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特種加工技術(shù) 第2章 電火花加工(1)韋東波 遲關(guān)心機械制造及其自動化2024/5/10 周五1第2章 電火花加工20世紀40年代，前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點腐蝕的原因時發(fā)現(xiàn)：利用工具和工件之間不斷的脈沖性火花放電產(chǎn)生的局部、瞬時的高溫把金屬蝕除下來。由于加工過程中可以看到火花，故稱電火花加工Electrical Discharge Machining(EDM)2024/5/10 周五2本章內(nèi)容2.1 電火花加工基本原理及其分類2.2 電火花加工機理2.3 電火花加工基本規(guī)律2.4 電火花加工脈沖電源2.5 電火花加工自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.6 電火花加工機床2.7 電火花穿孔成形工藝2.8 其他電火花加工第2章 電火花加工2024/5/10 周五32.1 電火花加工基本原理及其分類2.1.1 電火花加工的原理2.1.2 電火花加工的設備組成2.1.3 電火花加工的特點2.1.4 電火花加工的應用2.1.5 電火花加工工藝方法分類第2章 電火花加工2024/5/10 周五42.1.1 電火花加工的原理必要條件(1)：必須使工具和工件被加工表面之間始終保持一定的放電間隙；過大不能擊穿，過小容易短路；間隙距離：幾微米到幾百微米。第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類距離過大距離過小工件電極工件電極工具電極工具電極工件電極工具電極距離合適2024/5/10 周五52.1.1 電火花加工的原理必要條件(2)：必須是瞬時的脈沖性的放電，放電持續(xù)一段時間后，需停歇一段時間；凹坑疊加去除材料，凹坑“體積小、數(shù)量多、分布廣”要求脈沖性放電；停歇時間溫度降低避免放電集中。第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類脈沖電源電壓波形電壓時間峰值電壓脈沖寬度脈沖間隔脈沖周期工件蝕坑疊加2024/5/10 周五62.1.1 電火花加工的原理必要條件(3)：必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行；絕緣性有利于產(chǎn)生分散的脈沖性的放電液體介質(zhì)可以將放電蝕除產(chǎn)物懸浮排出且對兩極有冷卻作用氣體介質(zhì)中也可進行加工第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類工件電極工具電極電蝕產(chǎn)物排出示意圖工作液2024/5/10 周五72.1.1 電火花加工的原理加工過程描述：1.加脈沖電壓、擊穿放電、形成凹坑；2.脈沖間隔恢復絕緣、再次放電形成凹坑；3.凹坑增多并重疊、間隙增大、電極進給，得到需要的零件。第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類第一次放電ABAB第二次放電加工完成2024/5/10 周五82.1.2 電火花加工的設備組成第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類脈沖電源及檢測裝置進給裝置工具電極工作液工作液循環(huán)系統(tǒng)工件電極根據(jù)檢測信號根據(jù)檢測信號決定進給或回退決定進給或回退提供脈沖電壓提供脈沖電壓1、保持一定的放電間隙；排出蝕除物，排出蝕除物，冷卻兩極冷卻兩極2、瞬時的、脈沖性的放電，需停歇一段時間；3、一定絕緣性能的液體介質(zhì)質(zhì)中放電；2024/5/10 周五92.1.3 電火花加工的特點優(yōu)點：適合于加工很多難切削材料突破了傳統(tǒng)切削加工對刀具的限制；可加工性取決于導電性及熱學特性（電阻率、熔點、沸點、比熱、導熱性等），幾乎不受力學性能（硬度、強度等）的限制。可以加工特殊及復雜形狀的表面和零件有微觀切削力，沒有宏觀切削力。工具電極硬度要求小，制作較容易。數(shù)控技術(shù)使簡單電極加工復雜形狀可行。第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類2024/5/10 周五102.1.3 電火花加工的特點局限性：主要用于導電材料加工在一定條件下可以加工半導體和非導體材料加工速度較慢材料去除靠大量凹坑的疊加作用實現(xiàn)，所以較慢存在電極損耗在某些情況下可盡量減小第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類2024/5/10 周五112.1.4 電火花加工的應用第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類俄羅斯研制的火箭發(fā)動機的一體化轉(zhuǎn)子單元俄羅斯研制的火箭發(fā)動機的一體化轉(zhuǎn)子單元是采用電火花加工的是采用電火花加工的彎曲、狹窄、復雜的通道加工難點：1、材料硬度非常高；2、形狀復雜；2024/5/10 周五122.1.4 電火花加工的應用第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類加工難點：1、異形孔；2、窄縫的寬度只有幾十微米；3、深度和直徑的比值達到幾十。