第三章 电火花加工工艺规律
合集下载
3.2.3和3.2.4 电火花加工工艺规律
现代制造技术
（2）放电间隙的大小。 尤其是对复杂形状的加工表面，棱角部位电场强度分布不均，
间隙越大，仿形的逼真度越差，影响越严重。 减少尺寸加工误差措施： 应该采用较小的加工规准，缩小放电间隙；另外，还必须
尽可能使加工过程稳定。
现代制造技术
（3）工具电极的损耗。
电极
工具电极的损耗对尺寸精度和形状精度都工 有件 影响。
3、影响加工精度的主要因素
（1）放电间隙的一致性。 由于工具电极与工件之间存在着一定的放电间隙，因此工件 的尺寸、形状与工具并不一致。 如果加工过程中放电间隙能保持不变，则可以通过修正工 具电极的尺寸对放电间隙引起的误差进行补偿，以获得较高的 加工精度。
然而，放电间隙的大小实际上是变化的，从而影响了加工 精度。
充分利用极性效应目的：最大限度地提高工件的蚀除量， 降低工具电极的损耗。
加工极性的选择 脉宽较宽时，负极性加工。 脉宽较窄是，正极性加工。
现代制造技术
• 电火花加工一般都采用单向脉冲电源。 • 当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的 极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗。
现代制造技术
2）电规准电参数
2）电规准电参数 3）金属材料的热学常数 4）工作液 5）其他因素
现代制造技术
1）极性效应 定义：由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫 做极性效应。 加工极性种类： “正极性”加工：把工件接脉冲电源的正极（工具电极接 负极）时， “负极性”加工，又称“反极性”加工：工件接脉冲电源的 负极（工具电极接正极）时，
过于集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少现代制造技术
3）金属材料的热学常数 金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热越高，电 蚀量将越少，越难加工。 比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。 熔化热：单位质量的固态物质熔化成同温度的液态物质 所吸收的热量。 汽化热：单位质量的液态物质蒸发成同温度的气体物质 所吸收的热量。 热导率较大的金属，会将瞬时产生的热量传导散失到其他 部位，因而降低了本身的蚀除量。
电火花成形加工的基本规律
模具制造工艺学
影响加工速度的主要因素
▪ 工件材料的热学常数对加工速度的影响
所谓热学常数是指熔点、沸点、热导率、比热容、熔化热、汽 化热等，其中前三者对电蚀量影响较大。
每次脉冲放电时，通道内及正、负电极放电点瞬间分别获得大 量热能，除了一部分由于热传导散失到电极其他部分和工作液中外， 大部分热能消耗在金属的熔化、汽化过程中。
影响电极相对损耗的主要因素
▪ 电极损耗分为绝对损耗和相对损耗，绝对损耗是指单位时间内 工具电极损耗的长度、重量或体积，即长度绝对损耗。重量绝对损 耗或体积绝对损耗。相对损耗是指工具电极的绝对损耗与加工速度 的百分比，即得到长度相对损耗、重量相对损耗或体积相对损耗。
影响电极相对损耗的主要因素
▪ 正确选用电极材料
影响加工速度的主要因素
▪ 排屑条件对加工速度的影响
▪ 在电火花加工过程中，极间局部区域电蚀产物过高，加之放电 引起的温度升高，常会影响加工过程的稳定性，以致破坏正常的火 花放电，使加工速度降低，甚至无法继续加工。
影响加工精度的主要因素
尺寸精度 电火花加工时，工具电极与工件之间都存在一定的放电间隙，
影响加工表面质量的主要因素
▪ 表面变质层
由于电火花放电的瞬时高温和液体介质的冷却作用，使工件加 工表面产生了一层与原来材料组织不同的变质层。变质层包括表面 的熔融再凝固层（熔化层）及能 电火花加工后表面层的硬度一般均比较高，但对某些淬火钢，
也可能稍低于基体硬度。对未淬火钢，特别是原来含碳量低的钢， 热影响层的硬度都比基体材料高；对淬火钢，热影响层中的再淬火 区硬度稍高或接近于基体硬度，而回火区的硬度比基体低，高温回 火区又比低温回火区的硬度低。
1 斜度。电火花加工时侧面产生斜度，使上端尺寸大而底端尺寸小。 这是由于二次放电和电极损耗而产生的，
第三讲__电火花加工
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
5)加工同样的工件，其总蚀除量少，材料利用率高，对 加工贵重金属有着重要意义。 6)线切割的缺点是不能加工盲孔类零件和阶梯成形表面。
