电火花成型加工
第5章 电火花加工
第5章 电火花成型加工
1、碳素层的生成条件
（1）要有足够的温度 。
（2）要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物---碳 粒子。 （3）要有足够的时间，以便在表面上形成一定厚度的碳素 层。 （ 4）采用负极性加工，因为碳素层宜在阳极表面生成。 （5）必须在油类介质中加工。
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
5.3.1NH7145型数控电火花成型机用途和特点
主轴头
平动头
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
镀覆现象：
在具有一定离子导电的水介质中采用正极性加工时，会在 阴极表面撒还能够形成一层致密的电镀层的现象。
3、覆盖效应的优缺点：
在某种特定条件下由于覆盖层效应的作用，弥补了电极损 耗。如果处理不当，出现覆盖现象，将会使电极尺寸在加工 中超过了加工前的尺寸，反而破坏可加工精度。合理利用覆 盖层，有利于电极损耗。 电极低损耗加工、电极无损耗加工： 电极损耗 《 1％以下
1.为什么工具电极和工件之间必须保持合理的距离 （间隙）？【加工间隙、放电间隙】 若二电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质， 不能产生火花放电； 若二电极短路，则在二电极间没有脉冲能量的消 耗，也不可能实现电腐蚀加工；
两电极间的合理距离必须较小，但又不可短路；
若间隙过小（小于合理间隙），则会导致积炭， 甚至发生电弧。
一. 加工速度：
对电火花成型机：
是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。 （一般用体积）
vw=V/ t (mm3/min)
对电火花线切割机： 是指在单位时间内，工件被切面积。 (mm2/min)
一般情况下，生产厂家给出的是最大加工电流。
第四章 电火花成形加工
(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀 液体介质被电离、击穿，形成放电通道后， 通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒 子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的 热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高 温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温 向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始 熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属 蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所 以在观察电火花加工时，可以看到工件与工 具电极间有冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。
机床主轴头和工作台常有一些附件，如可调节工 具电极角度的夹头、平动头等。
2、脉冲电源
在电火花加工过程中，脉冲电源的作用是把工 频正弦交流电流转变成频率较高的单向脉冲电流， 向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放 电能量以蚀除金属。脉冲电源的性能直接关系到 电火花加工的加工速度、表面质量、加工精度、 工具电极损耗等工艺指标。 脉冲电源输入为 380V 、 50Hz 的交流电，其输 出应满足如下要求： (1) 要有一定的脉冲放电能量，否则不能使工件 金属液化、气化。
2) 伺服系统要求
