加工時損耗低；不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的條件下也能穩(wěn)定加工；精加工比石墨電極損耗?。徊捎镁⒓庸つ苓_到Ra1.25的表面粗糙度；材料利用率高；加工性能不如石墨好；12/13/202258第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工具電極：II4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工具電極：IIii石墨電極：寬脈沖粗加工時損耗低；機械加工成型容易；加工性能好；精加工電極損耗大，只能達到Ra2.5的表面粗糙度；容易產(chǎn)生電弧燒傷，需有短路快速切斷裝置；12/13/202259第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工具電極：II4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工具電極的設(shè)計：IIIi電極尺寸與模具的大小、形狀、復(fù)雜程度有關(guān)；ii電極尺寸與電極材料、加工電流、深度、余量及間隙等有關(guān)；12/13/202260第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工具電極的設(shè)計4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工排氣孔和沖油孔的設(shè)計：IVi在不易排屑的拐角、窄縫處應(yīng)開有沖油孔；ii在蝕除面積大以及電極端部有凹入部分開排氣孔；12/13/202261第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工排氣孔和沖油孔4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工作液強迫循環(huán)應(yīng)用Vi型腔小而深的時候需要強迫沖油；ii小銅管或方軸與圓管電極同時旋轉(zhuǎn)；iii沖油壓力10kPa左右，可隨深度的增加而有所增加；iv電極損耗隨沖油壓力增加而增加；v精度要求高時，采用定時抬刀排除電蝕產(chǎn)物；12/13/202262第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工作液強迫循環(huán)4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工電規(guī)范的選擇、轉(zhuǎn)換和平動量的分配VI粗加工：優(yōu)先選用較寬的脈沖寬度，然后選擇合適的脈沖峰值電流；中規(guī)范與粗規(guī)范之間沒有明顯界限，應(yīng)按具體加工對象分；精加工：窄脈寬、小峰值電流；i電規(guī)范：12/13/202263第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工電規(guī)范的選擇、4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工電規(guī)范的選擇、轉(zhuǎn)換和平動量的分配VIii轉(zhuǎn)換檔數(shù)：根據(jù)所加工的型腔的精度、形狀復(fù)雜程度和尺寸大小等具體條件確定；當加工表面剛好達到本檔規(guī)范對應(yīng)的表面粗糙度時，就應(yīng)及時轉(zhuǎn)換規(guī)范，這樣既達到修光的目的，又可使各檔的金屬蝕除量最少；iii平動量的分配：主要取決于被加工表面由粗變細的修光亮，除此還與電極損耗、平動頭原始偏心量、主軸進給精度等有關(guān)；12/13/202264第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工電規(guī)范的選擇、4.5.電火花穿孔成型加工3小孔電火花加工加工特點：Ii電極截面積小，容易變形；ii不易散熱，排屑困難，電極損耗大；銅鎢合金絲、鎢絲、鉬絲、黃銅絲；iii電極材料選用剛性好、容易矯直、加工穩(wěn)定性好和損耗小的材料；iv電極絲軸向振動進給；12/13/202265第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工3小孔電火花加工加工特點：Ii電極4.5.電火花穿孔成型加工3小孔電火花加工電火花高速小孔加工原理：II采用管狀電極，加工時電極作回轉(zhuǎn)和軸向進給運動，管電極中通入高壓工作液。由于高壓工作液能迅速將電蝕產(chǎn)物排除，且能強化火花放電的蝕除作用。電火花高速小孔加工應(yīng)用：III預(yù)穿絲孔、噴嘴以及耐熱合金等難加工材料的小孔；12/13/202266第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工3小孔電火花加工電火花高速小孔加工4.5.電火花穿孔成型加工4異形小孔電火花加工加工情況與圓形小孔基本一樣；關(guān)鍵是異形電極的制造和電極的裝夾；特點：I12/13/202267第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工4異形小孔電火花加工加工情況與圓形4.5.電火花穿孔成型加工4異形小孔電火花加工異形電極制造方法：II采用線切割加工工藝并配合鉗工修磨制成異形電極的硬質(zhì)合金拉絲模；i冷拔整體電極法用硬質(zhì)合金拉絲模拉制電極；采用精密線切割加工制成；ii線切割加工整體電極法制造周期短，精度和剛性較好；效率高，用于大批量生產(chǎn)；12/13/202268第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工4異形小孔電火花加工異形電極制造方4.5.電火花穿孔成型加工4異形小孔電火花加工異形電極制造方法：II電極定位裝夾方便；iii電火花反拷加工整體電極法i采用專用夾具；異形電極的定位裝夾：IIIii電極清洗修光，研磨后裝入夾具緊牢；iii夾具裝入主軸，調(diào)好中心；12/13/202269第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工4異形小孔電火花加工異形電極制造方4.6.