姓名:周傳浩機設09——1班 0930120133
一、電火花加工的基本原理、特點、分類及適用範圍
電火花加工自本世耙四十年代閣世以來，蓬勃發展，開闢了新的工藝領域。利用二個帶不同電荷的金屬電極簡介質擊穿時所產生的火花來代替機械切削加工，是一種新型的加工方法。介質擊穿時所產生的火花，常使金屬電極進到損耗。
把由於火花放電使金屬破壞(捐耗)的現象阱做電觸。電觸現象在日常生活中很多，如開啟或關朗電開關時有祿色火花出現;電磁繼電器的接點在陰合或斷開時也有火花甚至電弧出現。蘇聯學者拉手公重柯曹注意到氣休中乙個電極材料向另乙個電極遷移的規律是:
陽極上呈凹形，陰極上呈凸起。進一步的研究指出，置二電極於液體介質中，當電極陰作火花放電時，能在陽極匕形成和陰極形狀相同的凹穴;通過長時陰的作用後，凹穴成孔，而孔形與陰極形狀完全相同。這個現象表明了利用電觸進行導電材料加工的可能性。
後櫻研究表明，無確多硬、多韌，甚至難以用一般切創加工的導電體，都可用電火花加工，井且獲得很高的精度。
(1) 是不接觸加工
工具電極和工件之間並不直接接觸而有乙個火花放電間隙（0.1~0.01mm），間隙中充滿煤油工作液。
(2) 加工過程中沒有巨集觀切削力
火花放電時，區域性、瞬時**力的平均值很小，不足以引起工作的變形和位移。
(3) 可以「以柔克剛」
由於電火花加工直接利用電能和熱能來去除金屬材料，與工件材料的強度和硬度等關係不大，因此可以用軟的工具電極加工硬的工件，實現「以柔克剛」。
c電火花加工的分類
1）電火花穿孔成形加工
1、工具和工件間主要只有乙個相對的伺服進給運動；2、工具為成形電極、與被加工表面有相同的截面和相應的形狀；3、穿孔加工：加工各種衝模、擠壓模、粉末冶金模、各種異形孔及微孔等；4、型腔加工：加工各類型腔模及各種複雜的型腔零件；5、約佔電火花工具機總數的30％，典型工具機有d7125,d7140等電火花穿孔成形工具機。
2）電火花線切割加工
1、工具電極為順電極絲軸線垂直移動著的線狀電極；2、工具與工件在兩個水平方向同時有相對伺服進給運動； 3、切割各種衝模和具有直紋面的零件；4、下料、截割和窄縫加工； 5、約佔電火花工具機總數的60％，典型工具機有dk7725,dk7740數控電火花線切割工具機。
3）電火花內孔、外圓和成形磨削
1、工具與工件有相對的旋轉運動；2、工具與工件間有徑向和軸向的進給運動；3、加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內環、鑽套等；4、加工外圓、小模數滾刀等； 5、約佔電火花工具機總數的3％，典型工具機有d6310電火花小孔內圓磨床等。
4）電火花同步共軛迴轉加工
1、成形工具與工件均作旋轉運動，但二者角速度相等或成整數倍，相對應接近的放電點可有切向相對運動速度；2、工具相對工件可作縱、橫向進給運動；3、以同步迴轉、展成迴轉、倍角速度迴轉等不同方式，加工各種複雜型面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環規，高精度、高對稱度、表面粗糙度值小的內、外迴轉體表面等；4、約佔電火花工具機總數不足1％，典型工具機有jn-2,jn-8內外螺紋加工工具機。
5）電火花高速小孔加工
1、採用細管（>φ0.3mm）電極，管內衝入高壓水基工作液；2、細管電極旋轉；3、穿孔速度很高（30～60mm/min）； 4、線切割穿絲預孔；5、深徑比很大的小孔，如噴嘴等； 6、約佔電火花工具機總數的2％，典型工具機有d703g電火花高速小孔加工工具機。
6）電火花表面強化、刻字
1、工具在工件表面上振動，在空氣中放火花；2、工具相對工件移動； 3、模具刃口，刀、量具刃口表面強化和鍍覆；4、電火花刻字、打印記； 5、約佔電火花工具機總數的2％－1％，典型裝置有d9105電火花強化機等。
ｄ電火花加工的適用範圍
可以加工任何難加工的金屬材料和導電材料。由於加工中材料的去除是靠放電時的電、熱作用實現的，材料的課加工性主要取決於材料的導電性及其熱學效能，如熔點、沸點、比熱容、導熱係數、電阻率等，而幾乎與其力學效能（硬度、強度等）無關。這樣可以突破傳統切削加工對刀具的限制，可以實現用軟的工具加工硬韌的工件，甚至可以加工聚金剛石、立方氮化硼一類的超硬材料。
目前電極材料多採用紫銅或石墨，因此工具電極較容易加工。
可以加工形狀複雜的表面。由於可以簡單的將工具電極的形狀複製到工件上，因此特別適用於複雜表面形狀工件的加工，如發雜型腔模具加工等。數控技術的採用使得用簡單的電極加工複雜表面形狀零件成為可能。
可以加工薄壁、彈性、低剛度、細微小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。由於加工中工具電極和工件不直接接觸，沒有機械加工的切削力。因此適宜加工低剛度工件及微細加工，目前已能加工出0.