(1) 有较广的速度调节跟踪范围； (2) 有足够的灵敏度和快速性； (3) 有较高的稳定性和抗干扰能力。 伺服进给系统种类较多，下面介绍液压 式伺服进给系统的原理，其他的伺服进给系 统可参考其他相关资料。
3) 自动进给调节系统的组成与实现
伺服进给系统
伺服进给系统测量
4) 电液压式伺服进给系统
提高能量效率
提高充放电频率 减少反冲
MOSFET脉冲电源
4、自动进给调节系统
在电火花成型加工设备中，自动进给调 节系统占有很重要的位置，它的性能直接影 响加工稳定性和加工效果。 电火花成型加工的自动进给调节系统， 主要包含伺服进给系统和参数控制系统。伺 服进给系统主要用于控制放电间隙的大小， 而参数控制系统主要用于控制电火花成型加 工中的各种电参数(如放电电流、脉冲宽度、 脉冲间隔等也叫加工电规准)，以便能够获得 最佳的加工工艺指标等。
简要叙述电火花成型加工的应用场合
简要叙述电火花成型加工的应用场合电火花成型加工是一种高精度、高效率的加工方法，主要应用于制造行业中需要高精度零件的生产过程中。
其应用场合包括但不限于以下几个方面：一、模具制造在模具制造中，电火花成型加工通常用于制作精密的模具零件，如复杂的内腔结构、细小的孔洞和凸凹不平的表面等。
这些零件通常难以通过传统机械加工方式完成，而电火花成型加工可以通过控制电极与被加工材料之间的放电过程来实现高精度的形状和尺寸。
二、航空航天在航空航天领域中，电火花成型加工主要用于制造发动机部件和涡轮叶片等高精度零件。
这些零件通常需要承受极端条件下的高温、高压和剧烈振动等环境，因此其质量和精度要求非常高。
三、汽车制造在汽车制造领域中，电火花成型加工主要用于生产发动机缸体、曲轴等复杂零件。
这些零件通常需要具备较高的精度和表面质量，以确保汽车发动机的性能和寿命。
四、医疗器械在医疗器械制造领域中，电火花成型加工通常用于制造各种精密零件，如人工关节、牙科种植体等。
这些零件需要具备高度的精度和表面质量，以确保其安全性和可靠性。
五、电子制造在电子制造领域中，电火花成型加工主要用于生产各种微型零件，如电子元器件、集成电路等。
这些零件通常需要非常高的精度和表面质量，以确保其正常运行和可靠性。
综上所述，电火花成型加工在制造行业中有着广泛的应用场合，并且随着技术的不断发展和创新，其应用范围还将不断扩大。
下面将从原理、设备、工艺流程等方面详细介绍电火花成型加工的应用。
一、原理电火花成型加工是一种利用脉冲放电来切割金属材料的方法。
在该过程中，通过控制脉冲放电过程中的电极形状和放电参数，可以在被加工材料表面上形成微小的放电坑，从而实现对材料的精密切割。
二、设备电火花成型加工设备通常包括控制系统、电极系统和工作台等部分。
其中，控制系统主要负责控制放电参数和放电过程中的各种操作，如脉冲宽度、脉冲频率、放电时间等；电极系统则用于产生放电，并通过控制其形状和位置来实现对被加工材料的切割；工作台则用于固定被加工材料并控制其移动。
电火花成形加工的原理与必要条件
电火花成形加工的原理与必要条件一、引言电火花成形加工是一种常用于金属材料加工的非传统加工方法，它通过电火花放电来加工工件表面，从而得到所需形状和尺寸的加工件。
本文将介绍电火花成形加工的原理和必要条件。
二、原理电火花成形加工的原理是利用电火花放电的高温、高压和高速烧蚀工件表面，使工件表面产生微小的熔融和蒸发，并通过冷却剂将熔融的材料冷却成形，最终得到所需形状和尺寸的加工件。
具体来说，电火花成形加工包括以下几个步骤：1. 电极接触：将电极和工件表面接触，并保持一定的压力，以确保电流能够正常流动。
2. 放电击穿：通过施加一定的电压，使电流通过电极和工件之间的间隙，形成电火花放电。
3. 烧蚀剥离：电火花放电时，电极和工件表面的金属材料会瞬间熔化和蒸发，形成微小的烧蚀坑，并冲击周围的材料，使其脱落。
4. 冷却成形：通过喷射冷却剂，将熔融的材料迅速冷却成形，形成所需的加工形状。
三、必要条件要进行电火花成形加工，需要满足以下几个必要条件：1. 电源系统：提供稳定的电流和电压，以保证电火花放电的正常进行。
通常使用直流电源或脉冲电源。
2. 控制系统：控制电火花放电的频率、时间和电流大小等参数，以实现所需的加工效果。
控制系统通常由计算机和数控装置组成。