其它電火花加工12/13/202270第4章電火花加工4.6.其它電火花加工12/11/202270第4章電火花4.電火花加工12/13/2022Page71第4章電火花加工4.電火花加工12/11/2022Page1第4章電火花4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理基于工件電極和工具電極之間產(chǎn)生脈沖性的火花放電。放電時產(chǎn)生電蝕現(xiàn)象去除多余的金屬，達到尺寸加工的目的。i必須使工件電極和工具電極之間保持一定的間隙，間隙大小根據(jù)電壓和加工量而定；利用電蝕現(xiàn)象加工的基本條件Iii火花放電必須使脈沖性的或間隙性的；12/13/202272第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理基于工件電極和工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理利用電蝕現(xiàn)象加工的基本條件Iiii火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行；液體介質(zhì)應(yīng)該具有高的介電強度；電擊穿在盡可能短的時間內(nèi)完成；放電完成后，迅速熄滅火花，使火花間隙消除電離；具有較好的冷卻作用；12/13/202273第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理利用電蝕現(xiàn)象加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理電火花加工設(shè)備的組成II12/13/202274第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理電火花加工設(shè)備的4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理ii通道放電火花放電過程IIIi電離擊穿電火花蝕除材料的過程是電力、磁力、熱力和流體動力等綜合作用過程；電極間凸點處最先被擊穿，形成放電通道；放電間隙的電阻很小，通過的電流增大到相當大的值；極間電壓降為20V的火花維持電壓；12/13/202275第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理ii通道放電火花4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理iv拋出金屬火花放電過程IIIiii熔化、氣化熱膨脹放電通道中的電流密度大，高速運動的電子和離子相互碰撞產(chǎn)生大量的熱是局部金屬熔化和氣化蒸發(fā)；金屬熔化、氣化和液體介質(zhì)的氣化的爆炸力將金屬拋入附近的液體冷卻凝固；v消電離恢復(fù)絕緣及介電強度12/13/202276第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點1基本原理iv拋出金屬火花4.1.電火花加工的基本原理和特點2電火花加工的特點易于用來加工各種導(dǎo)電材料；I工具與工件不接觸，工件無機械變形，可加工細長、薄和脆性零件；II大部分材料不發(fā)熱；III加工出精度高、表面質(zhì)量好；IV電火花加工的表面有助于油的保存和較好的潤滑；V易于實現(xiàn)自動化；VI12/13/202277第4章電火花加工4.1.電火花加工的基本原理和特點2電火花加工的特點易于用來4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正極性加工：極性效應(yīng)和脈沖寬度I實踐表明，電火花加工時，相同材料的電極的蝕除量和速度是不相同的，這種現(xiàn)象稱為“極性效應(yīng)”；電火花加工中，正、負電極表面分別受到電子和離子的撞擊和瞬時熱源作用的能量不一樣，因而熔化、氣化和拋出的金屬量也不一樣；短脈沖加工時，負極蝕除量小于正極，工件接正極；ii負極性加工：寬脈沖加工時，負極蝕除量大于正極，工件接負極；12/13/202278第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正極性加4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素iii極性效應(yīng)和脈沖寬度對蝕除量的影響：極性效應(yīng)和脈沖寬度I精加工中，短脈寬采用正極性加工；粗加工中，長脈寬采用負極性加工；12/13/202279第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素iii極性4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正、負極都存在單個脈沖的蝕除量與單個脈沖能量和脈沖頻率在一定范圍內(nèi)的正比關(guān)系；脈沖能量與脈沖寬度II提高脈沖頻率；增加單個脈沖能量（平均放電電流、脈沖寬度）；ii提高電蝕量和生產(chǎn)頻率的途徑：實際生產(chǎn)中，要考慮因素間的制約和對其他工藝參數(shù)的影響；12/13/202280第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i正、負極4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i工作液的作用：工作液對電蝕量的影響III形成火花放電擊穿通道，放電結(jié)束后迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài)；對放電通道產(chǎn)生壓縮作用；ii粗加工采用介電性能好、粘度較大、燃點較高的全損耗系統(tǒng)用油；幫助電蝕產(chǎn)物的拋出和排除；冷卻工具和工件；iii精加工選用粘度小、滲透性好的煤油；12/13/202281第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律1影響電蝕量的基本因素i工作液的4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度i提高脈沖頻率加工速度I加工速度——單位時間內(nèi)工件的電蝕量；損耗速度——單位時間內(nèi)工具的電蝕量；一般采