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第2章_电火花加工工艺规律

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第二章 电火花加工

第二章 电火花加工

二、电火花加工的特点 1、非接触加工，无宏观切削力 2、适合于难切削导电材料的加工 3、有电极损耗 4、加工速度较慢 5、可加工特殊及复杂形状的表面
三、电火花加工的适用范围 1、加工任何难加工的金属材料和导电材料 2、加工材料复杂的表面 3、加工薄壁、异形小孔、深小孔等有特殊 要求的零件。
第三节 电火花加工设备和工作液
一、电火花加工机床 1、机床总体部分（电火花穿孔成形机床）——主 轴头、床身、立柱、工作台及工作液槽 2、主轴头要求（精度和刚度） 1）结构简单 2）传动链短 3）传动间隙小 4）热变形小 5）具有足够的精度和刚度
3）工具电极夹具（十字铰链式和球面铰链 式）——调节工具电极和工作台的垂直度、 工具电极在水平面内微量的扭转角。
1）工件接脉冲电源的正极——正极性加工 2）工件接脉冲电源的负极——负极性加工 思考：短脉冲与长脉冲适合哪种极性加工， 那一种适合精加工？
短脉冲——正极性——精加工 长脉冲——负极性——粗加工
3）正极吸附效应 ——黑膜只能在正极表面生成，所以只 能使用负极性加工 影响吸附效应的因素： 峰值电流、脉冲间隔一定时，碳黑膜厚度随着脉冲 宽度的增加而增加。 脉冲宽度、峰值电流一定时，碳黑膜厚度随着脉冲 间隔增大而减薄。 冲抽油压力也会对吸附效应有影响，过大的油压会 冲走带电碳粒子，减少吸附效应。
三、小孔电火花加工 工艺 1、适于Ф 0.3～ Ф 3mm，深径比可超 200以上。为了改善 排屑条件，采用电磁 振动头或超声波振动 头。可采用空心管电 极中部冲油。
四、异形小孔的电火花加工——主要是异 形电极的制造及装夹。 1、冷拔——采用电火花线切割加工并配合 钳工修磨制成异形电极的拉丝模。 2、电火花线切割加工整体电极 3、电火花反拷加工整体电极（见图4-31）

电火花加工工艺规律课件

电火花加工工艺规律课件
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。

第2章电火花加工

第2章电火花加工
(1) 要有一定的脉冲放电能量，否则不能使工件金 属气化。
(2) 电火火花花放成电型必加须工是短时间的脉冲性放电，这样才能 使放电产生的热量来不及扩散到其他部分，从而有 效地蚀除金属，提高成型性和加工精度。
(3) 脉冲波形是单向的，以便充分利用极性效应，提 高加工速度和降低工具电极损耗。
(4) 脉冲波形的主要参数(峰值电流、脉冲宽度、脉 冲间歇等)有较宽的调节范围，以满足粗、中、精加 工的要求。
电火花成型加工
影响工具相对损耗的主要因素
极性效应 吸附效应：表面碳黑膜 传热效应：宽脉冲，小电流 材料选择：钨、钼，熔点和沸点高，损耗小，但机械加工性能
差，价格贵，用于线切割。铜，导热性好，常用于中小型型 腔加工的工具电极。石墨，热学性能好，吸附效应好，损耗 低，广泛用于型腔的加工。
电火花影成型响加工加工精度主要因素
电火花成型加工
2.电极材料的熔化、气化热膨胀 ：
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。
电火花成型加工 脉冲电源
在电火花加工过程中，脉冲电源的作用是产生频 率较高的单向脉冲电流，向工件和工具电极间的加 工间隙提供所需要的放电能量以蚀除金属。脉冲电 源的性能直接关系到电火花加工的加工速度、表面 质量、加工精度、工具电极损耗等工艺指标。
脉冲电源输入为380 V、50 Hz的交流电，其输出 应满足如下要求：