3. 电极系统：电极是电火花成形的关键部件，它需要具有良好的导电性和耐热性。
常见的电极材料有铜、铜合金和钼等。
4. 冷却系统：冷却系统用于对工件和电极进行冷却，以防止过热和损坏。
常见的冷却方法有喷水冷却和气体冷却等。
5. 工作液：工作液用于清洗和冷却工件表面，以去除烧蚀产物和保持加工质量。
常用的工作液有去离子水、石油和酒精等。
6. 工件材料：电火花成形适用于导电性材料，如金属材料、合金材料和陶瓷材料等。
不同材料的加工难度和效果也有所差异。
7. 加工环境：电火花成形需要在一定的环境条件下进行，如温度、湿度和气压等。
不同的材料和加工要求可能需要不同的环境条件。
四、总结电火花成形加工是一种利用电火花放电来加工金属材料的非传统加工方法。
第二章 电火花加工
2.2电火花加工的机理
• 3热膨胀:
–放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞， 动能转化成热能，在两极之间沿通道形成一 个高达1000～1200℃的瞬时高温热源，在热 源作用区的电极和工件表面金属会很快熔化， 甚至气化 –周围的工作液除一部分气化外，另一部分被 高温分解为游离的碳黑和H2、C2H2 、C2H4、 CnH2n等气体（使工作液变黑，在极间冒出小 气泡）
•脉冲电源参数：
–脉冲宽度ti :放电延续时间，ti应小于0.001s，以使放电气化产
生的热量不会传导扩散到其它部位，只是在极小范围内使金属局部 熔化，直至气化
–脉冲间隔t0 :相邻脉冲之间的间隙时间，使放电介质有足够的时
间恢复绝缘状态（称为消电离）
–脉冲周期T=ti+t0； –峰值电压:工件和电极间隙开路时电极间的最高电压ui –峰值电流:工件和电极间隙火花放电时脉冲电流瞬间的最大值i
–电极材料不必比工件材料硬，不存在机械加工时由于刀具 硬度而无法加工的问题
• 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过 程自动控制 • 5）只能加工导电材料 • 6）加工速度慢 • 7）电极有损耗
四、电火花加工方法分类
• 表2-1
2.2电火花加工的机理
• 包括：电离、放电、热膨胀、抛出金属和 消电离等几个连续的阶段
–煤油工作液，为避免起火可采用燃点较高的机油或煤油 与机油的混合物 –水基工作液，可大幅度提高粗加工效率
三、电火花成型加工的特点及应用
• 1）可加工用机械加工方法难于或无法加工的材料
–如淬火钢、硬质合金钢、耐热合金钢等
• 2）可加工小孔、深孔、窄缝零件
模具成型表面的电火花加工
冲压模具的电火花加工
冲压模具的电火花加工主要用于制造具有高精度和复杂结构的冲压模具。通过电火花加工，可以快速、准确地制造出冲压模 具的凹模和凸模等部位，提高冲压件的质量和生产效率。
电火花加工冲压模具时，需要选择合适的电极材料和加工参数，以确保模具的表面质量和加工效率。同时，还需要注意防止 电极损耗和热影响区对模具精度的影响。
02
根据模具的使用要求和加工难度 ，选择合适的模具材料，如硬质 合金、高速钢等。
电火花加工设备的选择
根据加工需求选择合适的电火花加工 设备，包括电火花成型机、电火花线 切割机等。
考虑设备的加工精度、加工效率、稳 定性和可靠性等方面，以确保加工质 量和效率。
电火花加工工艺参数的确定
工艺参数的确定是电火花加工过程中的关键环节，包括电极 材料、电极尺寸、工作液种类和压力等。
对于一些硬、脆、韧性等难加工材料， 如淬火钢、硬质合金等，电火花加工 能够实现高效、高精度的加工。
精密零件加工
对于一些形状复杂、精度要求高的零 件，如涡轮叶片、精密齿轮等，电火 花加工是一种有效的加工方法。
02
模具成型表面的电火花加 工技术
模具材料的选取
01
模具材料应具备高硬度、高耐磨 性和高耐热性等特点，以确保加 工表面的质量和精度。
根据模具材料和加工要求，调整工艺参数，以获得最佳的加 工效果。
电火花加工的优点与局限性
电火花加工具有高精度、高效率和高柔性的优点，能够加工各种硬、脆、软等材 料。
局限性包括加工过程中会产生大量的废屑和烟尘，需要采取相应的环保措施，同 时加工成本相对较高。
03
电火花加工在模具成型表 面的应用实例