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的一种加 工工艺（简称 WEDM ）。其工具电极为金属丝（钼丝或铜丝）， 在金属丝与工件间施加脉冲电压，利用脉冲放电对工件进行切 割加工，因而也称线切割。 1.电火花线切割加工的原理 电火花线切割加工的电蚀原理与电火花加工的原理相同， 其加工原理如图所示。 电火花线切割加工的基本设备是数控电火花切割机，它由 床身部分、坐标工作台部分（一般均采用十字和滚动导轨、滚 动丝杠）、走丝机构和锥度切割装置等主要部件组成。
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。 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）。
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
(2) 表面变质层
放电痕剖面显示的表面变质层
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
(3) 表面力学性能 应力：电火花加工后的工件表面易形成残余应 力，且大多为拉应力。 硬度：一般来说，电火花加工表面最外层的硬 度比较高，耐磨性好。 耐疲劳性能：采用回火、喷丸处理来降低残余 应力或者使残余拉应力转变为压应力。
精密与特种加工
5)加工同样的工件，其总蚀除量少，材料利用率高，对 加工贵重金属有着重要意义。 6)线切割的缺点是不能加工盲孔类零件和阶梯成形表面。
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的一种加 工工艺（简称 WEDM ）。其工具电极为金属丝（钼丝或铜丝）， 在金属丝与工件间施加脉冲电压，利用脉冲放电对工件进行切 割加工，因而也称线切割。 1.电火花线切割加工的原理 电火花线切割加工的电蚀原理与电火花加工的原理相同， 其加工原理如图所示。 电火花线切割加工的基本设备是数控电火花切割机，它由 床身部分、坐标工作台部分（一般均采用十字和滚动导轨、滚 动丝杠）、走丝机构和锥度切割装置等主要部件组成。
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。 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）。
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
(2) 表面变质层
放电痕剖面显示的表面变质层
HIGH EDUCATION PRESS
精密与特种加工
(3) 表面力学性能 应力：电火花加工后的工件表面易形成残余应 力，且大多为拉应力。 硬度：一般来说，电火花加工表面最外层的硬 度比较高，耐磨性好。 耐疲劳性能：采用回火、喷丸处理来降低残余 应力或者使残余拉应力转变为压应力。
(最新整理)特种加工技术第三章电火花线切
2021/7/26
28
3.电极丝损耗量
对高速走丝机床，用电极丝在切割10000mm2面积后电极丝 直径的见少量来表示，一般每切割10000mm2后，钼丝 直径减少不应大于0.01mm。
4.加工精度
高速走丝线切割加工精度在0.01~0.02mm左右，
低速走丝线切割加工精度在0.005~0.002μm左右
(最新整理)特种加工技术第三章电火花线切
2021/7/26
1
第三章 电火花线切割加工
在电火花加工的基础上发展起来的一种新 的工艺形式，是用线状电极（钼丝或铜丝） 靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花 线切割，简称线切割。
2021/7/26
2
第一节 电火花线切割加工原理、特点及 应用范围
一、线切割加工的原理
27
第四节 影响线切割工艺指标的因素
一、线切割加工的主要工艺指标 1.切削速度 在保持一定的表面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极
丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度， 单位mm2/min， 高速走丝线切割速度40~80 mm2/min， 2.表面粗糙度 高速走丝线切割表面粗糙度Ra5~2.5μm，最佳只有Ra1μm 低速走丝线切割表面粗糙度Ra1.25μm，最佳可达Ra0.2μm
2021/7/26
7
第二节 电火花线切割加工设备
主要由机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和 机床附件等几部分组成。
1-卷丝筒 2-走丝溜板 3-丝架 4-上滑板 5-下滑板 6-床身 7-电源、控制柜
2021/7/26
8
第二节 电火花线切割加工设备
一、机床本体
机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、 附件和夹具等几部分组成。
电火花加工工艺流程
但是，当脉冲宽度一定时，都会各有一个使工件电 蚀量最大的最佳脉宽
