电火花加工的物理本质及特点
电火花加工原理和特点
电火花加工原理和特点电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。
1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。
最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。
50年代初，改进为电阻-电感-电容等回路。
同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。
随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。
60年代中期，出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。
到70年代，出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。
在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。
进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。
通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。
在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。
这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。
这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。
电火花加工的基本原理基本特点和用途
电火花加工的基本原理、基本特点和用途1. 简介电火花加工是一种利用脉冲电流在工件表面产生电火花放电，通过放电产生的高温和高压力，将工件上的材料剥离或融化的先进加工技术。
2. 基本原理电火花加工的基本原理是利用电火花放电形成的高温、高速电浆等物理效应，在工件表面加工上形成微小的卸载和击打，从而使表面材料脱落或产生微小的坑洞等效果。
其原理可以概括为以下几个步骤：•通过电极间的电解质液形成电晕放电。
•电火花发生时，加工电极上的放电区内产生极高温度和压力。
•高温和高压力使材料表面受到局部熔融、汽化和剥落等作用。
•下一个脉冲的放电击打在已剥落的材料表面，进一步清除表面氧化物。
3. 基本特点电火花加工具有以下基本特点：3.1 非接触加工电火花加工是一种非物理接触的加工方式，电极不直接接触工件表面，避免了因接触而带来的磨损、变形等问题。
因此，适用于对硬度较高的材料进行加工，如淬火钢、硬质合金等。
3.2 微细加工能力电火花加工可以在微小的加工区域内进行精密加工，最小加工尺寸可以达到几个微米甚至更小。
这使得电火花加工在制造微型零部件、精密模具等领域有广泛的应用。
3.3 高表面质量由于电火花加工不涉及机械接触，因此能够在工件表面获得较高的加工质量。
通常情况下，电火花加工的表面粗糙度可以控制在Ra 0.2微米左右。
3.4 加工硬材料能力电火花加工不受工件材料硬度的限制，可以加工各种硬度的金属和非金属材料，包括硬质合金、不锈钢、陶瓷等。
4. 应用领域电火花加工在现代制造领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：4.1 模具制造电火花加工在模具制造中被广泛应用。
模具是制造业中不可或缺的工具，而电火花加工可以在制造过程中加工出高精度、高质量的模具零件，满足各种复杂形状的需求。
4.2 零部件制造电火花加工可以用于制造各种微型零部件，例如发动机喷油嘴、微机械零件等。
其微细加工能力和高表面质量使其成为制造微型零部件的理想选择。
4.3 表面处理电火花加工可以用于对金属表面进行清洁、修复和改性处理。
电火花加工的机理、特点及分类
二、电火花加工的特点及分类
➢1.电火花加工的特点 ➢2.电火花加工工艺方法分类 ➢3.电火花穿孔成形加工
➢1.电火花加工的特点
✓1)适用的材料范围广。 ✓2)适于加工特殊及复杂形状的零件。 ✓3)脉冲参数可以在一个较大的范围内调节，可以在同一台机 床上连续进行粗、半精及精加工。 ✓4)直接利用电能进行加工，便于实现自动化。
(3)分解电极法
分解电极法是单电极平动加工法和多电极更换加工法的综合 应用。根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔和副型腔 电极分别制造。
2.型腔模加工用工具电极
(1)电极材料的选择 (2)电极的设计 (3)排气孔和冲油孔设计
(1)电极材料的选择
１)不容易产生电弧，在较困难的条件下也能稳定地加工； ２)精加工比石墨电极损耗小； ３)采用精微加工能获得很高的表面粗糙度； ４)经锻造后还可做其他型腔加工用的电极，材料利用率高。
(2)电极的设计
与主轴头进给方向垂直的电极尺寸称为水平尺寸(图5-8) ，可用下式确定
(4-11)
(２)电极的设计
(5-10)
2.工具电极
(1)电极材料的选择 凸模一般选优质高碳钢T8A、T10A或铬钢 Cr12、GCr15以及硬质合金等。 (2)电极的设计 由于凹模的精度主要决定于工具电极的精度， 因而对它有较为严格的要求，要求工具电极的尺寸精度和表面 粗糙度比凹模高一级，一般精度不低于IT7，表面粗糙度小于Ra 1.25μm，且直线度、平面度和平行度在100mm长度上不大于0.0 1mm。 (3)电极的制造 冲模电极的制造，一般先经普通机械加工，然 后成形磨削。
2.工具电极
3.工件的准备
电火花加工前，工件(凹模)型孔部分要加工预孔，并留适当的 电火花加工余量。余量的大小应能补偿电火花加工的定位、找 正误差及机械加工误差。
电火花加工的基本原理、特点和适用范围
电火花加工的基本原理、特点和适用范围1、电火花加工的基本原理：基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电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。
2、电火花加工的特点：（1）电火花加工属不接触加工。
（2）加工过程中没有宏观切削力。
（3）易于实现加工过程自动化。