第二章 电火花加工

第二章 电火花加工
–在电场的作用下，电子高速奔向阳极，正离 子奔向阴极，产生火花放电，形成放电通道
2.2电火花加工的机理
• 3热膨胀:
–放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞， 动能转化成热能，在两极之间沿通道形成一 个高达1000～1200℃的瞬时高温热源，在热 源作用区的电极和工件表面金属会很快熔化， 甚至气化 –周围的工作液除一部分气化外，另一部分被 高温分解为游离的碳黑和H2、C2H2 、C2H4、 CnH2n等气体（使工作液变黑，在极间冒出小 气泡）
•脉冲电源参数：
–脉冲宽度ti :放电延续时间，ti应小于0.001s，以使放电气化产
生的热量不会传导扩散到其它部位，只是在极小范围内使金属局部 熔化，直至气化
–脉冲间隔t0 :相邻脉冲之间的间隙时间，使放电介质有足够的时
间恢复绝缘状态（称为消电离）
–脉冲周期T=ti+t0； –峰值电压:工件和电极间隙开路时电极间的最高电压ui –峰值电流:工件和电极间隙火花放电时脉冲电流瞬间的最大值i
–电极材料不必比工件材料硬，不存在机械加工时由于刀具 硬度而无法加工的问题
• 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过 程自动控制 • 5）只能加工导电材料 • 6）加工速度慢 • 7）电极有损耗
四、电火花加工方法分类
• 表2-1
2.2电火花加工的机理
• 包括：电离、放电、热膨胀、抛出金属和 消电离等几个连续的阶段
–煤油工作液，为避免起火可采用燃点较高的机油或煤油 与机油的混合物 –水基工作液，可大幅度提高粗加工效率
三、电火花成型加工的特点及应用
• 1）可加工用机械加工方法难于或无法加工的材料
–如淬火钢、硬质合金钢、耐热合金钢等
• 2）可加工小孔、深孔、窄缝零件

第2章电火花加工

第2章电火花加工

2. 工具电极相对损耗 是指工具电极的损耗速度与工件 加工速度之百分比。减少工具电极 加工速度之百分比。 相对损耗的措施是： 相对损耗的措施是： （1）正确利用极性效应； ）正确利用极性效应； （2）利用吸附效应； ）利用吸附效应； （3）利用传热效应； ）利用传热效应； （4） ） 用工具电极 加工 1. 2. 电 的 加工 的 度的 性 电 2-8 电 。 工 具 工件 2-7 工 具
二、RC、RLC脉冲电源 、 脉冲电源 RC、RLC脉冲电源又叫弛张式脉冲电源，它是利用 、 脉冲电源又叫弛张式脉冲电源， 脉冲电源又叫弛张式脉冲电源 电容的充、放电来进行加工的。 电容的充、放电来进行加工的。 1. RC脉冲电源 脉冲电源 RC脉冲电源是一种最简单的脉冲电源，其工作原理 脉冲电源是一种最简单的脉冲电源， 脉冲电源是一种最简单的脉冲电源 如图2-10所示。 所示。 如图 所示 工具 R E + A 工件 图2-10 RC脉冲电源原理图 脉冲电源原理图 C V
主振级Ⅰ 主振级Ⅰ
主振级Ⅱ 主振级Ⅱ
放大级
+ U 功放级 工具 工件
图2-17 高频分组脉冲电源原理图
高频分组脉冲电源的优点是： 高频分组脉冲电源的优点是：具有高频脉冲加工表面 粗糙度细和低频脉冲加工速度高，电极损耗少的双重优点。 粗糙度细和低频脉冲加工速度高，电极损耗少的双重优点。 2.5 电火花加工自动进给调节系统 一、自动进给调节系统的作用、技术要求和分类 自动进给调节系统的作用、 1. 作用 维持一定的放电间隙,保证电火花加工正常稳定地进行 保证电火花加工正常稳定地进行。 维持一定的放电间隙 保证电火花加工正常稳定地进行。 2. 要求 （1）具有较广的速度调节跟踪范围； ）具有较广的速度调节跟踪范围； （2）具有足够的灵敏和快速性； ）具有足够的灵敏和快速性； （3）具有必要的稳定性； ）具有必要的稳定性； （4）简单可靠，维修操作方便。 ）简单可靠，维修操作方便。 3. 分类 按执行元件分：电液式、步进电机、调速力矩电机， 按执行元件分：电液式、步进电机、调速力矩电机， 直流伺服电机等。 交、直流伺服电机等。

第2章 电火花加工

第2章 电火花加工

提高生产率（蚀除量）的方法
qa=KaWM f t
提高频率 f ：但 f 过大时，排屑、消电离差，加 工不稳定 增加单个脉冲能量Wm ：但过大时，一次蚀除量 过大，Ra 变大 减小脉间t0：但过小，电弧放电 提高工艺系数Ka 、 Kc ： 工作液、脉冲参数、电 极材料
金属材料热学常数对电蚀量的影响（1）
V vw (mm 3 /min) t
2.3.2 电火花加工的速度和工具损耗速度
2. 工具的相对损耗速度 损耗速度：单位时间内工具的电蚀量 相对损耗： v

E
vW
100%
vE为工具损耗速度；vW为加工速度。 若工具损耗速度和加工速度均以mm3/min计算， 则为体积相对损耗；若以g/min为单位计算，则 为质量相对损耗。
热学常数：指熔点、比热容、熔化热、沸点（气化点） 、气 化热、热导率等。
1. 金属材料的比热容：使局部金属材料温度升高直至达到熔 点，而每克金属材料升高1°C所需之热量。
2. 金属的熔化热：每熔化1g材料所需之热量。
3. 熔融金属的比热容：使熔化的金属液体继续升温至沸点， 每克金属液体升高1°C所需之热量。
去离子水（冷却）
发展：水基工作液（环保）
其他因素对电蚀量的影响