4.工作液对电蚀量的影响 工作液的作用： 1）形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢 复间隙的绝缘状态；
2）对放电通道产生压缩作用； 3）帮助电蚀产物的抛出和排除； 4）对工具、工件产生冷却作用，因而对电蚀量也有 较大的影响
介质性能好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电 通道，提高放电的能量密度，强化电蚀产物的抛出效应， 但粘度大不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。
2.热影响层 位于熔化层和机体之
间，只受热的影响而没有 晶相组织的变化，它与机 体没有明显的界限，对未 淬火钢主要是产生淬火区
3.显微裂纹
加工表面层受高温作用后又迅速冷却而产生残余拉 应力。在脉冲能量较大时，表面层甚至出现细微裂纹， 裂纹主要产生熔化层，只有脉冲能量很大时才扩展到热 影响层，不同的材料对裂纹的敏感性也不同，硬淬材料 容易产生裂纹，脉冲能量越大，显微裂纹越宽越深，脉 冲能量很小时，一般不会出现显微裂纹。
qa KaWM ft
va
qa t
KaWm
f
Qa——电极在某段时间内的总蚀除量；
Va——电极的蚀除速度；
WM——单个脉冲能量; Φ——有效脉冲利用率 F——脉冲频率
单个脉冲放电能量为：
WM
te u(t)i(t)dt
0
te---单个脉冲实际放电时间(S); U(t)---放电间隙中随时间而变化的电压（V）； i(t)---放电间隙中随时间而变化的电流（A）；
热导率越大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传 导散失到其他部位，因而降低了本身的蚀除量。
单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值越小，脉冲宽度越 长，散失的热量也越多
若脉冲宽度越短，脉冲电流幅值越大，由于热量过于 集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少，但抛出 的金属中气化部分比例增大，多耗用不少气化热，电蚀 量也会降低
4.工作液对电蚀量的影响 工作液的作用： 1）形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢 复间隙的绝缘状态；
2）对放电通道产生压缩作用； 3）帮助电蚀产物的抛出和排除； 4）对工具、工件产生冷却作用，因而对电蚀量也有 较大的影响
介质性能好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电 通道，提高放电的能量密度，强化电蚀产物的抛出效应， 但粘度大不利于电蚀产物的排出，影响正常放电。
2.热影响层 位于熔化层和机体之
间，只受热的影响而没有 晶相组织的变化，它与机 体没有明显的界限，对未 淬火钢主要是产生淬火区
3.显微裂纹
加工表面层受高温作用后又迅速冷却而产生残余拉 应力。在脉冲能量较大时，表面层甚至出现细微裂纹， 裂纹主要产生熔化层，只有脉冲能量很大时才扩展到热 影响层，不同的材料对裂纹的敏感性也不同，硬淬材料 容易产生裂纹，脉冲能量越大，显微裂纹越宽越深，脉 冲能量很小时，一般不会出现显微裂纹。
qa KaWM ft
va
qa t
KaWm
f
Qa——电极在某段时间内的总蚀除量；
Va——电极的蚀除速度；
WM——单个脉冲能量; Φ——有效脉冲利用率 F——脉冲频率
单个脉冲放电能量为：
WM
te u(t)i(t)dt
0
te---单个脉冲实际放电时间(S); U(t)---放电间隙中随时间而变化的电压（V）； i(t)---放电间隙中随时间而变化的电流（A）；
热导率越大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传 导散失到其他部位，因而降低了本身的蚀除量。
单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值越小，脉冲宽度越 长，散失的热量也越多
若脉冲宽度越短，脉冲电流幅值越大，由于热量过于 集中而来不及传导扩散，虽使散失的热量减少，但抛出 的金属中气化部分比例增大，多耗用不少气化热，电蚀 量也会降低
第三讲 电火花加工的基本规律和脉冲电源
自动进给调节系统
注意：利用间隙蚀除特性曲线和调节特性曲线只能进行静 态的调节特性分析。实际进给系统中电动机、工作台、工 件的质量，电路中的电容、电感都有惯性、滞后现象，往 往产生“欠进给”和“过进给”，甚至出现主轴“上下振 荡”。 2.对自动进给调节系统的要求 （1）、有较广的速度调节跟踪范围； 能适应加工规准、加工面积等条件的变化。 （2）、有足够的灵敏度和快速性；
能根据间隙状态的微弱信号进行快速调节。
（3）、有必要的稳定性； 能均匀、稳定的进给，避免低速爬行。
自动进给调节系统
3.自动进给调节系统的分类（按执行元件分）
