第17讲 电火花成形加工

电火花成型加工教学一、教学目标随着科学技术不断发展，具有高熔点、高强度、高脆性、高粘性等性能的新材料不断出现，具有各种复杂结构和特殊工艺要求的工件越来越多，各类新的技术问题不断出现，人们通过各种渠道，借助多种能量形式，不断探求新的工艺途径，于是各种特种加工方法先后应运而生。

目前，电火花成型加工已成为一种重要的特种加工技术。

（一）知识掌握点1．掌握电火花成型加工的基本原理、特点。

2．了解电火化成型加工的基本条件。

3．掌握电火花成型加工中程序的编制方法。

（二）能力训练点1．掌握电火花成型加工机床操作的基本步骤及方法。

2．掌握电极和工件的装夹。

3．掌握电火花加工参数设定。

（三）素质培养点1. 培养学生质量意识。

2．培养学生职业道德。

3．培养学生的创造精神。

二、大纲重点、学习难点及化解办法（一）大纲重点1．掌握电火花成型加工的工作原理和有关组成部分的作用。

2．掌握电火花成型加工程序的编制方法。

3．掌握电火花成型加工机床操作要领。

（二）大纲难点1．熟悉电火花成型加工的基本原理。

2．实现电火花成型加工的基本条件。

3．电火花成型加工基本工艺规律。

（三）难点化解方法1．结合原理示意图讲解基本原理。

2．重点讲解极性效应和覆盖效应。

3. 理论联系实际。

三、教学计划［教学计划设计说明］本教学计划依据教学大纲要求，遵循理论联系实际的原则，本着够用能用的教学目标循序渐进的安排教学内容，说明如下：１．通过入门讲解，使学生对特种加工有一个感性认识。

２．在讲解加工程序编制时依据加工要求进行编程，具有很强的针对性。

３．教师的示范操作给了学生规范化的操作概念，通过示范讲解还解决了学生一些理论上疑惑。

４．学生通过亲自操作机床，真正掌握电火花成型加工机床的操作技能。

总之，本计划安排得当，既符合教学大纲要求，又符合我校教学实际。

四、物质准备1．设备：NH7130NC电火花成型加工机床2．工具：扳手、电极3．材料：紫铜、石墨、合金钢等五、教学过程单元 1电火花成型加工的基本知识[导入] 电火花加工又称为放电加工（Electrical Discharge Machining，简称为EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。