加工过程的稳定性
不稳定时，影响正常放电，有效脉冲利用率下降
影响稳定性的因素
电蚀物不能及时排出
过小（过热→ 形成电弧） 电极材料 钢对钢不稳定 铜对钢稳定
深沟、复杂曲面、加工速度低（结炭拉弧）、加工面
2.3.2 电火花加工的速度和工具损耗速度
降低工具电极损耗的方法
利用极性效应 利用吸附效应（碳黑膜） 利用传热效应
优选电极材料（导热性好、熔点高）

第2章-电火花加工


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适 用 范 围
1 )电火花穿孔成形加工 (1)穿孔加工：各种冲模、挤压模、粉末冶金模、异形孔 及微孔等； (2)型腔加工：加工各类型腔模及各种复杂的型腔工件。 2 )电火花线切割 (1)切割各种冲模和具有直纹面的零件； (2)下料、截割和窄缝加工。
12
适用范围
3 )电火花同步共扼回转加工 以同步回转、展成回转、倍角速度回转等不同方式，加工 各种复杂型面的零件，如高精度的异形齿轮，精密螺纹环规， 高精度、高对称度、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等。 4 )电火花高速小孔加工 (1)线切割预穿丝孔； (2)深径比很大的小孔，如喷嘴等。 5 )电火花表面强化与刻字 (1)模具刃口，刀、量具刃口表面强化和镀覆； (2)电火花刻字、打印记。
பைடு நூலகம்
9
脉冲电源的放电电压及电流波形
极间放电电压和电流波形 a）电压波形 b）电流波形
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2.1.4 电火花加工的类型及适用范围
按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同， 电火花加工大致可分为: 1 )电火花穿孔成形加工 2 )电火花线切割 3 )电火花同步共扼回转加工 4 )电火花高速小孔加工 5 )电火花表面强化与刻字
29
放电凹坑形状与放电参数示例
30
近期的研究还发现放电的蚀除量不仅与能量 的大小有关，还与蚀除的形式有关，对于窄脉宽 高峰值电流放电的情况产生的蚀除形式主要是以 材料的气化为主，而大脉宽低峰值电流主要产生 的蚀除形式是熔化方式，气化形式的蚀除效率比 熔化的要高30～50％，并且表面残留的金属及表 面质量有明显差异。
37
2.3.3
蚀除速度和电极损耗的关系
1．加工速度
体积加工速度 mm3/min； 质量加工速度 g/min。

第二章 电火花加工


(1) 可以精确控制加工尺寸精度。 (2) 可以加工出复杂的形状，如螺纹。 (3) 可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度。 (4) 可以加工出清棱、清角的侧壁和底边。 (5) 变全面加工为局部加工，有利于排屑和加 工稳定。 (6) 对电极尺寸精度要求不高。
摇动的轨迹除了可以像平动头的小圆形轨迹外， 数控摇动的轨迹还有方形、菱形、叉形和十字形， 且摇动的半径可为9.9 mm以内任一数值。
工作液循环过滤系统
工作液循环过滤系统包括工作 液箱、电动机、泵、过滤装置、 工作液槽、油杯、管道、阀门、 引射器以及测量仪表等。
放电间隙中的电蚀产物除了 靠自然扩散、定期抬刀以及使 工具电极附加振动等排除外， 常采用强迫循环的方法加以排 除，以免间隙中电蚀产物过多， 引起已加工过的侧表面间“二 次放电”，影响加工精度，此 外也可带走一部分热量。
2.3.2 电火花加工的加工速 度和工具的损耗速度 1.加工速度
单位时间内工件的蚀除量称之为加工速 度，一般采用体积加工速度来表示，即被加 工掉的体积除以加工时间 加工精度越高，表面粗糙度减小， 加工速度明显下降
2.工具电极损耗速度和相对损耗比
采用相对损耗或损耗比θ作为衡量工具电 极耐损耗的指标。即θ=VE/VW 上式中加工速度和损耗速度均以mm3/min为 单位计算，则θ为体积相对损耗。如以g/min 为单位计算，则θ为重量相对损耗；如以 mm/min为单位计算，则θ为直线相对损耗。
(1)要有一定的脉冲放电能量，否则不能 使工件金属气化。 (2) 火花放电必须是短时间的脉冲性放 电，这样才能使放电产生的热量来不 及扩散到其他部分，从而有效地蚀除 金属，提高成型性和加工精度。 (3) 脉冲波形是单向的，以便充分利用 极性效应，提高加工速度和降低工具 电极损耗。