2024/5/10 周五132.1.4 電火花加工的應用應用領域：廣泛應用于機械（特別是模具制造）、航天、航空、電子、電機電器、精密機械、儀器儀表、汽車拖拉機、輕工業(yè)等行業(yè)，解決難加工材料及復雜形狀零件的加工問題。零件尺寸范圍：小到：幾個微米的小軸、細孔、窄縫大到：幾米超大型模具和零件第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類2024/5/10 周五142.1.5 電火花加工工藝方法分類按工具電極和工件相對運動的方式和用途來分：1.電火花穿孔成型加工：型腔加工，工具電極形狀與工件形狀互補，有一個或多個相對的進給運動；穿孔加工，工具電極只有一個相對的伺服進給運動。第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類2024/5/10 周五152.1.5 電火花加工工藝方法分類按工具電極和工件相對運動的方式和用途來分：2.電火花線切割加工 下料/截斷/窄縫第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類工件電極絲導向輪電火花線切割加工示意圖三軸聯(lián)動分度線切割加工扭轉(zhuǎn)四方錐臺 加工原理示意圖外形圖扭轉(zhuǎn)錐臺a)b)xy2024/5/10 周五162.1.5 電火花加工工藝方法分類按工具電極和工件相對運動的方式和用途來分：3.電火花內(nèi)孔、外圓和成型磨削4.電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類2024/5/10 周五172.1.5 電火花加工工藝方法分類按工具電極和工件相對運動的方式和用途來分：5.電火花高速小孔加工大于0.3mm細管電極6.電火花表面強化與刻字第2章 電火花加工2.1 電火花加工基本原理及其分類電火花高速小孔加工示意圖高壓工作液管電極導向器工件金屬表面電火花強化2024/5/10 周五182.2 電火花加工的機理即電火花加工的微觀過程，金屬材料究竟是怎樣被蝕除下來的。這一過程大體可分為4個階段：1.極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道2.介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹3.電極材料的拋出4.極間介質(zhì)的消電離第2章 電火花加工12342024/5/10 周五191、極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道(1)第2章 電火花加工2.2 電火花加工的機理施加電壓距離電場強度不均勻性局部場強105V/mm(100V/m)場致電子發(fā)射電子運動碰撞電離帶電粒子雪崩式增多介質(zhì)擊穿形成放電通道123425V523452024/5/10 周五201、極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道(2)放電通道的特點：放電通道的特點：建立時間：0.1s間隙電阻：幾分之一歐姆通道電流密度：103-104A/mm間隙電壓：約25V中心溫度：10000初始壓強：數(shù)十兆帕通道數(shù)量：單通道、多通道（一個脈沖多次擊穿或通道游動）第2章 電火花加工2.2 電火花加工的機理2024/5/10 周五212、介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹第2章 電火花加工2.2 電火花加工的機理電子離子高速運動產(chǎn)生動能產(chǎn)生碰撞熱能局部瞬時高溫工作液介質(zhì)氣化分解金屬材料熔化氣化產(chǎn)生爆炸特性負極正極熔化區(qū)域熔化區(qū)域氣泡放電通道2024/5/10 周五223、電極材料的拋出第2章 電火花加工2.2 電火花加工的機理膨脹產(chǎn)生氣泡金屬液體和氣體被排擠拋出液體介質(zhì)膨脹的慣性氣泡繼續(xù)擴大瞬時壓力內(nèi)部壓力驟減產(chǎn)生相對負壓金屬材料再被拋出2024/5/10 周五234、極間介質(zhì)的消電離第2章 電火花加工2.2 電火花加工的機理電蝕產(chǎn)物不及時排除熱量不及時傳出粒子自由能不易降低減少復合幾率放電通道不能順利轉(zhuǎn)移局部介質(zhì)過熱穩(wěn)定電弧放電燒傷電極降低絕緣強度2024/5/10 周五24微觀過程還需要進一步研究人們對電火花加工的微觀過程了解還很不夠：工作液成分的作用間隙介質(zhì)的擊穿放電間隙內(nèi)的狀況正負電極間能量的轉(zhuǎn)換與分配材料的拋出整個過程中的電場、磁場、熱場、流場、力場等的變化通道的結(jié)構(gòu)及其振蕩等等第2章 電火花加工2.2 電火花加工的機理2024/5/10 周五25結(jié)束2024/5/10 周五26此課件下載可自行編輯修改，供參考！感謝您的支持，我們努力做得更好！

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