3、电火花加工的适用范围（1）适合于难切削材料的加工（2）可以加工特殊的零件（3）可以加工复杂形状的零件（4）可以改进结构设计，改善结构的工艺性4、电火花加工的局限性（1）只能用于加工金属等导电材料（2）加工速度一般较慢（3）存在电极损耗（4）最小角部半径有限制电火花线切割加工的基本原理和特点1、电火花线切割加工的基本原理：利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极(接高频脉冲电源的负极)，对工件(接高频脉冲电源的正极)进行脉冲火花放电、切割成形。
根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为两大类：（1）高速走丝电火花线切割机床（快走丝）（2）低速走丝电火花线切割机床（慢走丝）2、电火花线切割加工的工艺特点（了解）数控电火花加工机床电火花加工机床及其组成1、国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与参数1985年起国家把电火花穿孔成形加工机床定名为D7l系列，其型号表示方法如下：2、数控电火花穿孔、成形加工机床的组成：包括（1）主机、（2）电源箱、（3）工作液循环过滤系统、（4）伺服进给系统。
数控电火花穿孔成形加工机床的机械装置1、HCD300K电火花加工机床简介2、数控电火花穿孔成形加工机床的主要机械装置数控电火花线切割机床组成：床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。
数控电火花线切割机床的型号与参数1、电火花线切割机床的型号与参数数控电火花线切割机床型号表示方法如下：例如：DK7725表示工作台横向行程为250mm的数控电火花线切割机床。
2、数控电火花线切割机床的主要技术参数包括：1）工作台行程(纵向行程×横向行程)；2）最大切割厚度；3）加工表面粗糙度；4）加工精度；5）切割速度；6）数控系统的控制功能等。
电火花加工的基本原理和优缺点
电火花加工的基本原理和优缺点前言电火花加工是一种常用于制造业的先进加工技术，它可以精确地切割金属材料，实现复杂零件的加工。
本文将介绍电火花加工的基本原理以及其优缺点。
一、电火花加工的基本原理电火花加工是利用脉冲电火花在工件与电极之间产生放电，瞬时高温点熔化工件，通过去除熔融金属颗粒来完成加工的一种技术。
其基本原理如下：1.电极和工件的导电性：电火花加工中，工件材料和电极都需要具备良好的导电性。
工件通常是金属材料，而电极则通常选择铜或铜合金制成。
2.电火花放电：通过控制电极与工件之间的放电间隙和电气参数，使用脉冲电源施加高压电流至电极，产生强大的电场。
当电场强度超过工作介质的击穿电场强度时，电极和工件之间产生放电，形成电火花。
3.电火花的热效应：电火花的放电会使介质发生局部熔化，形成高温熔融的电火花区。
高温电火花区对工件表面进行剥蚀，并将熔融金属颗粒击碎，从而实现加工。
4.工作液的冷却和清洗：为了稳定电火花放电的过程，防止电极和工件过热，电火花加工通常需要使用工作液进行冷却和清洗。
工作液不仅能降低电极和工件的温度，还可以冲洗加工过程中产生的碎屑。
二、电火花加工的优点电火花加工在现代制造业中被广泛应用，并具有以下优点：1.加工精度高：电火花加工能够制造出高精度的零件，加工精度可达到0.001mm，甚至更高。
这使得电火花加工适用于制造精密器件和模具等需求高精度的产品。
2.适用于任意硬度的材料：电火花加工不受被加工材料硬度的限制，可以加工任何导电材料，无论是高硬度的钢铁材料，还是脆性的陶瓷材料，都可以进行有效加工。
3.无影响材料外形特征：由于电火花加工是通过放电熔化工件表面来实现加工的，不需要接触工件表面，因此可以保持材料的原始形状和特征。
这种非接触加工方式最大程度地避免了材料变形和应力引起的问题。
4.适用于复杂几何形状：电火花加工具有良好的灵活性，可以加工出复杂的几何形状，如细小孔洞、内外轮廓形状复杂的零件等。
特种加工-第二讲 电火花加工的基本原理及设备(1)
生
。高温高压
每一次火花放电，就会在工件表面蚀出一个带凸边的
。凹
坑
电火花加工中的蚀除产物，一部分以气态形式抛出，其余大部分
以
固体微粒分散悬浮在工作液中。球状
电火花加工和电火花线切割加工的原理是
。相同的
电火花加工 在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间的 脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。
降低温度；
一次火花放电过程大致分为以下几个阶段： 消除带电离子；
排出电蚀产物；
(4)极间介质的消电离(如图2.2(e)所示)。
防止碳搭桥；
图2.2 电火花一次放电过程
二、电火花（穿孔成形）加工、电火花线切割加工的特点 共同特点
(1)二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的 热来熔化去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬 度无关，加工中不存在显著的机械切削力。
电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在。
放电间隙0.01-0.1mm； 脉冲性放电；
图2.1 电火花加工原理
有绝缘介质；
加工过程 一次火花放电过程大致分为以下几个阶段：
(1)极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2.2(a) 所示)。
第二讲 电火花加工的基本原理及设备（1）
一、电火花加工的物理本质 二、电火花加工、电火花线切割加工的特点 三、电火花机床型号与分类 四、电火花加工机床结构
N2+2O2===2NO2 化学反应条件：高温、高压
放 电 产 生：高温、高压
一、电火花加工的物理本质
物理本质 电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件
A、32mm
B、320mm
C、3200mm D、32000 mm
电火花成形加工的基本原理及特点
3 电火花成形加工的特点和适用范围
▪ 可以加工特殊及复杂形状的零件
由于加工中工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削 力，因此适宜加工低刚度工件及微细工件，如加工细长、薄、脆性 零件及微细深孔。由子可以简单地将各工具电极的形状复制到工件 上，因此特别适用于加工复杂表面形状的工件。
