特种加工

❖ （２）必须采用脉冲电源。
❖ 因火花放电必须是瞬时的脉冲放电，放电延 续一段时间（通常10-7～10-8s）后，需停歇 一段时间。
❖ （３）必须在有一定绝缘性能的流动的工作 液中进行火花放电.
❖ 这有利于产生脉冲性火花放电，并排除放电 间隙中的电蚀物，以免间隙中电蚀产物过多 而引起已加工过的侧表面间“二次放电”， 影响加工精度，还可以对电极及工件表面起 较好的冷却作用。
流动的工作液流带走。
同时，总能量的一小部分也释放到工
1-工件 2-脉冲电源 3-自动进给调节装置 具电极上形成一定的工具损耗。
4-工具 5-工作液 6-过滤器
7-工作液泵
8-被蚀除的材料
电火花加工应具备如下条件：
❖ （１）工具电极和工件电极之间必须保持一定的间 隙。
❖ 这可由自动进给调节装置调节。间隙可在几微米至 几百微米之间，间隙过大极间电压不能击穿两极间 介质而不能产生火花放电，间隙过小则会引起拉弧 烧伤或短路。
脉冲电压加到两极之间，在工具电极
向工件电极运动中，将极间最近点的
液体介质击穿，形成火花放电。由于
放电通道截面积很小，通道中的瞬时
高温使材料熔化和气化。单个脉冲能
使工件表面形成微小凹坑，而无数个
脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。
随着工具电极不断地向工件作进给运
动，工具电极的形状便被复制在工件
上。
加工过程中所产生的金属微粒，则被
❖ 损耗速度：单位时间内工具的电蚀量
（１）加工速度
vP qP / t kP wM f
❖ qp--正极的总蚀除量； ❖ kp--工艺系数（与电极材料、脉冲参数和工作液有关）； ❖ wM--单个脉冲能量； ❖ f --脉冲频率；
❖ t--加工时间；
❖ vp--正极蚀除速度。 ❖ φ——有效脉冲利用率，%；
性能不好，价格较贵，一般仅用于线切割。 ❖ 石墨：用于型腔加工 ❖ 铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料：导热性好，熔
点高，电极损耗少，价格较贵、制造成型困难，通 常只用于精密电火花加工。
2．影响加工精度的主要因素
❖ （１）放电间隙的大小和一致性 ❖ （２）工具电极的损耗及“二次放电”
❖ 二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等 的介入而再次进行的非正常放电。
提高加工速度途径
❖ １）提高脉冲频率： 缩小脉冲停歇时间或压窄脉 冲宽度。
❖ ２）增加单个脉冲能量： 加大脉冲电流或增加脉 冲宽度，但会影响表面质量和加工精度，通常只用 于粗、半精加工之中。
❖ ３）提高工艺参数 ：如合理选用电极材料、工作 液及放电参数，改善工作液循环过滤方式等，来有 效地提高脉冲利用率，以达到提高工艺参数的目的。
采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上连续进行粗、半 精和精加工。 ❖ （５）通常效率低于切削加工，可先用切削加工粗加工， 再用电火花精加工。 ❖ （６）放电过程中有一部分能量消耗于工具电极而导致工 具电极消耗，对成形精度有一定影响。
三、电火花加工的基本工艺规律
1．加工速度和工具损耗速度
❖ 加工速度：单位时间内工件的电蚀量，即生 产率；
第一节 电火花加工
一、电火花加工的原理
❖ 电火花加工（electrical discharge machining, EDM） （放电加工或电蚀加工）：
❖ 利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的 高温来熔蚀材料。
工具和工件与电源的两极相接，均浸
在有一定绝缘度的流体介质（通常用
煤油或矿物油）中。
❖ 3）在切削加工中，工具与工件不受切削力的作用。
特种加工的分类
❖ 1）电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火 花线切割加工、电子束加工和等离子束加工。
❖ 2）电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀 加工。
❖ 3）化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨。 ❖ 4）声能与机械能作用方式有：超声波加工 ❖ 5）光能与热能作用方式有：激光加工。 ❖ 6）电能与机械能作用方式有：离子束加工。 ❖ 7）液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。
vN / v 100%
降低工具电极的相对损耗途径：
❖ １）极性效应 ❖ ２）覆盖效应：黑膜只能在正极表面形成，
因此须采用负极性加工 ❖ ３）传热效应 ❖ 4）沉积效应 ❖ 5）选择合适的工具电极材料
工具电极材料
❖ 铜：制成各种精密复杂电极，可用于中小型腔加工 ❖ 钨、钼：熔点和沸点较高、损耗少，但其机械加工
❖ 二次放电主要是在加工深度方向的侧面产生 斜度和使加工棱角边变钝。
图3-4 加工斜度的产生 a)工具损耗产生加工斜度 b)轮廓对比图
❖ ４）正确选择工件的极性： 窄脉冲加工选用正极 性加工（工件接脉冲电源的正极），而采用宽脉冲 加工时，采用负极性加工（工件接电源的负极）。
（２）工具的相对损耗
❖ 加工中衡量工具电极是否耐损耗，不仅要看 工具损耗速度，还要看同时能达到的加工速 度，所以采用相对损耗（损耗比）作为衡量 工具电极耐损耗之指标。
❖ 由于工件不断被蚀除，工具电极也有一定的损耗， 间隙将不断扩大。这就要求工具不但要随着工件材 料的不断蚀除而进给，形成工件要求的尺寸和形状， 而且还要不断地调节进给速度，有时甚至要停止进 给或回退以保持恰当的放电间隙。
❖ 由于放电间隙很小，且位于工作液中无法观察和直 接测量，因此必须要有自动进给调节系统来保持恰 当的放电间隙。
二、电火花加工的特点
❖ （１）可加工难切削加工的导电材料，如淬火钢、硬质合 金、不锈钢、工业纯铁等。
❖ （２）工具的硬度可以低于被加工材料的硬度。 ❖ （３）加工时无显著机械切削力，有利于小孔、窄槽、型
孔、曲线孔及薄壁零件加工，也适合于精密细微加工。 ❖ （４）脉冲参数可任意调节，加工中只要更换工具电极或
❖ 特种加工就是当传统切削加工方法对产品 （或材料）无法实施或保证不了规定的精度 要求时而应用物理的（力、热、声、光、电） 或化学的方法进行加工的手段。
特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：
❖ 1）用机械能以外的求。
❖ 2）打破传统的硬刀具加工软材料的规律，刀具硬 度可低于被加工材料的硬度，可谓“以柔克刚”。