005mm的短微細軸和0.008mm的淺微細孔，以及直徑小於1mm的齒輪。在小孔方面，已加工出直徑0.
8—1mm、深500mm的小孔，也可以加工圓弧形的彎孔。
二、電火花技術在成型磨削加工中的應用
電火花加工技術是利用在液體工作介質中,工具電極與工件電極間的脈衝性火花放電產生區域性高溫對工件進行蝕除加工.它的特點是加工過程中無明顯的切削力,加工效率高,成本低,特別適用於對高硬度、易碎零件和易變形零件的加工,例如硬質合金零件、薄殼類易變形零件、紫銅和純鋁這類較軟的易變形零件等.成型磨削是利用旋轉的成型磨輪對工件進行磨削加工的方法,當前一般使用成型砂輪或成型金剛石輪進行成型模削加工,這種方法需要用金剛石修正刀具將砂輪修整成所需要的形狀,或用樹脂膠粘接、電鍍等方法製作成型金剛石磨輪,其特點是加工精度高,表面***,但成型磨輪的製作難度大、周期長、加工成本高,對於高硬度、易碎易變形型零件的成型加工比較困難.
利用計算機控制技術和電火花加工技術相結合形成的電火花數控成型磨削技術,既具有電火花加工的優點,又有成型磨削的優點,可以較好地解決成型磨削,特別是常規加工方法難以進行加工的高硬度、易變形材料的成型磨削問題[1]
1成型磨削的原理
成型磨輪工具電極在數控系統的控制下以一定的線速度旋轉,旋轉的磨輪電極與工件間加入脈衝電源,在液體工作介質中,兩電極間會產生脈衝性的火花放電,對工件進行蝕除加工,從而將工具電極的幾何形狀和精度按要求的方式複製到工件上.電火花成型磨削的關鍵技術是磨削工藝的研究以及滿足該工藝的計算機控制系統研製、成型磨輪的實時修整與補償控制、滿足電火花成型磨削工藝要求的數控電火花加工脈衝電源的研製.
1·1原理與結構
電火花成型磨削是數控技術、電火花加工技術、成型磨削技術結合的產物,因此,在結構上它具有磨削和電火花加工的特點.其簡化的結構見圖1.包括:
磨輪旋轉機構;工作台x方向的橫向進給、y方向上的縱向進給和z方向上的垂直進給機構;加工用脈衝電源接入裝置;工作介質迴圈及過濾裝置;磨輪的成型修整裝置等.在通常的磨削情況下, z軸的垂直進給和x軸的橫向進給運動的配合,可以完成較複雜成型零件的磨削加工.乙個成型零件的示意圖見圖2.
由於石墨的特性,其成型修整加工比較容易,且火花放電加工時的效能穩定,較適合電火花成型磨削.例如圖2的工件,將磨輪電極按圖2截面修整成型.磨輪以一定的線速度旋轉,工件在x方向的橫向進給和磨輪在z方向的縱向進給的配合,可以完成圖2工件的磨削.
三、微細電火花加工系統研究
1、納秒級微能脈衝電源研究
微細電火花加工所用的脈衝電源主要分為獨立式脈衝電源和非獨立式rc脈衝電源。獨立式脈衝電源具有脈衝頻率高、脈衝引數容易調節、易於實現自適應控制等優點,但它存在維持電壓的限制,難以降低單脈衝放電能量;而非獨立式rc電源雖然容易獲得超低放電能量,但其脈衝引數調節不方便,沒有消電離環節,容易發生電弧性脈衝放電現象,單脈衝能量不可控,脈衝放電能量的一致性差。通過綜合獨立式脈衝電源和非獨立式rc脈衝電源的優勢,設計開發了具有納秒級脈寬的微能脈衝電源,其原理如圖2所示,並實現了最小脈寬小於60ns的單脈衝輸出,如圖所示。
2、微細工具電極在位精密製作與精密檢測
為了實現微小零件的精密加工,必須首先實現工具電極的在位精密製作,重點是要求製作的工具電極錐度小、表面輪廓度好。這兩者是微細電火花加工中影響微細工具電極實用性的突出問題,也是影響零件加工精度的突出問題。主要原因有兩方面,一是對於新裝夾在主軸上的微細工具電極,圓柱度值較大,剛性不高,而且其軸心與主軸的旋轉中心有偏差,導致旋轉中下端會出現擺動,不僅使其等效直徑難以確定,而且容易出現明顯錐度;二是採用線電極磨削系統後,線電極絲直徑的不均勻會降低工具電極圓柱度。
這兩方面影響因素導致製作的電極達不到精密加工的要求。經過反覆實驗探索,確定了工具電極在位精密製作1-2-3工藝,即分三步製作工具電極,而每步所要求的線電極絲進給速度,工具電極進給速度,磨削深度,放電能量等眾多引數均有特殊設定,從而保證了高精度微細工具電極的在位製作精度,最終可製作出如圖4a所示的直徑為33μm的微細工具電極,長0·65mm,長徑比約20: 1。