用體積速度來表示：縮小脈沖停歇時間；壓榨脈沖寬度；頻率過高，使加工區(qū)工作液來不及消電離、排除電蝕產(chǎn)物及氣泡來恢復(fù)介電性能，以致形成破壞性的穩(wěn)定電弧放電，使電火花加工過程不能正常進行；12/13/202282第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度ii增加單個脈沖能量加工速度I加大脈沖電流和增加脈沖寬度；脈沖能量增加會使表面粗糙度變壞和降低加工精度；一般只適用于粗加工和半精加工；iii提高工藝系數(shù)K合理選用電極材料、電參數(shù)和工作液；改善工作液的循環(huán)過濾方式；12/13/202283第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度i正確選擇極性工具相對損耗：II正極性加工，電極的相對損耗都難低于10%；脈寬小于15μs的窄脈寬范圍內(nèi)，正極性加工的工具電極相對損耗比負極性加工?。?2/13/202284第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度工具相對損耗：II當采用負極性加工時，黑膜對電極起到保護和補償作用；ii利用鍍覆效應(yīng)帶負電荷的碳膠團在電場的作用下，向正極移動并吸附在正極表面；當溫度合適，一定時間后能形成一定厚度的化學(xué)吸附膜（黑膜）；當峰值電流和脈沖間隔一定時，黑膜厚度隨脈寬的增加而增厚，當峰值電流和脈沖寬度一定時，黑膜厚度隨脈沖間隔的增大而減薄；12/13/202285第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度iii利用傳熱效應(yīng)工具相對損耗：II電極表面放電點的瞬時溫度不僅與瞬時放電的總熱量有關(guān)，而且與放電通道的截面積和電極材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)；在放電初期限制脈沖電流的增長率對降低電極損耗有利；導(dǎo)熱作用使電極表面溫度較低而減少損耗；12/13/202286第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗速度iv利用沉積效應(yīng)工具相對損耗：II采用水基工作液時，放電加工過程中將產(chǎn)生電化學(xué)陽極溶解和陰極沉積反應(yīng)；應(yīng)采用正極加工；銅碳、銅鎢、銀鎢合金等導(dǎo)熱好、熔點高、電極損耗小，故用在精密加工中；v選用合適的材料銅熔點較低，導(dǎo)熱性好，損耗較少，能制成各種精密、復(fù)雜的電極，常用作中、小型型腔加工用的電極；石墨電極熱化學(xué)性好，在長脈沖粗加工中時可以吸附游離碳來補充損耗12/13/202287第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律2電火花加工的加工速度和工具損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素i實際加工中，放電間隙是變化的而無法通過補償控制精度；放電間隙的大小及其一致性Iii棱角部分電場分布不均，間隙越大，影響越嚴重；iii加工中應(yīng)該采用較弱小的加工標準，縮小放電間隙；iv使加工過程穩(wěn)定；12/13/202288第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素i實際加4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素電極損耗II二次放電III以加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等的介入而再次進行的非正常的放電。在加工深度方向產(chǎn)生斜度和加工棱角、棱邊變鈍；12/13/202289第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律3影響加工精度的主要因素電極損耗4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面粗糙度I表面粗糙度與加工速度之間存在矛盾；i表面的潤滑性能和耐磨損性能比機械加工表面好；iii在相同能量下加工，熔點高的材料比熔點低的材料的表面粗糙度好；iv精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響工件的表面粗糙度；ii單個脈沖能量對工件表面粗糙度影響最大；12/13/202290第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面粗糙度4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層II位于工件表面的最上層，由放電時產(chǎn)生的瞬時高溫熔化而滯留下來，與基體金屬完全不一樣；i熔化層：與基體金屬完全不一樣，是一種樹枝狀的淬火鑄態(tài)組織，與內(nèi)層的結(jié)合不牢固；熔化層中有滲碳、滲金屬、氣孔及其他夾雜物；熔化層的厚度隨脈沖能量的增大而變厚；12/13/202291第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層II介于熔化層和基體之間；ii熱影響層：受到高溫的影響，材料的金相組織發(fā)生變化，和基體之間沒有明顯的界限；淬火鋼：熱影響層包括再淬火區(qū)、高溫回火區(qū)和低溫回火區(qū)；未淬火鋼：熱影響層主要是淬火區(qū)，熱影響層比淬火鋼??