电火花加工论文__正文

第一章绪论1.1电火花加工技术的的发展历程电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。

早在十九世纪，人们就发现了电器开关的触点开闭时，因为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。

这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。

起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电腐蚀产生的原因和防止的办法。

当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。

研究结果表明，当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。

二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。

电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。

随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。

电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。

控制系统也越来越复杂，从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。

20世纪90年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引进。

直到90年代中期，北京市电加工研究所才和日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机，也可以说开始步入国内电火花加工机的真正快速发展轨道，后来在此基础上又生产研发了4轴4联动电火花加工机。

以该合作为例，可以看出北京市电加工研究所的消化吸收再创新的道路大概经历了以下几个阶段：首先制造主机，也就是机械部分，相对较为简单；此后是数控系统部分，可以理解为引进；之后是整个电源，是消化阶段。

经历这三个阶段之后是吸收，最后是再创新。

对电火花加工而言电火花成形机下一步的发展空间在精密微细和特殊材料两个方面。

特殊材料（如航空航天领域用的材料）专机，窄槽窄缝、异型腔的加工，精密模具等领域都是发展重点。

在精加工方面，曾经有过高速铣要代替电火花的传言，现在证明这是不现实的。

现在粗加工、大电流的火花机又有回头的趋势，在家电、汽车很多行业中应用。

人类新开发出来的导电的特殊材料都可进行放电加工，而高速铣通常很难实现。

精密微细加工比如喷丝板等微小型零件都离不开电火花加工；航空航天领域中很多零部件需要多轴联动电火花加工。

我们国家在专用机型上有创新的能力，有很大的空间。

1.2模具电火花的发展趋势模具电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。

如今新型数控电火花机床层出不穷，如瑞士阿奇、瑞士夏米尔、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等机床在这方面技术都有了全面的提高。

1.2.1精密化电火花加工的精密核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。

时下数控电火花机床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。

通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。

从总体来看，现代模具企业在先进数控电火花机床的应用上，还没能很好地挖掘出机床的精密加工性能。

因此有必要全面推动已有数控加工技术的进一步发展，不断提高模具加工精度。

1.2.2自动化目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。

机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。

但自动装置配件的价格比较昂贵，大多模具企业的数控电火花机床的配置并不齐全。

数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。

自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。

普及机床的自动化程度是当前数控电火花机床行业的发展趋1.2.3智能化智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。

新型数控电火花机床采用了智能控制技术。

专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。

专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。

在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。

专家系统在检测加工条件时，只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标，就可自动推算并配置最佳加工条件。

模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件；自动监控加工过程，实现最稳定的加工过程的控制技术。

专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。

目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。

随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。

势之一。

1.2.4高效化现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。

如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求将大面积（例如100×100mm）工件的放电时间大幅缩短，同时又要降低粗糙度。

从原来的Ra0.8μm改进到Ra0.25μm，使放电后不必再进行手工抛光处理。

这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用粉末加工设备可达到要求。

另外减少辅助时间(如编程时间、电极与工件定位时间等)，这就需要增强机床的自动编程功能，配置电极与工件定位的夹具、装置。

若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。

最佳的加工模式是企业扩大市场空间、提升市场竞争力的资本，其开发而成的新产品、新技术亦愈受欢迎。

电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。

早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，以为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。

这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。

起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。

当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。

研究结果表明，当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。

二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。

电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。

随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。

第二章 电火花加工基本原理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 。

2.1 电火花加工的物理本质及特点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)：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。

(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。

(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(a )(b )(c )(d )(e )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。

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。

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。

(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。