电火花加工机理及微观物理过程2
电火花加工工作原理
电火花加工工作原理
电火花加工是一种利用脉冲电火花在工件与电极之间形成电火花放电击穿间隙，使工件表面产生微细坑槽或凹凸纹理的加工方法。
其工作原理如下：
1. 电极形成间隙：在电火花加工中，通常需要将工件与电极固定在加工设备中，使工件与电极之间形成一个微小的间隙。
该间隙的大小决定了电火花放电的能量和加工 precision。
2. 电力供应：通过电力供应装置提供高压电源。
该电源会在工件与电极之间产生高电压。
3. 电火花放电：当高电压施加在工件与电极之间时，电流会在两者之间产生击穿放电，形成电火花。
电火花产生的瞬间高温和震荡压力会使间隙中的材料融化、汽化和爆炸，从而在工件表面形成微小的坑槽或凹凸纹理。
4. 卸载：放电过程中，电火花会在间隙中不断反复发生，形成了连续的击穿和坑槽。
工件通过电火花的短暂开关和关闭，实现坑槽的连续形成。
5. 冷却与切割液：由于电火花加工会产生大量的热量，需要进行冷却。
同时，切割液的引入可以使电火花加工过程更加稳定和高效。
切割液可以冷却和冲洗坑槽，帮助去除产生的废渣和提供更好的加工效果。
总结：电火花加工利用电火花放电的高温和震荡压力作用，通
过间隙中材料的融化、汽化和爆炸形成微小的坑槽或凹凸纹理。
同时，通过不断重复的放电过程和切割液的引入，实现了连续的加工效果。
电火花加工工艺规律课件
目录
• 电火花加工原理 • 电火花加工的工艺参数 • 电火花加工的特性和应用 • 电火花加工的工艺规律和影响因素 • 电火花加工的实践操作和注意事项
01
电火花加工原理
电火花放电现象
01 定义
电火花放电现象是电极间瞬间导通，同时伴随着 大量热能、光能、声能等释放的现象。
02 产生条件
工件进给速度
工件进给速度越快，加工效率越高， 但过快的进给速度可能导致电极与工 件接触不良，影响加工效果。
加工面积和深度
加工面积
加工面积越大，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液。
加工深度
加工深度越深，加工难度越高，需要选择合适的电极材 料和工作液，同时需要调整工艺参数，确保加工稳定性 和精度。
工作液的选择与使用
工作液在电火花加工中起到冷却、排屑和绝缘的作用。根 据具体的加工要求和条件，选用合适的工作液可以提高加 工效率和表面质量。
电火花加工的实践操作和注
05
意事项
电火花加工的实践操作流程
准备工具和材料
根据加工需求选择合适的工具和材料，如电 极、工件、工作液等。
安装工具和工件
将电极和工作件安装在电火花机床上，确保安 装牢固。
02 铜电极
适用于加工有色金属，如铝、铜等，具有较好的 导电性和加工精度。
03 硬质合金电极
适用于加工高硬度材料，如硬质合金，具有较高 的电极损耗率和加工效率。
脉冲宽度和脉冲间隔
脉冲宽度
决定单个脉冲的能量，脉冲宽度越大，单个脉冲的能量越大，加工效率越高，但电极损耗也越 大。
脉冲间隔
决定脉冲的频率，脉冲间隔越小，脉冲频率越高，加工效率越高，但电极损耗也越大。
EDM加工原理介绍
电火花铣削 用来制作电气接插件的细小模具，进 行表面粗糙度要求均匀的大面积加工 以及任何不规则形状的加工。加工时 采用圆柱形电极，把材料一层层地去 除。 这种加工方法能采用便宜的电极来制 作复杂的模具形状。
在电极和工件上的蚀除量是不相等的， 这主要取决于极性，材料的热传导性、 熔点、放电的持续时间和强度。 在电极上产生的蚀除称为损耗，而在工 件上产生的蚀除称为材料去除量。
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电火花加工的类型
电火花成形加工 用来制作注射模、特殊开头的模具以及 各种复杂形状的型腔。制作型腔时，要 采用与工件所需形状相反的电极。
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电火花加工的物理原理
在这一电场作用下，电子和自由的正离 子被加速达到很高的速度，并将很快形 成一个导电的电离信道。