；不同金屬材料的熱影響層金相組織結(jié)構(gòu)不同；12/13/202292第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層II表面受到高溫作用并迅速冷卻而產(chǎn)生拉應(yīng)力，可能形成顯微裂紋；iii顯微裂紋：一般僅出現(xiàn)在熔化層，脈沖能量很大時有可能出現(xiàn)在熱影響層；脈沖能量越大，裂紋越寬，延伸也越深；不同材料對顯微裂紋的敏感性不同，硬脆材料容易產(chǎn)生裂紋；工件預(yù)熱處理也影響裂紋的產(chǎn)生，淬火材料易產(chǎn)生裂紋；12/13/202293第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面變質(zhì)層4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性能III一般硬度比較高，耐磨性好；i顯微硬度及耐磨性：對于滾動摩擦，在干摩擦狀態(tài)下，由于是交變載荷熔化層容易脫落；由于熱作用而形成殘余應(yīng)力，大部分為拉應(yīng)力；殘余應(yīng)力的大小和分布，主要和材料在加工前的熱處理狀態(tài)及加工時的脈沖能量有關(guān)；ii殘余應(yīng)力：12/13/202294第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性能III殘余拉應(yīng)力和顯微裂紋降低耐疲勞性能；iii耐疲勞性能：采用回火處理、噴丸處理等可以降低殘余應(yīng)力而提高疲勞強度；12/13/202295第4章電火花加工4.2.電火花加工的基本規(guī)律4電火花加工的表面質(zhì)量表面力學(xué)性4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床主機包括：主軸頭、床身、立柱、工作臺及工作液槽；機床主體部分：I按照機床的大小，機床整體布局可采用分離式和整體式；近年來，出現(xiàn)三軸數(shù)控和五軸數(shù)控電火花加工機床；某些機床帶有工具電極庫，可以自動更換電極；12/13/202296第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床主機包括：主軸頭、4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床最關(guān)鍵的部件，是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)，對加工工藝指標的影響極大。i對主軸頭的要求：主軸頭II結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、熱變形小、具有足夠的精度和剛度；慣性小、靈敏度好、能承受一定負載；ii主軸頭的組成：進給系統(tǒng)、導(dǎo)向防扭機構(gòu)、電極裝夾及調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)；我國多采用液壓主軸頭；12/13/202297第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床最關(guān)鍵的部件，是自4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床iii液壓主軸頭：主軸頭II油缸固定，活塞連同主軸上下移動：結(jié)構(gòu)簡單、剛性差、主軸導(dǎo)向部分為滑動摩擦，靈敏度低；活塞固定，液壓缸體連同主軸上下移動：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性好，靈敏度高；12/13/202298第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床iii液壓主軸頭：4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床工具電極III工具電極的裝夾和調(diào)節(jié)常用十字鉸鏈和球面鉸鏈；工作液循環(huán)、過濾系統(tǒng)IV包括工作液、液箱、電動機、泵、過濾裝置、工作液槽、油杯、管道閥門及測量儀表；12/13/202299第4章電火花加工4.3.電火花加工機床1電火花成型加工機床工具電極III工具4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源脈沖電源的作用：把工頻交流電流轉(zhuǎn)換為一定頻率的單向脈沖電流，以提供電極放電所需要的能量；脈沖電源對電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工精度、加工過程的穩(wěn)定性和工具電極損耗等技術(shù)經(jīng)濟指標有較大影響；12/13/2022100第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源脈沖電源的作用：4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源張弛式（RC）脈沖電源I結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低；在小功率時，可以獲得很窄的脈寬和很小的單個脈沖能量，可以用作光整加工和微細加工；i優(yōu)點：電源利用效率低，不超過36%；脈沖間歇系數(shù)大，生產(chǎn)效率低；ii缺點：擊穿隨機性大，工藝參數(shù)不穩(wěn)定；放電回路存在寄生電感，有反向脈沖，工具損耗大；12/13/2022101第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源張弛式（RC）脈4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源RLC線路脈沖電源II縮短電容充電時間，提高脈沖頻率；電容上的電壓可充至高于電源電壓，提高了單個脈沖能量；i優(yōu)點：線路可靠、成本低；生產(chǎn)率低、工具損耗大；ii缺點：穩(wěn)定性差：受極間介質(zhì)、間隙、電蝕產(chǎn)物的影響，隨時有放電的可能，并容易轉(zhuǎn)為電弧放電；12/13/2022102第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源RLC線路脈沖電4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源閘流管式和電子管式脈沖電源III獨立式脈沖電源；閘流管和電子管為高阻抗開關(guān)元件，主回路常為高壓小電流，必須采用脈沖變壓器變換為大電流的低壓脈沖；由于受到末級功率管及脈沖變壓器的限制，脈沖寬度很窄，脈沖電流也不能大，能耗大；主要用于沖模類穿孔加工等精加工，不適于型腔加工；目前已被晶體管式、晶閘管式脈沖電源取代；12/13/2022103第