注塑模具的电火花加工
04
电火花成型加工机床操作规程（3篇）
电火花成型加工机床操作规程1. 机床操作规范1.1 准备工作操作人员必须戴好个人防护用具，如安全帽、护目镜、防护手套等。
检查机床是否处于正常工作状态，包括电源接线是否牢固、冷却液是否充足等。
确保机床工作区域干燥整洁，防止因杂物滑倒等意外事故发生。
对待电火花成型加工机床必须保持专注，不得带有酒精等影响工作状态的物质。
1.2 操作须知操作人员必须熟悉机床的操作原理和各个功能按钮的作用，不能进行未经许可的调试和尝试操作。
在操作过程中，应严格按照操作手册的要求进行操作，不得随意改动设定参数。
在开机前，操作人员应确认机床周围区域没有任何异物，以免干扰正常工作。
严禁未经许可的人员擅自进入机床工作区域，以确保操作人员的安全。
1.3 机床开机操作在开机前，操作人员应确保机床电源接线牢固，电源开关处于关闭状态。
打开机床电源开关，待机床系统自检完成后，按照操作手册要求进行操作。
在开机过程中，操作人员应密切关注机床运行状态，确保机床正常启动。
1.4 加工前的准备在进行电火花成型加工之前，操作人员应先进行加工前的准备。
制定加工方案，包括所需的工艺参数、所用电极和工件材料等。
对工艺参数进行设置和调整，确保它们符合加工要求。
安装并调整好电极夹具，确保电极夹具与工件之间保持适当的距离。
清洁并涂上导电液体的电极，并紧固在电极夹具上。
2. 机床操作流程2.1 加工操作对于每个加工任务，应按照以下步骤进行操作：操作人员应根据加工要求设置好各项参数并调整机床工作方式。
将加工工件放置在机床工作平台上，并通过机床控制面板进行定位和对称调整。
根据工艺要求选择合适的电极，并将其固定在电极夹具上。
开始加工前，在机床上设置好加工路径和加工深度。
启动机床，开始进行电火花成型加工。
注意观察加工过程中的电极磨损情况，及时更换磨损严重的电极。
加工完成后，停止机床工作，关闭电源开关。
2.2 保养与维护每次操作结束后，操作人员应对机床进行清洁，并保养机床的各个部件。
电火花成形加工原理、特点和影响加工因素
电火花加工一、概述二、电火花成形加工1.电火花加工机床常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个部分组成。
（1）机床主体：包括床身、工作台、立柱、主轴头及润滑系统。
用于夹持工具电极及支承工件，保证它们的相对位置，并实现电极在加工过程中的稳定进给运动。
（1）脉冲电源：把工频的交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流。
（2）伺服进给系统：使主轴作伺服运动。
（3）工作液循环过滤系统：提供清洁的、有一定压力的工作2．电火花成形加工的原理电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
要达到这一目的，必须创造下列条件：（1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。
一般为0.01～0.1mm左右。
（2）脉冲波形是单向的，如图所示。
（3）放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。
（4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化或气化。
如图，自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。
脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上。
当电压升高到间隙中介质的击穿电压时，会使介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。
瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。
一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。