电火花加工的原理与应用一、电火花加工的基本原理电火花加工是一种通过放电放出的高频高压脉冲电火花来加工工件的非传统加工方法。

它利用电火花和工件间的电解液进行工件的加工。

电火花加工利用电火花放电将切削工具和工件间的材料排除，以达到加工目的。

电火花放电过程主要包括两个阶段：放电间隙形成和放电间隙充实。

放电间隙形成是指在电极间形成间隙，在间隙放电时材料被脉冲放电的热熔、蒸发和气化作用破坏。

放电间隙充实是指放电孔中形成高速液流，将被放电材料冲刷和排除。

电火花加工的原理基于放电产生的高热能可以将工件上的材料熔化、蒸发和气化。

工件的材料经过电火花放电时，因受到极短时间内的高温和高压的影响，材料原来的形态发生了改变，使得原先固体状态的材料瞬间转变为了等离子体。

二、电火花加工的应用电火花加工广泛应用于以下领域：1. 模具加工电火花加工在模具加工领域有着重要的应用。

由于模具材料通常非常硬，而且形状复杂，传统的机械加工方法很难满足要求。

电火花加工可以通过放电放热能量的方式将模具材料熔化、蒸发和气化，实现对模具材料的加工。

2. 零件修复电火花加工还可以用于零件的修复。

某些零件在使用过程中可能会出现损坏，而且难以通过传统的加工方法修复，此时可以使用电火花加工来修复零件。

电火花加工可以通过放电放热能量的方式，将被修复的零件表面的材料熔化、蒸发和气化，同时将修复的材料填充到零件上。

3. 复杂曲面加工电火花加工可以实现对复杂曲面的加工，这是传统的机械加工方法很难实现的。

通过电火花加工，可以利用放电放热能量将材料熔化、蒸发和气化，实现对复杂曲面的加工。

4. 连续冲模电火花加工可以用于连续冲模加工。

连续冲模加工是模具在连续的冲压过程中进行修复，传统的修复方法无法在连续冲模过程中进行修复。

而电火花加工可以通过放电放热能量的方式将材料熔化、蒸发和气化，实现对冲模的修复。

5. 难加工材料的加工电火花加工在难加工材料的加工中具有优势。

难加工材料指的是那些硬度高、热膨胀系数低、导热系数低等特点的材料。

电火花成形加工的基本原理电火花加工是在液体介质中进行的，机床的自动进给调节装置使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙，当工具电极和工件之间施加很强的脉冲电压（达到间隙中介质的击穿电压）时，会击穿介质绝缘强度最低处，如图所示。

由于放电区域很小，放电时间极短，所以，能量高度集中，使放电区的温度瞬时高达10000-12000℃，工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、甚至汽化蒸发。

局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛入工作液中，并被冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。

一次放电后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。

如此反复使工件表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而达到成型加工的目的。

电火花成形加工原理图1-工件 2-脉冲电源 3-自动进给装置 4-工具电极 5-工作液 6-过滤器 7-泵电火花加工是不断放电蚀除金属的过程。

虽然一次脉冲放电的时间很短，但它是电磁学、热力学和流体力学等综合作用的过程，是相当复杂的。

综合起来，一次脉冲放电的过程可分为以下几个阶段：(1)极间介质的电离、击穿及放电通道的形成当脉冲电压施加于工具电极与工件之间时，两极之间立即形成一个电场。

电场强度与电压成正比，与距离成反比，随着极间电压的升高或是极间距离的减小，极间电场强度也将随着增大。

由于工具电极和工件的微观表面是凸凹不平的，极间距离又很小，因而极间电场强度是很不均匀的，两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。

当电场强度增大到一定数量时，介质被击穿，放电间隙电阻从绝缘状态迅速降低到几分之一欧姆，间隙电流迅速上升到最大值。

由于通道直径很小，所以通道中的电流密度很高。

间隙电压则由击穿电压迅速下降到火花维持电压（一般约为20~30V），电流则由0上升到某一峰值电流。

(2)介质热分解、电极材料熔化、汽化热膨胀极间介质一旦被电离、击穿，形成放电通道后，脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极，正离子奔向负极。

电火花成型加工实验报告实验报告：电火花成型加工一、实验目的1.了解电火花成型加工的基本原理和工艺过程。

2.掌握电火花成型加工的操作方法和注意事项。

3.分析电火花成型加工的优缺点及应用领域。

二、实验原理电火花成型加工是指利用脉冲电流产生的高温等离子体在工件表面复杂轮廓上进行加工的一种非传统的精密加工方法。

其工作原理是通过脉冲电流在工件表面上形成电火花放电，从而使工件表面熔化或氧化剥离，形成所需形状的孔洞或凸台等特殊结构。

电火花加工适用于所有导电材料，特别适用于硬度高、脆性大、加工难度大的材料。

三、实验仪器和材料1.电火花加工设备：包括工作台、工作液、发生器等。

2.工件：导电材料，如金属。

3.电源：提供工作电流进行加工。

四、实验步骤1.准备工作：将工件放置在工作台上，调整加工参数。

2.加工操作：开启电源，选择合适的脉冲电流进行加工。

注意观察电火花放电效果，确保加工质量和加工精度。

3.停止加工：当脉冲电流达到预定加工时间后，停止加工，关闭电源，取出工件。

4.清洁工作：将加工过程中产生的废料和杂质清理干净，保持实验环境整洁。

五、实验结果与分析通过实验操作，完成了电火花成型加工的任务。

观察加工后的工件，可以看到形成了所需形状的孔洞或凸台等特殊结构。

加工质量和加工精度取决于加工参数的调整，调整电流大小和加工时间可以控制加工效果。

实验证实，电火花成型加工可以对导电材料进行精密加工，能够满足一些传统加工方法无法实现的任务。

六、实验心得通过本实验，我对电火花成型加工的原理和工艺过程有了更加深入的了解。

电火花成型加工是一种非常重要的非传统加工方法，它可以对导电材料进行高精度的加工，具有一定的优势和应用前景。

在实验操作过程中，要注意安全措施，避免发生意外事故。

此外，需要对加工参数进行合理的调整，以获得较好的加工效果。

这次实验让我更加熟悉电火花成型加工的操作方法和注意事项，对工程制造领域有一定的参考价值。

七、实验展望通过本次实验，我对电火花成型加工有了初步的认识，但仍然有许多不足之处。

电火花成型加工的基本原理1. 电火花成型加工的定义电火花成型加工是一种精密加工方法，是利用高频脉冲放电的原理，在工作液中沉浸的电极与工件之间产生电火花放电，使工件上的金属被腐蚀溶解，以达到加工目的的方法。