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源閘流管式和電子管4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源晶閘管式、晶體管式脈沖電源IV晶閘管電源利用晶閘管作為開關(guān)元件獲得單向脈沖；晶閘管功率較大，用于200A以上的大功率粗加工電源；晶體管電源利用晶體管作為開關(guān)元件獲得單向脈沖；脈沖頻率高、脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)，易于實現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等；用于中、小型脈沖電源；12/13/2022104第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源晶閘管式、晶體管4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V與放電間隙并聯(lián)兩個供電回路；高壓脈沖回路：脈沖電壓較高，平均電流小，主要起擊穿間隙作用；低壓脈沖回路：脈沖電壓較低，電流比較大，起蝕除金屬的作用；高低壓復(fù)合脈沖就是在每個工作脈沖電壓上疊加一個小能量的高壓脈沖，使電極間隙先引燃在放電加工；二極管隔離高壓脈沖進入低壓回路；i高低壓復(fù)合脈沖電源12/13/2022105第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V與4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在加工電源的功率極分割出相互隔離絕緣的多個輸出極，同時供給多個回路的放電加工；不依靠增大單個脈沖能量而提高生產(chǎn)效率，不會使表面粗糙度變壞；用于大面積、多工具、多部位加工；ii多回路脈沖電源12/13/2022106第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V每個脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個脈沖能量相等；能自動保持脈沖電流寬度相等，用相同的脈沖能量加工，可以在保證一定表面粗糙度的情況下，進一步提高加工速度；利用火花擊穿信號控制電源的脈沖發(fā)生器；iii等脈沖電源12/13/2022107第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V每4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V能根據(jù)某一給定目標來連續(xù)不斷地檢測放電狀態(tài)，并與最佳模型進行比較運算，然后將其結(jié)果控制有關(guān)參數(shù)，以獲得最佳加工效果；極間放電狀態(tài)的識別與檢測；電火花加工過程的預(yù)報模型；iv自適應(yīng)控制脈沖電源建立“評價函數(shù)”；根據(jù)評價函數(shù)設(shè)計控制環(huán)節(jié)；12/13/2022108第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V能4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在一定程度上具有高頻脈沖加工表面粗糙度好和低頻脈沖加工速度高、電極損耗低的雙重優(yōu)點；梳形脈沖波大脈寬期間電壓不過零，始終加有一較低的正電壓，其作用為當采用負極性加工時，使正極工具能吸附碳膜獲得低損耗；v高頻分組和梳形波脈沖電源12/13/2022109第4章電火花加工4.3.電火花加工機床2電火花加工用脈沖電源派生脈沖電源V在4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類維持一定的放電間隙，保證電火花加工正常而穩(wěn)定的進行，以獲得較好的加工效果。作用：I12/13/2022110第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類i較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍；技術(shù)要求：IIii足夠的靈敏度和快速性；iii必要的穩(wěn)定性；iv結(jié)構(gòu)簡單可靠、維護方便；調(diào)節(jié)系統(tǒng)按執(zhí)行元件分：IIIi電液壓式；ii步進電機；iii寬調(diào)速力矩電機；iv直流伺服電機；v交流伺服電機；12/13/2022111第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成i平均值檢測法：用于張弛式脈沖電路；測量環(huán)節(jié)Iii峰值檢測法：用于獨立式脈沖電源；測量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來間接反映放電間隙的大小；檢測放電狀態(tài)更合理；12/13/2022112第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成比較環(huán)節(jié)II根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進給速度，以適應(yīng)不同加工規(guī)范；大多數(shù)比較環(huán)節(jié)包含或合并在測量環(huán)節(jié)中；放大環(huán)節(jié)III放大測量環(huán)節(jié)的信號以推動執(zhí)行元件；執(zhí)行環(huán)節(jié)IV根據(jù)控制信號及時調(diào)節(jié)工具電極的進給；機電時間盡可能小，以便能快速間隙狀態(tài)的變化；機械傳動間隙和摩擦小，減少系統(tǒng)不靈敏性；較寬的調(diào)速范圍，以適應(yīng)各種加工；12/13/2022113第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點：Ii傳動鏈短、液體基本無壓縮性，所以傳動鏈中無間隙、剛度大、不靈敏區(qū)??