（1）电液压式（喷嘴-挡板式）；
（2）步进电动机式； （3）宽调速力矩电动机式； （4）直流伺服电动机式； （5）交流伺服电动机式； （6）直线电动机式；
电火花加工用的脉冲电源
三、脉冲电源的分类： 3. 派生脉冲电源 • 节能型脉冲电源
自选加工规准电源和智能化，自适应控制电源
自动进给调节系统
一、自动进给调节系统的作用、技术要求和分类
1.作用 维持加工所需的“平均” 放电间隙 S ,保证电火花
加工正常进行。
放电间隙 S 与蚀除速度之间的关系？ 为达到最佳放电间隙 S，应如何设定进给调节特性 ？
s m ax
二次放电
工具
电极损耗 加工斜度
s m in
棱角变钝
电火花加工时的加工斜度
工具
工件
工件
工具
电火花加工时尖角变圆
R
u E
E
C
V
ud
uc
A
0
t
(a) 原 理 图
(b) 波 形 图
RC线路脉冲电源 优点： （1）结构简单、工作可靠、成本低； （2）可获得窄脉宽和单个小脉冲能量。 缺点：电能利用率低、生产率低、工艺参数不稳定。
第三章_电火花线切割
x y
工件安装在工作台上，
由数控装置按加工要求发
出指令，控制两台步进电 机带动工作台在水平X、Y
图
3—1
线切割工艺示意
在加工时，由装置结构 加工能源由脉冲
高速走丝电火花喷线嘴切将割工加工作原液理以一
电源 3供给
定的压力喷向加工
两个坐标方向移1动—从绝缘而底合板 2—工件 3—脉冲电源 4—钼丝区5，—当导向脉轮冲6电—支压架击7—贮丝筒
* 加工时由高频脉冲发生器、分组脉
冲发生器和与门电路产生高频分组脉 冲波形，然后经脉冲放大和功率输出， 将高频分组脉冲能量输送到放电间隙， 进行放电腐蚀加工。
* 它既具有高频脉冲加工表面粗糙度
值小，又具有低频脉冲加工速度高、电 极丝损耗低的双重特点，在相同的加工 条件下，可获得较好的加工工艺效果。
图3—9 高频分组脉冲波形 图3—10 高频分组脉冲电源的电路原理方框图
➢低速走丝电火花线切割加工机床由于解决了能自动卸除加工废料、自动搬运工 件、自动穿电极丝和自适应控制技术的应用，因而已能实现无人操作的加工。
➢低速走丝电火花线切割加工机床在目前的造价，以及加工成本均要比高速走丝 数控电火花线切割机床高得多。
返回
第三章 电火花线切割加工
3.3 电火花线切割机床
3.3.1电火花线切割机床的型号与主要技术参数
在这种电路中，依靠调整晶体管的通断时间、限流电阻的个数及电容器的容量， 可控制放电的重复频率，而每次放电的能量由直流电源的电压及电容器的容量决定。
第三章 电火花线火花线切割控制系统
* 控制系统是进行电火花线切割加工的重要组成环节，是机床工
* 它是通过控制功率管VT的基极以形成电压脉宽ti、电流脉宽te和脉冲间
工件安装在工作台上，
由数控装置按加工要求发
出指令，控制两台步进电 机带动工作台在水平X、Y
图
3—1
线切割工艺示意
在加工时，由装置结构 加工能源由脉冲
高速走丝电火花喷线嘴切将割工加工作原液理以一
电源 3供给
定的压力喷向加工
两个坐标方向移1动—从绝缘而底合板 2—工件 3—脉冲电源 4—钼丝区5，—当导向脉轮冲6电—支压架击7—贮丝筒
* 加工时由高频脉冲发生器、分组脉
冲发生器和与门电路产生高频分组脉 冲波形，然后经脉冲放大和功率输出， 将高频分组脉冲能量输送到放电间隙， 进行放电腐蚀加工。
* 它既具有高频脉冲加工表面粗糙度
值小，又具有低频脉冲加工速度高、电 极丝损耗低的双重特点，在相同的加工 条件下，可获得较好的加工工艺效果。
图3—9 高频分组脉冲波形 图3—10 高频分组脉冲电源的电路原理方框图
➢低速走丝电火花线切割加工机床由于解决了能自动卸除加工废料、自动搬运工 件、自动穿电极丝和自适应控制技术的应用，因而已能实现无人操作的加工。
➢低速走丝电火花线切割加工机床在目前的造价，以及加工成本均要比高速走丝 数控电火花线切割机床高得多。
返回
第三章 电火花线切割加工
3.3 电火花线切割机床
3.3.1电火花线切割机床的型号与主要技术参数
在这种电路中，依靠调整晶体管的通断时间、限流电阻的个数及电容器的容量， 可控制放电的重复频率，而每次放电的能量由直流电源的电压及电容器的容量决定。
第三章 电火花线火花线切割控制系统
* 控制系统是进行电火花线切割加工的重要组成环节，是机床工
* 它是通过控制功率管VT的基极以形成电压脉宽ti、电流脉宽te和脉冲间
第三讲 电火花加工
脉冲火花放电时产生的热量如不及时传出带电粒子的自由能不易降低将大大减少复合的概率使消电离过程不充分结果将使下一个脉冲放电通道不能顺利地转移到其他部位而始终集中在某一部位使该处介质局部过热而破坏消电离过程脉冲火花放电将转变为有害的稳定电弧放电同时工作液局部高温分解后可能积碳在该处聚集成焦粒而在两极间搭桥使加工无法进行下去并烧伤电消电离不充分的危害精密与特种加工higheducationpress为了保证电火花加工过程正常地进行在两次脉冲放电之间一般都应有足够的脉冲间隔时间to其最小脉冲间隔时间的确定不仅要考虑介质本身消电离所需的时间与脉冲能量有关还要考虑电蚀产物排离出放电区域与脉冲爆炸力大小放电间隙大小抬刀及加工面积有关的时间