在这一阶段，两电极之间能通过电流和 产生火花，引起了粒子间无数次的碰撞。
这时形成了等离子区，它很快就达到了 8000到12000℃的极高温，在碰撞数持 续增长作用下形成的高温可在两导体表 面瞬时局部熔化一定量的材料。
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电火花加工的物理原理
放电过程:
为了在两个电极之间产生放电，其上所 施加的电压必须高于GAP（电极和工件 之间的间隙）的击穿电压，这一击穿电 压取决于： - 电极和工件之间的距离。 - Байду номын сангаас作液的绝缘性能。 -在间隙中的污染程度（蚀除微粒）
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。
电火花线切割加工的原理
电火花线切割加工的原理电火花线切割加工是一种特殊的加工方法，常用于金属材料的切割、模具加工等领域。
其原理是利用电火花放电的高能量，将金属材料上的一小点加热到熔化或汽化的温度，从而实现对材料的切割。
下面将详细介绍电火花线切割加工的原理。
第一，电火花放电原理电火花线切割加工的基础是电火花放电原理。
电火花是在两个电极之间产生高电压放电泄放的现象。
在电火花线切割中，电极是一根线状电极，被称为丝线。
当丝线和工件之间形成一定的电荷差时，电流会通过工件而不是丝线。
这是因为工件是电导体而丝线是绝缘体。
当电流通过工件时，由于局部放电产生的电弧在微观层面掏蚀金属，形成小孔或小坑。
在这个过程中，电弧的温度非常高，可以达到几千摄氏度。
当放电一段时间后，电极的形状将被改变，与工件相隔较近的位置形成突起。
因此，电火花线切割是一种非接触式加工，不会产生切割力或机械剪切。
第二，切割过程在电火花线切割过程中，需要使用一台特殊的设备，称为电火花线切割机。
这台机器包括一个电源、一个丝线电极、一个工作台和一个冷却系统。
首先，需要将待加工的工件固定在工作台上。
然后，在丝线电极上施加高电压的脉冲，使其与工件之间产生电荷差。
当电流通过工件时，局部放电产生的电弧便开始加热工件的表面。
随着放电过程的进行，电弧将形成一个直径很小的孔洞。
此时，需要控制丝线电极和工件之间的间隙，并进行电弧移动。
因为电弧是非接触式的，只需保证电极与工件之间的电荷差，就能在整个切割过程中保持稳定的切割能量。
而电弧的移动路径由机器控制，可以按照预定的路径进行。
为了确保切割过程的良好进行，还需要保持适当的冷却。
电火花线切割机可以通过喷水或其他冷却方式来保持丝线电极和工件的温度在一定范围内。
这是因为电火花放电的高温容易引起电极和工件的烧损，而适当的冷却可以有效降低温度并延长电极使用寿命。
第三，加工特点电火花线切割加工具有以下几个特点：1. 加工速度快：电火花线切割加工不受材料硬度的限制，可以切割硬度很高的金属。
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。
简述电火花加工的原理
简述电火花加工的原理电火花加工是一种利用电火花放电的加工方法，它通过在工件和电极之间形成放电通道，利用电火花高温高压的特性，使工件表面产生瞬间高温熔化和蒸发，从而实现对工件进行切割、打孔、雕刻等加工操作。
下面将详细介绍电火花加工的原理。
电火花加工主要由电源、工作台、电极、工作液和控制系统组成。
其中，电源提供电能，工作台用于固定工件，电极作为切割、雕刻等操作的工具，工作液用于冷却和冲洗加工区域，控制系统用于控制加工过程。
电火花加工的原理可以分为四个步骤：放电开始、放电传导、放电扩散和放电结束。
首先是放电开始阶段。
当电源加电后，电极和工件之间的间隙开始形成气体离子化的放电通道。
在这个过程中，电极和工件之间的间隙电阻逐渐减小，电场强度逐渐增大，直到达到放电启动电压。
此时，放电通道中的气体开始发生电离，产生离子等离子体，形成放电通道。
接下来是放电传导阶段。
在放电通道形成后，电流开始流过电极和工件之间的间隙，形成离子等离子体的电流通道。