此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复上述放电过程。
多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成极性效应（1）什么是极性效应？在脉冲放电过程中，工件和电极都要受到电腐蚀。
但正、负两极的蚀除速度不同，这种两极蚀除速度不同的现象称为极性效应。
（2）为什么会有极性效应？产生极性效应的基本原因是由于电子的质量小，其惯性也小，在电场力作用下容易在短时间内获得较大的运动速度，即使采用较短的脉冲进行加工也能大量、迅速地到达阳极，轰击阳极表面。
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2．电火花成形加工液的种类和质量变化 （1）水基及一般矿物油型电火花成形加工液 以煤油为代表的矿物油已逐渐被专用的矿物油型电火 花成形加工液所代替。 （2）合成型（或半合成型）电火花成形加工液 优点：颜色水白透亮，几乎没有异味。 缺点：不含芳烃，加工速度稍低于矿物油型加工液。
（3）高速合成型电火花成形加工液 优点：提高电蚀速度、冷却效率，也提高了加工速度。
任务２ 电火花成型机床的基本操作
1．认识电火花成形加工机床的机构。 完成电火花成形机床的开机和关机、调整工作台、控 制工作液等基本操作。
电火花成形机床
一、数控电火花成形加工机床的组成
电火花成形机床的设备组成
1．控制系统 控制系统主要由脉冲电源、 可编程控制器、控制面板、显 示器等组成。
控制系统
2．伺服进给系统
主轴向下移 动按钮
加工放电暂 停按钮
4．练习用手动盒（左图）操 作机床
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 5．练习用横向及纵向手轮调整工件与电极的相对位置
用横向手轮调整工件的位置
用纵向手轮调整工件位置
6．练习调整冲油阀、抽油阀、液面高度控制阀及卸油阀的 使用与调整。
打开进液阀
调节冲液阀
7．关机时，按下停止按钮，计算机延时供电约10秒以 便自动退出系统，然后断电。按下面板上红色急停按钮，关 闭总电源。
1．打开电源总开关（图左），将红色急停按扭旋开并 拔出（图右）。
打开机床总开关
旋开并拔出急停按扭
电火花成形机床开机操作演示
接触感知报警 开关
主轴向上移动 按钮
加工放电启动按 钮
主轴上下速度 调节按钮
3．开机后，如果各项准备工 作均已完成，并且已设置好各项加 工参数，显示屏幕即进入正常加工 画面，即可进行加工。
缺点：添加剂成本高，工艺不易掌握，容易引起电 弧现象。
三、电火花成形加工机床的日常维护及保养
1．根据加工要求选择冲液、抽液方式，并合理设置工作 液压力，严格控制工作液高度。
冲油阀1
冲油阀2
抽油阀 卸油阀
液面高度调节阀
工作液控制阀
2．注意检查工作液系统过滤器的滤芯。 3．检查电火花成形机床润滑油是否充足，管路有无堵塞， 对于采用易燃类型的工作液，使用中要注意防火。
润滑油箱
机床润滑油箱位置
电火花机床手工灭火
4．定期擦拭机床外表，定期检查电气柜及其进出线有无粉 尘并注意清洁。
5．定期检查电器柜内强电盘、伺服单元、主轴单元是否有 粉尘并注意清洁。
6．定期检查电火花成形机床主轴风扇工作情况，是否有杂 物并注意清除。
7．定期检查电火花成形机床强电盘上的继电器动作是否正 常，放电电容、放电电阻是否正常。
1．简述电火花成形加工的特点。
2．为什么电火花成形加工时必须保持工具电极 和工件之间有一定的放电间隙？
3．简述伺服进给系统的组成及作用。
4．简述对电火花成形加工液的主要要求。
主要由自动进给调节 装置、导向装置、锁紧电 极、电极调向装置、输液、 出液装置等组成 。
伺服进给系统
3．工作液循环系统
工作液循环系统
4．床身和立柱
床身
立柱
5．灭火系统
电火花成形加工机床自动灭火装置
二、电火花成形加工工作液的选择
1．对电火花成形加工液的主要要求 （1）低黏度。 （2）高闪点、高沸点。 （3）绝缘性好。 （4）无毒。 （5）对加工条件不污染，不腐蚀。 （6）抗氧化性能好，寿命长。 （7）价格相对较便宜。