特种加工方法可按其能量来源和加工原理分为电火花 加工、电化学加工、高能束加工、超声加工、成形加工和 复合加工等多种门类的加工。
电火花加工
电 火 花 加 工 又 称 放 电 加 工 或 电 蚀 加 工 （ electrical discharge machining,简称EDM），它利用电、热能对零件 进行加工。即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。 20 世纪50年代开始研究并应用 生产。
熔融材料抛出后， 在电极表面形成单个 脉冲的放电痕，其剖 面放大示意图如图 4.6 所示。
熔化区未被抛出的 材料冷凝后残留在 电极表面，形成熔 化凝固层，在四周 形成稍凸起的翻边。 熔化凝固层下面是 热影响层，再往下 才是无变化的材料 基体。
材料的抛出是热爆炸力、电动力、流体动力等 综合作用的结果，对这一复杂的抛出机理的认识还 在不断深化中。
消电离不充分的危害 在加工过程中产生的电蚀产物(如金属微粒、碳粒子、气 泡等)如果来不及排除、扩散出去，就会改变间隙介质的成分 和降低绝缘强度。脉冲火花放电时产生的热量如不及时传出， 带电粒子的自由能不易降低，将大大减少复合的概率，使消 电离过程不充分，结果将使下一个脉冲放电通道不能顺利地 转移到其他部位，而始终集中在某一部位，使该处介质局部 过热而破坏消电离过程，脉冲火花放电将转变为有害的稳定 电弧放电，同时工作液局部高温分解后可能积碳，在该处聚 集成焦粒而在两极间搭桥，使加工无法进行下去，并烧伤电 极对。
特种加工方法可按其能量来源和加工原理分为电火花 加工、电化学加工、高能束加工、超声加工、成形加工和 复合加工等多种门类的加工。
电火花加工
电 火 花 加 工 又 称 放 电 加 工 或 电 蚀 加 工 （ electrical discharge machining,简称EDM），它利用电、热能对零件 进行加工。即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。 20 世纪50年代开始研究并应用 生产。
熔融材料抛出后， 在电极表面形成单个 脉冲的放电痕，其剖 面放大示意图如图 4.6 所示。
熔化区未被抛出的 材料冷凝后残留在 电极表面，形成熔 化凝固层，在四周 形成稍凸起的翻边。 熔化凝固层下面是 热影响层，再往下 才是无变化的材料 基体。
材料的抛出是热爆炸力、电动力、流体动力等 综合作用的结果，对这一复杂的抛出机理的认识还 在不断深化中。
消电离不充分的危害 在加工过程中产生的电蚀产物(如金属微粒、碳粒子、气 泡等)如果来不及排除、扩散出去，就会改变间隙介质的成分 和降低绝缘强度。脉冲火花放电时产生的热量如不及时传出， 带电粒子的自由能不易降低，将大大减少复合的概率，使消 电离过程不充分，结果将使下一个脉冲放电通道不能顺利地 转移到其他部位，而始终集中在某一部位，使该处介质局部 过热而破坏消电离过程，脉冲火花放电将转变为有害的稳定 电弧放电，同时工作液局部高温分解后可能积碳，在该处聚 集成焦粒而在两极间搭桥，使加工无法进行下去，并烧伤电 极对。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
宽系数的倍I数s ， 即 iˆs
3) 短路(短路脉冲) 放电间隙直接短路，这是由于伺服进 给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电 蚀产物搭接所致。间隙 短路时电流较大，但间隙两端的电压
13
4) 电弧放电(稳定电弧放电)
由于排屑不良，放电点集中在某一局部而 不分散，导致局部热量积累，温度升高，如 此恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电 。由于放电点固定在某一点或某一局部，因 此称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤 。电弧放电的波形特点是td和高频振荡的小 锯齿基本消失。
4
电 压 /V
^ui
ti
to td te
tp
ti
to
电 流 /A 空载
火花
电弧
时 间 /s 过渡电弧 短路
is
i^e
时 间 /s
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
5
4．脉冲间隔to(μs))
脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、 TOFF表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔 时间(如图3-2所示)。间隔时间过短，放电间 隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧 放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将 降低加工生产率。加工面积、加工深度较大 时，脉间也应稍大。