在这个过程中，电流会加热放电通道，使其温度升高，形成高温等离子体。
这时，高温等离子体会将周围的金属材料加热至熔化点，并产生蒸汽和气体。
然后是放电扩散阶段。
在高温等离子体的作用下，工件表面的金属材料开始瞬间熔化和蒸发，形成微小的颗粒和气体。
这些颗粒和气体被冷却液冲洗走，同时放电通道也会不断扩散，使加工孔径逐渐增大。
最后是放电结束阶段。
在放电过程中，电极和工件之间的间隙会不断增加，电阻也会增大。
当电流无法维持放电通道时，放电就会结束。
此时，加工区域会有一定的凹坑和残留物，需要进行后续的处理。
总结起来，电火花加工利用放电通道的高温高压特性，通过瞬间熔化和蒸发工件表面的金属材料，实现对工件的切割、打孔、雕刻等加工操作。
其原理是通过电源提供电能，形成放电通道，使工件表面产生高温等离子体，从而实现加工目的。
电火花加工具有加工精度高、加工效率高、适用于各种材料等优点，广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域。
课题一--电火花技术简要介绍
课题一电火花技术简要介绍一、电火花简介电火花技术，又称放电加工，日本叫法是Electrical Discharge Machining，简称EDM，苏联称电蚀加工，Electroerosion Machining，指利用两极间的脉冲放电产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。
电火花与机械加工的区别：机械加工是通过机床部件的相对运动，用比工件硬的刀具切除工件上多余的部分，来得到成品零件的；而电火花加工，工具与工件并不接触，靠工具和工件之间不断的脉冲性火花放电，产生局部的瞬间高温，把金属材料蚀除掉。
电火花腐蚀的主要原因是什么？火花放电时火花通道中瞬间产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、气化而蚀除，形成放电凹坑，从而将金属材料腐蚀掉。
二、电火花的历史在插头或电器开关触点开、闭时，往往会产生火花而把接触表面烧毛，腐蚀成粗糙不平的凹坑而逐渐损坏，人们不断地避免这种有害的电腐蚀。
1940年，苏联学者拉扎连科夫妇开始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。
三、有害的火花放电转化为有用的加工技术的条件图1 电加工的示意图1、使工具电极和工件被加工表面之间保持一定的放电间隙，几微米-几百微米，不能间隙太小或太大，应具备工具电极的自动进给和调节装置。
2电火花加工.
电火花加工的局限性
主要用于加工金属等金属材料,一 定条件下才可以加工半导体和非 导体材料
电火花加工工艺方法分类
根据工具电极和工件电极的相对 运动的方式和用途不同分类 电火花穿孔成形加工 电火花线切割 电火花磨削和镗磨 电火花同步共轭回转加工 电火花高速小孔加工 电火花表面强化与刻字
电火花加工原理图
电火花加工的优点
适合于难切削材料的加工 可以 突破传统切削加工对刀具的限制， 实现用软的工具加工硬韧的工件， 甚至可以加工象聚晶金刚石、立 方氮化硼一类超硬材料。目前电 极材料多采用紫铜或石墨，因此 工具电极较容易加工。
电火花加工的优点
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 加工。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。数 控技术电火花加工可以简单形状 的电极加工复杂形状零件。
短脉冲----正极性加工 长脉冲----负极性加工
正极容易吸收工作液中的带有负 电荷的碳微粒，形成熔点和气化 点较高的薄层碳黑膜，能够减小 正极的损耗，保护正极。
影响极性效应的因素：脉宽，脉 间，脉冲峰值电流，放电电压， 工作液以及电极材料等。
交变脉冲，抵消极性效应，增加 电极损耗。
润滑性能和耐磨性； 表面粗糙度提高和加工速度下降的关 系； 工件材料的热学常数； 工具材料性质 单个脉冲能量，加工面积