2. 电火花成型加工的基本原理电火花成型加工的核心原理是电脉冲放电加工。

它是一种以工作液作介质，利用高压电脉冲将内部电荷储能器的电能快速放电到工件表面，并在电极与工件之间形成极端高温和强烈的电场状态，从而瞬间腐蚀溶解金属，实现对工件进行加工的高精度加工方法。

电火花成型加工所用的放电脉冲能量很小，一般在10～300微焦耳之间，但是放电脉冲几乎都在1微秒以下，放电电流很大，可以达到1～10安培。

由于精度高、能广加工各种形状的工件，被广泛应用于精密的制造技术领域。

3. 电火花成型加工的特点1. 高精度。

由于无接触加工、高频脉冲放电，因此加工精度高，可以达到微米级别。

2. 零件形状复杂。

电火花加工可以加工硬质、脆性、导电性差、复杂形状的基础材料。

3. 精度稳定性高。

相对于传统机械加工，电火花加工不会受到工件摆动、温度波动对加工精度的影响。

4. 周边影响小。

由于电火花加工是在液体中进行的，因此在加工过程中不会产生静电火花，没有机械加工过程产生的切削力和切燃烧的返回力，对周边环境影响较小。

5. 操作简便。

工作过程中的操作简单、可操作性强，不需要过多的操作技能。

4. 电火花成型加工的应用电火花成型加工在机械制造、电子工业、汽车制造、光学仪器制造、航天航空制造等领域都得到了广泛的应用。

对于精密零部件和大型件加工具有极高的效率和精度，尤其是各种复杂的形状和结构的零件，更是几乎成为必须的加工手段之一。

通过电火花成型加工，可以制造出高精度、复杂地形、高质量的模具、模型、模板、刀模等各类零部件；也可以加工各种硬度、脆性材料的复杂形状，并且可以实现加工工艺难以完成的精密加工任务。

因此，电火花成型加工已经成为先进制造产业中必不可少的一种加工手段。

什么是电火花加工电火花加工（Electrical Discharge Machining, EDM）又称放电加工，是特种加工的一种。

电火花加工可以用来加工传统切削方法难以加工的超硬材料和複杂形状的工件，通常用于加工导电的材料。

电火花加工可以在诸如钛合金、工具钢、碳钢和硬质合金等难加工材料上加工复杂的型腔或者轮廓。

电火花加工原理是在导电的工具电极和工件之间施加上周期性快速变化的电压脉冲，通过浸没在绝缘介质中的工具电极与工件之间的脉冲性放电所产生的局部高温使工件表面金属熔化、气化，从而蚀除金属。

因此在加工过程中几乎不存在切削力。

电火花加工在模具製造业应用最广。

应用这种加工方法的机床主要有：电火花成型加工机床：工具电极一般採用石墨或紫铜，工具和工件浸没在煤油基工作液中，通过放电把工具电极上的形状复制到工件上。

电火花线切割加工机床：採用去离子水（ Deionized water ）作为绝缘介质，採用黄铜丝或黄铜镀锌丝作为工具电极（我国首创的往返走丝电火花加工线切割机床通常採用乳化液，采用钼丝作为工具电极）。

电火花加工的简史1943年，两位俄国科学家（Dr. B.R. Lazarenko 及 Dr. N.I. Lazarenko ）发明了电火花加工方法。

日本牧野（Makino）公司在1980年发明第一台数控电火花加工机。

电火花加工优点1、可以制造传统切削加工机所无法生产的特殊形状产品。

2、加工坚硬的材料也可以有好的公差精度。

3、传统加工机的切削力可能会损坏小型的工件，但放电加工没有此情形。

电火花加工的缺点1、不能加工非导体（已经有技术可以加工陶瓷材料）。

2、加工速度缓慢。