18．峰值电流(A)
峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流 的最大值(瞬时)，在日本、英国、美国常 用Ip表示(见图3-2)。虽然峰值电流不易 测量，但它是影响加工速度、表面质量 等的重要参数。在设计制造脉冲电源时 ，每一功率放大管的峰值电流时预先计
12
19．短路峰值电流(A) 短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流 的最大值(见图3-2)，它比峰值电流要大 20％～40％，与短路电流Is相差一个脉
2
பைடு நூலகம் 4
3
21
1—工 具 电 极 ； 2—工 件 ； 3—脉 冲 电 源 ； 4—伺 服 进 给 系 统
图3-1 电火花加工示意图
3
2．放电间隙
放电间隙是放电时工具电极和工件间 的距离，它的大小一般在0.01～0.5 mm 之间，粗加工时间隙较大，精加工时则 较小。
3．脉冲宽度ti(μs)
脉冲宽度简称脉宽(也常用ON、TON 等符号表示)，是加到电极和工件上放电 间隙两端的电压脉冲的持续时间(如图3-2 所示)。为了防止电弧烧伤，电火花加工 只能用断断续续的脉冲电压波。一般来
8
亦即单位时间内有效火花脉冲个数与 该单位时间内的总脉冲个数之比。
11．脉宽系数τ 脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之 比，其计算公式为
ti ti
tp ti to
9
12．占空比ψ
占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比， ψ=ti/to。粗加工时占空比一般较大，精加工 时占空比应较小， 否则放电间隙来不及消 电离恢复绝缘，容易引起电弧放电。
15．加工电压或间隙平均电压U(V)
加工电压或间隙平均电压是指加工时电压 表上指示的放电间隙两端的平均电压，它是多 个开路电压、火花放电维持电压、短路和脉冲 1间1 隔等电压的平均值。
17．短路电流Is(A)
短路电流是放电间隙短路时电流表上 指示的平均电流。它比正常加工时的平 均电流要大20%～40%。
5．放电时间(电流脉宽)te(μs)
放电时间是工作液介质击穿后放电间隙 中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比
6
6．击穿延时td(μs) 从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要 经过一小段延续时间td，工作液介质才能被 击穿放电，这一小段时间td称为击穿延时(见 图3-2)。击穿延时td与平均放电间隙的大小 有关，工具欠进给时，平均放电间隙变大， 平均击穿延时td就大；反之，工具过进给时 ，放电间隙变小，td也就小。 7．脉冲周期tP(μs) 一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之 间的时间称为脉冲周期，显然tP=ti+to(见图3-
在电场的作用下，放电通道中的电子奔 向正极，正离子奔向负极。在窄脉宽度加工 时，由于电子惯性小，运动灵活，大量的电 子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面 迅速熔化和气化；而正离子惯性大，运动缓 慢，只有一小部分能够到达负极表面，而大 量的正离子不能到达，因此电子的轰击作用 18大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量大于
5) 过渡电弧放电(不稳定电弧放电，或称 不稳定火花放电)
14
3.2 影响材料放电腐蚀的因素
1．极性效应对电蚀量的影响 在电火花加工时，相同材料(如用钢电 极加工钢)两电极的被腐蚀量是不同的。 其中一个电极比另一个电极的蚀除量大， 这种现象叫做极性效应。如果两电极材料 不同，则极性效应更加明显。在生产中， 将工件接脉冲电源正极(工具电极接脉冲 电源负极)的加工称为正极性加工(如图33所示)，反之称为负极性加工(如图3-4所
第三章 电火花加工工艺规律
3.1 电火花加工的常用 术语 3.2 影响材料放电腐蚀的 因素 3.3 电火花加工工艺规律 习题
1
3.1 电火花加工的常用术语 电火花加工中常用的主要名词术语和符号 如下： 1．工具电极 电火花加工用的工具是电火花放电时的电 极之一，故称为工具电极，有时简称电极。 由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公( 如图3-1所示)。
15
在实际加工中，极性效应受到电极及