3 电火花成形加工的特点和适用范围
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工必须具备以下条件：
2 脉冲放电必须有足够的放电能量。脉冲放电的能 量要足够大，电流密度应大，足以使金属局部熔 化和气化，否则只能使金属表面发热。
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工必须具备以下条件：
3 工具电极和工件之间必须保持一定的距离以形成 放电间隙。这一间隙随加工条件而定，通常约为 几微米至几百微米。如果间隙尺寸过大，极间电 压不能击穿极间介质，火花放电就不会产生；如 果间隙尺寸过小，很易形成短路，同样不能产 生火花放电。为此，在电火花成形加工中必须有 专门的调节装置以维持正常的放电间隙。
电火花成形加工的基本Байду номын сангаас理及特点
电火花成形加工的基本原理
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工表面形状示意
电火花成形加工的基本原理及特点
电火花成形加工必须具备以下条件：
1 电火花成形加工必须采用脉冲电源提供瞬间脉冲放 电。为防止电弧烧伤，电火花加工只能用断断续续 的脉冲放电波。为了形成极小范围内的瞬时高温， 以使金属局部熔化，甚至气化，必须保证电火花放 电所产生的热量来不及从放电点传导扩散出去，因 而，实际脉冲放电时间应小于0 .001s放电之后，为 使放电介质有足够时间恢复绝缘状态，以免引起持 续电弧放电，烧伤加工表面，还要有一定的脉冲间 隔时间。
电火花特点及加工原理
电火花特点及加工原理电火花特点及加工原理电火花是一种加工工艺，主要是利用具有特定几何形状的放电电极在金属部件上烧灼出电极的几何形状。
下面是店铺给大家整理的电火花特点，希望能帮到大家!电火花特点电火花属于不接触加工工具电极和工件之间并不直接接触，而是有一个火花放电间隙，这个间隙一般是在0.05~0.3mm之间，有时可能达到0.5mm甚至更大，间隙中充满工作液，加工时通过高压脉冲放电，对工件进行放电腐蚀。
可以“以柔克刚”由于电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。
可以加工任何难加工的'金属材料和导电材料由于加工中材料的去除是靠放电时的电、热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及热学特性，如熔点、沸点、比热容、导热系数、电阻率等，而几乎与其力学性能(硬度、强度等)无关。
这样可以突破传统切削加工对刀具的限制，可以实现用软的工具加工硬、韧的工件甚至可以加工聚晶金刚石、立方氮化硼一类的超硬材料。
可以加工形状复杂的表面由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。
特别是数控技术的采用，使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。
可以加工特殊要求的零件可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件，也可以在模具上加工细小文字。
由于加工中工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。
电火花加工原理利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。
电火花加工是在较低的电压范围内，在液体介质中的火花放电。
电火花加工主要由机械厂完成。
电火花是一种自激放电，其特点如下：火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。
伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。
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A 工
具
电
Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
极 脉
冲
(a)
(b)
(c)
电
源
工件电极
(d)
(e)
图2-1 电火花加工原理
(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2-1(a)所 示)。工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大， 由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最 近的A、B处电场强度最大。
工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中 不可避免地含有杂质及自由电子，它们在强大的电场作用下， 形成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场强度越大，带电 粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。 放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及中 性粒子组成的。由于通道截面很小，通道内因高温热膨胀形 成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生 一个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效 应和声效应，这就形成了肉眼所能看到的电火花。
(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2-1(b)、(c)所 示)。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。
