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電火花知識

1.什麽是EDM?電火花加工是壹種自激放電,其特點是:放電前火花放電的兩個電極之間有壹個高電壓。當兩個電極靠近時,它們之間的電介質被擊穿,然後發生火花放電。隨著擊穿過程,兩電極間的電阻急劇下降,兩電極間的電壓也急劇下降。火花通道必須在短時間後(壹般為10-7-10-3s)及時熄滅,以維持火花放電的“冷電極”特性(即通道能量轉化的熱能不能過晚到達電極深度),使通道能量作用在很小的範圍內。在通道能量的作用下,電極會發生局部腐蝕。利用火花放電產生的腐蝕現象對材料進行尺寸加工的方法稱為EDM。電火花加工是壹種在低電壓範圍內液體介質中的火花放電。二、電火花加工的特點電火花加工是壹種完全不同於機械加工的新工藝。隨著工業生產的發展和科學技術的進步,高熔點、高硬度、高強度、高脆性、高粘度、高純度的新材料不斷出現。各種復雜結構和特殊工藝要求的工件越來越多,使得傳統的加工方法無法或難以加工。因此,人們不僅進壹步發展和改進機械加工方法,而且還努力尋找新的加工方法。電火花加工能夠滿足生產發展的需要,並在應用中表現出許多優異的性能,因此得到了迅速的發展和廣泛的應用。EDM的特點如下:1。脈沖放電能量密度高,便於加工普通加工方法難以或無法加工的特殊材料和形狀復雜的工件。它不受材料硬度和熱處理條件的影響。2.脈沖放電持續時間極短,放電時產生的熱傳導和擴散範圍小,材料熱影響範圍小。3.加工時,工具電極不與工件材料接觸,兩者之間的宏觀力很小。工具電極材料不需要比工件材料更硬,因此工具電極易於制造。4.它可以改革工件的結構,簡化加工工藝,提高工件的使用壽命,降低工人的勞動強度。基於以上特點,電火花的主要用途如下:1)制造模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具。

2)在硬質合金上加工小孔、異形孔和螺紋孔。

3)在金屬板上切割零件。

4)加工窄縫。

5)磨削平面和圓形表面。

6)其他(如強化金屬表面,取出破碎的工具,在淬火部位打孔,直接加工表面復雜的零件等。).三。電火花加工機床的組成和功能從以上情況可以看出,為了實現電火花加工,機床必須具備三個要素,即:脈沖電源、機械部分和自動控制系統、工作液過濾和循環系統。下面簡要討論這三個要素的功能。1.脈沖電源施加在放電間隙上的電壓必須是脈沖的,否則,放電將成為連續電弧。所謂脈沖電源,實際上是壹種能夠發出能量充足的脈沖電壓的電氣電路或器件。2.機械部分和自動控制系統用於在工具電極和工件之間保持適當的放電間隙並在線調整。3.工作流體凈化循環系統中工作流體的作用是集中能量,強化加工過程,帶走排出過程中產生的熱量和腐蝕產物。工作流體系統包括工作流體的儲存、冷卻、循環、調節和保護、過濾和強制循環系統。以上三個要素,有時稱為電火花機床的三個部分,構成了電火花機床滿足加工技術要求的統壹體。四。實現EDM的條件要實現EDM,需要滿足以下條件:1。工具電極和工件電極之間必須保持合理的距離。在這個距離範圍內,既能滿足脈沖電壓連續擊穿介質產生火花放電的要求,又能滿足火花通道熄滅後介質去離子和刻蝕產物放電的要求。如果兩個電極之間的距離太大,脈沖電壓無法擊穿介質,無法產生火花放電。如果兩電極短路,兩電極之間沒有脈沖能量消耗,不可能實現電腐蝕加工。2.兩個電極之間必須填充壹種介質。用電火花加工材料時,液體介質(特種工作液或工業煤油)在兩個電極之間。電火花加工強化材料表面時,氣體介質位於兩電極之間。3.在兩個電極之間傳輸的脈沖能量密度應該足夠大。火花通道形成後,脈沖電壓變化很小,因此通道的電流密度可以表征通道的能量密度。只有能量密度足夠大,才能使被加工材料局部熔化或汽化,從而在被加工材料表面形成蝕痕(坑),實現電火花加工。因此,溝道通常必須具有105-106A/cm2的電流密度。放電通道必須具有足夠大的峰值電流,以便在脈沖期間可以維持該通道。壹般來說,維護通道的峰值電流不小於2A。4.放電必須是短時間脈沖放電。放電持續時間壹般為10-7-10-3s。由於放電時間短,放電時產生的熱能無法在被加工材料內部擴散,從而將能量作用限制在很小的範圍內,維持了火花放電的冷電極特性。5.脈沖放電需要多次重復,多次脈沖放電在時間和空間上是分散的。這裏有兩層意思:(1)壹次相鄰的兩個脈沖不在同壹點形成通道;其次,如果脈沖放電發生在某個時間範圍內的某個區域,應該在另壹個時間轉移到另壹個區域。只有這樣才能避免積碳,進而避免電弧和局部燒傷。6.脈沖放電後的腐蝕產物可以及時排出放電間隙,使重復放電順利進行。在電火花加工的生產實踐中,上述過程是通過兩種方式完成的。壹方面,火花放電和電腐蝕的過程本身具有放電腐蝕產物的固有特性;蝕刻劑以外的剩余放電產物(例如介質的蒸發)也能促進上述過程;另壹方面,必須采用壹些人工輔助工藝措施,如工作液的循環過濾、加工中采用的沖洗和抽吸措施等。五、極性效應在電火花加工過程中,同壹材料的兩個電極的腐蝕量是不同的。壹個電極的刻蝕量大於另壹個電極的刻蝕量,稱為極性效應。如果兩個電極的材料不同,極性效應更明顯。6.覆蓋效應在油介質中,帶有負極性的遊離碳粒會被分解,在合適的脈沖寬度和脈間條件下,碳粒會被覆蓋在放電的正極上,稱為覆蓋效應。覆蓋效應可以降低電極損耗。註意負極性處理,以利於覆蓋效果。七、加工速度對於電火花機床來說,加工速度是指單位時間內被蝕刻工件的體積或重量。壹般用體積表示。若工件在時間t內被刻蝕的體積為V,則加工速度Vw為:Vw=V/t(mm3/min)。對於WEDM,加工速度是指單位時間內工件切削的面積。即以mm2/min表示。在表面粗糙度(如Ra=2.5μm)和相對電極損耗(如1%)壹定的情況下,最大加工速度是衡量電加工機床工藝性能的重要指標。壹般來說,廠家給出的是最佳加工狀態下能達到的最大加工電流和最高加工速度。因此,在實際加工中,由於工件的尺寸和形狀不斷變化,加工條件和排屑條件與理想狀態相差甚遠,即使是粗加工,加工速度也往往遠低於機床的最大加工速度指標。八、工具電極損耗在電火花加工中,工具電極損耗直接影響仿形精度,特別是對於型腔加工,電極損耗比加工速度更重要。電極損耗分為絕對損耗和相對損耗。最常用的絕對損耗方法是體積損耗Ve和長度損耗Veh,分別代表單位時間內工具電極刻蝕的體積和長度。即Ve=V/t(立方毫米/分鐘)