电极材料、加工介质、电源种类、单个
脉冲能量等多种因素的影响，其中主要
原因是脉冲宽度。
－
脉 冲 电 源
工 具 电 极
工件电极
＋
图3-3 “正极性”接线法图
16
＋
脉 冲 电 源
－
工 具 电 极
工件电极
3-4 “负极性”接线法
17
在实际加工中，极性效应受到电极及电 极材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能 量等多种因素的影响，其中主要原因是脉冲 宽度。
7
8．脉冲频率fP(Hz) 脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲 个数。显然，它fp与 t脉1p 冲周期tP互为倒数，即 9．有效脉冲频率fe(HZ) 有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上 发生有效放电的次数，又称工作脉冲频率。
10．脉冲利用率λ 率fp脉之冲比利，用又率称 频λffp是e 率有比效，脉即冲频率fe与脉冲频
13．开路电压或峰值电压(V)
开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td 时间内电极间的最高电压(见图3-2)。一般 晶体管方波脉冲电源的峰值电压=60～80 V ，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为 175～300 V。峰值电压高时，放电间隙大
10
14．火花维持电压
火花维持电压是每次火花击穿后，在放电 间隙上火花放电时的维持电压，一般在25 V左 右，但它实际是一个高频振荡的电压(见图32)。
3) 短路(短路脉冲) 放电间隙直接短路，这是由于伺服进 给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电 蚀产物搭接所致。间隙 短路时电流较大，但间隙两端的电压
13
4) 电弧放电(稳定电弧放电)
由于排屑不良，放电点集中在某一局部而 不分散，导致局部热量积累，温度升高，如 此恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电 。由于放电点固定在某一点或某一局部，因 此称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤 。电弧放电的波形特点是td和高频振荡的小 锯齿基本消失。
4
电 压 /V
^ui
ti
to td te
tp
ti
to
电 流 /A 空载
火花
电弧
时 间 /s 过渡电弧 短路
is
i^e
时 间 /s
图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形
5
4．脉冲间隔to(μs))
脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、 TOFF表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔 时间(如图3-2所示)。间隔时间过短，放电间 隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧 放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将 降低加工生产率。加工面积、加工深度较大 时，脉间也应稍大。
18．峰值电流(A)
峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流 的最大值(瞬时)，在日本、英国、美国常 用Ip表示(见图3-2)。虽然峰值电流不易 测量，但它是影响加工速度、表面质量 等的重要参数。在设计制造脉冲电源时 ，每一功率放大管的峰值电流时预先计
12
19．短路峰值电流(A) 短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流 的最大值(见图3-2)，它比峰值电流要大 20％～40％，与短路电流Is相差一个脉
2
பைடு நூலகம் 4
3
21
1—工 具 电 极 ； 2—工 件 ； 3—脉 冲 电 源 ； 4—伺 服 进 给 系 统
图3-1 电火花加工示意图
3
2．放电间隙
放电间隙是放电时工具电极和工件间 的距离，它的大小一般在0.01～0.5 mm 之间，粗加工时间隙较大，精加工时则 较小。
3．脉冲宽度ti(μs)
脉冲宽度简称脉宽(也常用ON、TON 等符号表示)，是加到电极和工件上放电 间隙两端的电压脉冲的持续时间(如图3-2 所示)。为了防止电弧烧伤，电火花加工 只能用断断续续的脉冲电压波。一般来
8
亦即单位时间内有效火花脉冲个数与 该单位时间内的总脉冲个数之比。
11．脉宽系数τ 脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之 比，其计算公式为