表面变质层
熔化凝固层 热影响层 显微裂纹
表面力学性能
显微硬度及耐磨性 残余应力 耐疲劳性能
思考题
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
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• 形成放电通道后，脉冲电压使 得通道中电子高速奔向正极， 正离子奔向负极。在这一过程 中，电能变成动能，动能通过 碰撞又变成热能。 • 在通道里，正极和负极表面分 别形成瞬时热源 • 通道高温使得工作液，两极材 料气化，热分解。 • 气化后的工作液，金属蒸汽瞬 时体积猛增，热膨胀，像火药、 烟花一样具有爆炸的特性
• 工业液和金属材料熔化、 气化热膨胀产生了很高的 瞬时压力。 • 通道中心的压力最大，使 气化的气体体积不断向外 膨胀，形成一个扩张的气 泡。 • 当气泡爆裂后，熔融金属 液体和蒸汽，就被抛出进 入工作液
• 随着脉冲电压结束，脉冲 电流也迅速为零，但此后 仍有一段时间使间隙介质 消电离，即放电通道中带 电粒子恢复为中性。
电火花加工的分类1 电火花加工的分类1
• 电火花成型加工和电火花线切割加工 • 电火花成型加工
数控电火花成型机床
电火花加工的分类2 电火花加工的分类2
电火花加工型腔
电火花加工落料冲模
电火花加工的原理
1-工件；2-脉冲电源；3-自动进给调节装置4-工具电极；5-工作液；6过滤器；7-液压泵
总结
• /show/LAzsyFWamYdscp GS.html • /video/2008/11/03/283539.ht ml • /show/iN2BYq1h6AYggYv b.html
• 电火花加工的缺点：
基于以上优缺点，为了提高电火花加工的生产率，通常 安排工艺时多采用切削加工去除大部分余量，然后再 进行电火花加工 – 加工效率低 – 存在电极损耗 – 只能加工金属等导电材料
电火花加工的应用范围
• • • • • • 高硬度零件加工 型腔尖角部位加工 模具上的筋加工 深腔部位的加工 小孔加工 表面处理
ti-脉冲宽度；to-脉冲间隔；tp-脉冲周期；ui-峰值电压
• 电火花加工应具备的条件
– 工件与电极之间应保持一定的放电间隙。一般 为0.01-0.1mm左右。 – 工件与电极之间应充满有一定的绝缘性的工作 液。 （1）产生脉冲性火花放电 （2）排出电蚀产物 （3）冷却电极和工件表面 – 火花放电必需为瞬时的脉冲性放电，而不是持 续的电弧放电
• 电火花加工的微观物理过程： • （1）极间介质的电离、击穿形成放电通道。 • （2）介质热分解，电极材料熔化、气化、 热膨胀。 • （3）电极材料的抛出 • （4）极间介质的消电离
• 工具电极与工件之间施加 80v脉冲电压，两极之间 立即形成电场。 • 微观表面凹凸不平，距离 最小处电场强度最大。 • 阴极表面电场达到 105v/mm时，产生场致电 子发射，即阴极向阳极逸 出电子。 • 高速运动的负离子向阳极 运动，产生碰撞电离，并 导致带电粒子雪崩式增多， 击穿介质，形成放电通道。
电火花加工的特点
• 电火花加工具有以下优点：
– 便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材 料，如淬火钢，硬质合金等。 – 适用于复杂表面形状工件的加工。 – 电极材料不必比工件硬 – 可进行微精细加工。0.01-0.1mm的型孔。 – 可加工各种成型工具和量具。 – 直接利用电、热能加工，便于控制。
电火花加工机理及微观物 理过程
目标
• 电火花加工的定义 • 电火花加工的分类 • 电火花加工的原理、特点及应用范围
电火花加工的定义
• 电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining）：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。