Veh=H/t(mm/min)相對損耗——工具電極和工件加工速度的絕對損耗百分比。壹般來說,長度的相對損失更直觀,也更便於測量。在線切割中,電極絲的損耗對工件質量的影響很小,壹般不討論。但在快走絲線切割機床中使用鉬作為電極絲是重復放電,因此絲的損耗影響電極絲的使用壽命,在實際加工中應適當考慮。在電火花加工中,工具電極不同部位的損耗率也不同。精加工時壹般電規選的小,放電間隙太小,通道太窄。在爆炸和工作流體的作用下,被刻蝕的物質不斷沖擊電極表面,加速了電極損耗。因此,如果可以適當地增加電間隙並且可以改善通道條件,則可以減少電極損耗。九、表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上的微觀幾何形狀誤差。對於電加工表面,即加工表面的坑和孔的堆積,由於坑和孔的表面會形成加工硬化層,並能儲存潤滑油,其耐磨性比相同粗糙度的加工表面好,所以允許加工表面大於要求的粗糙度。而且在相同的粗糙度下,加工表面的亮度比加工表面的亮度低。根據國家標準,用Ra(輪廓的平均算術偏差)和Rz(粗糙度的平均高度)之壹來評價加工表面的粗糙度。電火花加工工件的表面粗糙度直接影響其耐磨性、配合性、接觸剛度、疲勞強度和耐腐蝕性等性能。特別是對於在高速、高潔凈度和高壓下工作的模具和零件,表面粗糙度往往是決定其性能和使用壽命的關鍵。十、放電間隙放電間隙又稱過切,是指加工過程中脈沖放電兩極之間的距離,實際效果體現為加工後工件尺寸的單邊擴大。定量了解電火花加工中的放電間隙是確定加工方案的基礎。包括工具電極形狀和尺寸的設計、加工工藝步驟的設計、加工規範的切換和相應工藝措施的設計。Xi。兩個電極刻蝕量的矛盾在本文中已經明確說明了脈沖放電時間越長,越有利於降低工具電極的相對損耗。在電火花加工的實際過程中,粗加工采用長脈沖時間、大放電電流,既體現了高速度,又體現了低損耗,體現了加工速度與工具電極損耗之間的矛盾。然而,在整理過程中,矛盾激化了。為了實現低能加工,必須大大縮短脈沖放電時間。為了實現脈沖放電電流和脈沖放電時間參數的合理組合,還必須大大壓縮脈沖放電電流。這樣不僅增加了工具電極的相對損耗,而且大大降低了加工速度。12.加工速度與加工表面粗糙度的矛盾為了解決電火花加工技術的這壹基本矛盾,人們試圖將壹個脈沖能量分散到幾個通道中,在多個點同時放電。這種方法既提高了表面粗糙度,又保持了原有的加工速度。到目前為止,在人工控制下實現多點同時放電的有效方法只有壹種,即分離工具電極的多回路加工。為了實現整體電極的多通道加工,多年來人們設想了各種方法並進行了實驗。但到目前為止,還沒有完全解決。

在實際加工過程中,型腔模具的加工采用粗、中、精逐步過渡的加工方法。高功率低損耗的粗加工標準解決了加工速度的矛盾;雖然中、精加工時工具電極的相對損耗較大,但壹般來說,中、精加工的余量只占總加工量的很小壹部分,所以工具電極的絕對損耗很小,可以通過控制加工尺寸來補償,也可以忽略不計,不影響精度要求。

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