在整個工具電極上任意選取三個相隔240μm的橫截面,測量其直徑分別為32·69μm, 33·26μm, 33·21μm,三值最大相差0·57μm。測量中應用了亞畫素影象處理演算法,如圖4b所示,使得測量值穩定在0·2個畫素範圍內波動。微細工具電極在位精密製作與精密檢測技術不僅很好的消除了母線輪廓上的凹凸現象,而且錐度也極小,達到了微小零件精密加工對微細工具電極求。
四、電火花加工技術研究的發展趨勢**
電火花加工技術是歷史最悠久的特種加工方法,在模具製造業、航空和航天、電子等眾多領域得到了廣泛的應用。對於傳統的切削加工難於勝任的超硬、耐高溫合金等難加工材料以及深孔、窄縫等形狀的加工,電火花加工技術顯示出其獨特的優勢,成為加工這些材料不可缺少的加工方法[1]。隨著科學技術的不斷發展和實際生產需要,對機械製造提出了更高的要
求:產品向小批量、多品種的柔性製造方向發展,製造精度要求越來越高,製造週期要求越來越短。由於能源和環境保護等問題,製造業還需要實現可持續發展。
在這樣的背景下,根據電火花加工本身具有的特點,認為電火花加工技術將在加工的精密性、微細化、高速化和高效率、綠色加工以及復合加工方面發展,並需要不斷開發新的電火花加工方法,拓寬電火[2]
電火花加工的精密化可以理解為兩方面的內容:一是加工尺寸上的精密性,二是加工表面質量的精密性。在電火花加工過程中,與尺寸精度有直接關係的因素是放電間隙和電極損耗。加工間隙的一致性、
定性以及電極損耗的大小直接影響電火花加工的精度。精密的電火花加工,加工過程中應保持較小的放電間隙,並使放電間隙穩定在乙個較小範圍內。而放
電間隙的調整與極間狀態密切相關,實時、準確地檢測出兩極間的放電狀態,則為調整兩極間合適的放電間隙提供了必要的條件,加工間隙的準確調整還有賴於合理的伺服控制策略等[23]。由於電火花加工狀態複雜多變,為加工狀態的檢測和放電間隙的控制增加了難度。因此,需加強電火花加工狀態的檢測、加工間隙的控制以及加工電源的穩定性等方面的研究。
實現電火花精密加工時,要採用精加工規準來完成工件的尺寸精度和表面精度。然而,電火花加工過程中,均不同程度存在工具電極損耗。雖然人們從工作液的種類、電源、控制、工作介質、電極材料等多方面對電極損耗進行了廣泛的研究,在減少電極損耗方面取得了一定的研究效果。
但是到目前為止,在精加工和微細加工中,電極損耗現象還是比較嚴重。電極損耗的存在必然對電火花加工的尺寸精度產生影響,需要對工件進行多次加工以補償由於電極損耗而造成的尺寸偏差,這樣增加了加工時間和加工成本。因此,如何降低工具電極的損耗,從而實現高速、低損耗的精密加工是電火花加工不斷追求的目標。
電火花加工工藝規範
三 碰數要求 1.碰數前先了解電極與工件的關係及加工的要求。2.碰數方法可以分為分中碰數和單邊碰數，分中碰數不需要考慮火花位，因為電極與工件中心重疊在一起，單邊碰數需要考慮火花位，從電極與工件的相對位置尺寸加火花位。3.碰數前清除電極和工件上的毛刺，將碰數面清擦乾淨，保證碰數準確。4.零件需要兩個或...
數控電火花加工教案
四川機電職業技術學院 授課教案 2016 2017 學年第 1 學期 課程模具製作實訓 班級機械工程系實訓實驗教研室 編寫教師陳雪春 年月 日 第 1 次課 一 教學課題 安全紀律教育 二 教學目的 1.了解電加工工具機及電加工原來等相關內容 2.掌握安全生產規程，養成文明生產的好習慣 三 教學重點...
電火花成型加工實驗指導書
一 實驗目的 1 了解電火花成型加工的原理 特點和應用。2 了解編制電火花成型加工程式的方法。3 了解電火花成型加工工具機的操作方法。二 實驗內容 1 講解電火花成型加工工具機的組成 原理 特點及應用。2 演示電火花成型加工工具機的加工過程。3 學生上機操作了解電火花成型加工工具機加工零件的過程。三...