ti ti
tp ti to
9
12．占空比ψ
占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比， ψ=ti/to。粗加工时占空比一般较大，精加工 时占空比应较小， 否则放电间隙来不及消 电离恢复绝缘，容易引起电弧放电。
15．加工电压或间隙平均电压U(V)
加工电压或间隙平均电压是指加工时电压 表上指示的放电间隙两端的平均电压，它是多 个开路电压、火花放电维持电压、短路和脉冲 1间1 隔等电压的平均值。
17．短路电流Is(A)
短路电流是放电间隙短路时电流表上 指示的平均电流。它比正常加工时的平 均电流要大20%～40%。
5．放电时间(电流脉宽)te(μs)
放电时间是工作液介质击穿后放电间隙 中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比
6
6．击穿延时td(μs) 从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要 经过一小段延续时间td，工作液介质才能被 击穿放电，这一小段时间td称为击穿延时(见 图3-2)。击穿延时td与平均放电间隙的大小 有关，工具欠进给时，平均放电间隙变大， 平均击穿延时td就大；反之，工具过进给时 ，放电间隙变小，td也就小。 7．脉冲周期tP(μs) 一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之 间的时间称为脉冲周期，显然tP=ti+to(见图3-
在电场的作用下，放电通道中的电子奔 向正极，正离子奔向负极。在窄脉宽度加工 时，由于电子惯性小，运动灵活，大量的电 子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面 迅速熔化和气化；而正离子惯性大，运动缓 慢，只有一小部分能够到达负极表面，而大 量的正离子不能到达，因此电子的轰击作用 18大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量大于
5) 过渡电弧放电(不稳定电弧放电，或称 不稳定火花放电)
14
3.2 影响材料放电腐蚀的因素
1．极性效应对电蚀量的影响 在电火花加工时，相同材料(如用钢电 极加工钢)两电极的被腐蚀量是不同的。 其中一个电极比另一个电极的蚀除量大， 这种现象叫做极性效应。如果两电极材料 不同，则极性效应更加明显。在生产中， 将工件接脉冲电源正极(工具电极接脉冲 电源负极)的加工称为正极性加工(如图33所示)，反之称为负极性加工(如图3-4所
第三章 电火花加工工艺规律
3.1 电火花加工的常用 术语 3.2 影响材料放电腐蚀的 因素 3.3 电火花加工工艺规律 习题
1
3.1 电火花加工的常用术语 电火花加工中常用的主要名词术语和符号 如下： 1．工具电极 电火花加工用的工具是电火花放电时的电 极之一，故称为工具电极，有时简称电极。 由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公( 如图3-1所示)。
15
在实际加工中，极性效应受到电极及
电极材料、加工介质、电源种类、单个
脉冲能量等多种因素的影响，其中主要
原因是脉冲宽度。
－
脉 冲 电 源
工 具 电 极
工件电极
＋
图3-3 “正极性”接线法图
16
＋
脉 冲 电 源
－
工 具 电 极
工件电极
3-4 “负极性”接线法
17
在实际加工中，极性效应受到电极及电 极材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能 量等多种因素的影响，其中主要原因是脉冲 宽度。
7
8．脉冲频率fP(Hz) 脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲 个数。显然，它fp与 t脉1p 冲周期tP互为倒数，即 9．有效脉冲频率fe(HZ) 有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上 发生有效放电的次数，又称工作脉冲频率。
10．脉冲利用率λ 率fp脉之冲比利，用又率称 频λffp是e 率有比效，脉即冲频率fe与脉冲频
13．开路电压或峰值电压(V)
开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td 时间内电极间的最高电压(见图3-2)。一般 晶体管方波脉冲电源的峰值电压=60～80 V ，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为 175～300 V。峰值电压高时，放电间隙大
10
14．火花维持电压
火花维持电压是每次火花击穿后，在放电 间隙上火花放电时的维持电压，一般在25 V左 右，但它实际是一个高频振荡的电压(见图32)。