上述步骤(1)～(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往 复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即 脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工 具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘 强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。这样以相当 高的频率连续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件 加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组成(如图2-2所 示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而 成的去除金属的加工方式。
2.1.1 电火花加工的物理本质 电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与
工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电 火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化， 从而将金属蚀除下来。那么两电极表面的金属材料是如 何被蚀除下来的呢？这一过程大致分为以下几个阶段 (如图2-1所示)：
(2) 二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基 本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。
(3) 最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为 加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上 加工间隙。
2．不同特点
(1) 从加工原理来看，电火花加工是将电极形状复 制到工件上的一种工艺方法(如图2-3(a)所示)。在实际 中可以加工通孔(穿孔加工)和盲孔(成型加工)(如图23(b)、(c)所示)；而线切割加工是利用移动的细金属导 线(铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火花放电，切 割成型的一种工艺方法，如图2-4所示。
(a) 加 工 示 意 图
5
4
3
2
1 1—绝 缘 底 板 ； 2—工 件 ； 3—脉 冲 电 源 ； 4—滚 丝 筒 ； 5—电 极 丝
(b) 线 切 割 加 工 原 理 示 意 图
图2-4 线切割加工
(2) 从产品形状角度看，电火花加工必须先用数控加工 等方法加工出与产品形状相似的电极；线切割加工中产品 的形状是通过工作台按给定的控制程序移动而合成的，只 对工件进行轮廓图形加工，余料仍可利用。
图2-5 加工产品实例
(5) 从应用角度看，电火花加工可以加工通孔、盲 孔，特别适宜加工形状复杂的塑料模具等零件的型腔 以及刻文字、花纹等(如图2-5(a)所示)；而线切割加工 只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形状复杂的窄 缝及各种形状复杂的零件(如图2-5(b)所示)。
(a) 电火花加工产品
(b) 线切割加工产品
(3) 从电极角度看，电火花加工必须制作成型用的电极 (一般用铜、石墨等材料制作而成)；线切割加工用移动的细 金属导线(铜丝或钼丝)做电极。
(4) 从电极损耗角度看，电火花加工中电极相对静止， 易损耗，故通常采用多个电极加工；而线切割加工中由于 电极丝连续移动，使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀 加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的 影响。
(4) 极间介质的消电离(如图2-1(e)所示)。加工液流 入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复 绝缘状态。若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不 及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处 介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭， 使加工无法继续进行，并烧坏电极。因此，为了保证 电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有 足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道 的绝缘性，使工作液介质消电离。
(3) 电极材料的抛出(如图2-1(d)所示)。正负电极间产 生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。通道中心 的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成 内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排 挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。仔细观 察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，这就是被 抛出的高温金属熔滴和碎屑。
(a) 单 脉 冲 放 电 凹 坑
(b) 多 脉 冲 放 电 凹 坑
图2-2 电火花表面局部放大图
2.1.2 电火花加工、电火花线切割加工的特点 1．共同特点 (1) 二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热 来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度 无关，加工中不存在显著的机械切削力。
电极 工件
3
2
1—工 件 ； 2—脉 冲 电 源 ；
3—自 动 进 给 调 节 系 统 ； 4—工 具 ； 5—工 作 液 ；
1
6—过 滤 器 ； 7—工 作 液 泵
4 5 6 7
(a) 电 火 花 加 工 原 理 示 意 图
(b) 穿 孔 加 工 电极 工件
(c) 成 型 加 工
图2-3 电火花加工