；ii加工速度低，所以正、反向反應(yīng)迅速；12/13/2022114第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)從放電間隙檢測出電壓信號，與給定值進行比較后輸出一個控制信號，再經(jīng)放大、傳輸給電—機械轉(zhuǎn)換器，使液壓放大器中的噴嘴擋板有一個成比例的位移，因而改變噴嘴的出油量，造成液壓缸上下油腔壓力變化，從而使主軸相應(yīng)運動；噴嘴—擋板式電液自動控制系統(tǒng)工作原理：II12/13/2022115第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)3電液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)4電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點：Ii普通直流伺服電機形式：傳動鏈長、慣性大，剛性差，靈敏度低；ii步進電機和力矩電機形式：傳動鏈短、靈敏度高、慣性小、結(jié)構(gòu)簡單；12/13/2022116第4章電火花加工4.4.電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)4電—機械式自動進給調(diào)節(jié)系4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工用工具電極對工件進行復(fù)制加工的工藝方法。i可以在淬火后進行加工，避免了熱處理變形的影響；優(yōu)點：Iii沖模的配合間隙均勻，刃口耐磨；iii不受材料硬度的限制；iv復(fù)雜凹?？刹捎谜w式，簡化了模具結(jié)構(gòu)；12/13/2022117第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工用工具電極對工件4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工凹模的尺寸精度主要靠工具電極保證；工藝方法：IIi沖頭修配法：把沖頭和電極分別用機械加工方法制成，以達到配合間隙的要求；電極材料的選擇不受電極制造方法的限制；配合間隙依靠修配的方法得到；配合間隙均勻性難控制；修配工作量大，生產(chǎn)效率低；適合于加工形狀簡單或配合間隙大的沖模；12/13/2022118第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工凹模的尺寸精度主4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIii直接配合法：直接用加長的鋼沖頭作為電極加工凹模，加工后將電極損耗部分切除；配合間隙依靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制放電間隙保證；配合間隙均勻，模具質(zhì)量高；電極材料只能采用鋼；對機床要求較高，加工控制要求較嚴；12/13/2022119第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIiii間接配合法：沖頭和電極同時加工；配合間隙依靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制放電間隙保證；配合間隙均勻，模具質(zhì)量高；電極材料只能采用鋼或鑄鐵；對機床要求較高，加工控制要求較嚴；12/13/2022120第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工藝方法：IIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi電極材料的選擇鑄鐵電極：加工容易穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、成本低；鋼電極：生產(chǎn)效率低、穩(wěn)定性差、易起弧，損耗較鑄鐵??；鋼制電極加工后表面粗糙度略好；12/13/2022121第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIii電極的設(shè)計工具電極的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一級；電極結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式和組合式；電極截面輪廓尺寸要比預(yù)定加工的型孔尺寸均勻的縮小一個加工間隙；工具電極的重心盡可能位于主軸中心；電極盡可能輕量化，以提高加工穩(wěn)定性；12/13/2022122第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIiii電極的制造先機械加工，后成型磨削或鉗工精修；直接電火花線切割；12/13/2022123第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工1沖模的電火花加工工具電極IIIi4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工盲孔加工，工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排出條件差，工具損耗后無法靠進給補償精度，金屬蝕除量大；加工變化面積大，加工中電規(guī)范調(diào)節(jié)范圍較大，電極損耗不均勻，對加工精度影響較大；12/13/2022124第4章電火花加工4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工盲孔加工，工作4.5.電火花穿孔成型加工2型腔模的電火花加工工藝方法：Ii單電極平動法：采用一個電極完成型腔的粗、半徑、精加工；首先采用低損耗的、高生產(chǎn)率的粗規(guī)范進行加工，然后利用平動頭作平面小圓運動，按照粗、半精、精加工的順序逐級改變電規(guī)范，同時加大電極的平動量，以補償前后兩個加工規(guī)范之間型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差；只需一個電極、一次裝夾定位；難以獲得高精度的型腔；數(shù)控電火花加工是利用工作臺按一定軌跡作為微量移動來修光側(cè)面；12/13/2022125第4章電