第二章 电火花加工


第二章 电火花加工
六、电火花加工的工艺类型
按照工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可
以分为以下几种：
电火花穿孔成型加工
工 电火花线切割
艺 电火花内外圆和成型磨削
类 电火花同步共轭回转加工
型
电火花高速小孔加工
电火花表面强化和刻字
第二章 电火花加工
§2-2 电火花加工的机理
火花放电时，电极表面的金属材料究竟是怎样被 蚀除的，这一微观的物理过程即所谓电火花加工的机 理，也就是电火花加工的物理本质。这一过程大致可 分为以下几个连续的阶段：极间介质的电离、击穿， 形成放电通道；介质热分解、电极材料溶化、气化热 膨胀；电极材料的抛出；极间介质的消电离。
3、基本条件
3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行， 如：煤油、皂化液等。液体介质称工作液，它们必须 具有较高的绝缘强度，以利于产生脉冲性的火花放电。
第二章 电火花加工
二、设备基本组成
第二章 电火花加工
三、电火花加工的特点
1. 脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于 加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件，不受材料硬度 影响不受热处理状况影响。
§2-3 电火花加工中的一些基本规律
一、影响材料放电腐蚀的主要因素：
1、极性效应 在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到
不同程度的电蚀。即使是相同材料，例如钢加工钢，正、 负电极的电蚀量也是不同的。这种单纯由于正、负极性不 同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。如果两圾材 料不同，则极性效应更加复杂。在生产中，我国通常把工 件接脉冲电源的正极(工具电极接负极)时，称“正圾性” 加工；反之，工件按脉冲电源的负极(工具电极接正极)时， 称“负极性”加工、又称“反极性”加工。

电火花加工工艺规律


3.3 电火花加工工艺规律 3.3.3影响表面粗糙度的因素
脉冲宽度TON ：峰值电流一定时，脉冲宽度越大，表面粗糙
度越差。
峰值电流IP ：脉冲宽度一定时，峰值电流越大，表面粗糙度
越差。
材料的熔点：熔点高的材料粗糙度值相对小
工作液的干净度：工作液杂质多，降低表面粗糙度. 电极的表面粗糙度： 工件侧边的表面粗糙度值比端面小
3.3 电火花加工工艺规律 ２.非电参数对电极损耗的影响
加工面积的影响
面积 效应
3.3 电火花加工工艺规律
抽油或冲油的影响
3.3 电火花加工工艺规律
电极的形状和尺寸的影响
3.3 电火花加工工艺规律
工具电极材料的影响
损耗的大致顺序如下： 银钨合金 < 铜钨合金 < 石墨(粗规准) < 紫铜 < 钢 < 铸铁 < 黄铜 < 铝。
碳素层生成条件
影响覆盖效应的因素
■要有足够高的温度。 ■要有足够多的电蚀产物， 尤其是介质的热解产物—— 碳粒子。 ■要有足够的时间，以便在 这一表面上形成一定厚度的 碳素层。 ■一般采用负极性加工，因 为碳素层易在阳极表面生成。 ■必须在油类介质中加工。
■脉冲参数与波形的影响。 ■电极对材料的影响。 ■工作液的影响。 ■工艺条件的影响。
ti＝ 1200s
0.2 0 100 200 300 400 500 600
。
to /s
3.3 电火花加工工艺规律
加工极性的影响
/%
100 50 30
电 极 —Cu 工 件 —T10A iˆe＝ 48 A
正极性
10 5.0
3.0
负极性
1.0
0.1 0 1 5 10 20 50 2005001000 ti /s
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2．电参数对电蚀量的影响 电火花加工过程中腐蚀金属的量(即电蚀量)与单个脉冲能量、 脉冲效率等电参数密切相关。 单个脉冲能量与平均放电电压、平均放电电流和脉冲宽度成 正比。在实际加工中，其中击穿后的放电电压与电极材料及工作 液种类有关，而且在放电过程中变化很小，所以对单个脉冲能量 的大小主要取决于平均放电电流和脉冲宽度的大小。 由上可见，要提高电蚀量，应增加平均放电电流、脉冲宽度 及提高脉冲频率。
但在实际生产中，这些因素往往是相互制约的，并影响到其它 工艺指标，应根据具体情况综合考虑。例如，增加平均放电电流， 加工表面粗糙度值也随之增大。
3．金属材料对电蚀量的影响
正负电极表面电蚀量分配不均除了与电极极性有关外，还与电 极的材料有很大关系。当脉冲放电能量相同时，金属工件的熔点、 沸点、比热容、熔化热、气化热等愈高，电蚀量将愈少，愈难加工； 导热系数愈大的金属，因能把较多的热量传导、散失到其它部位， 故降低了本身的蚀除量。因此，电极的蚀除量与电极材料的导热系 数及其它热学常数等有密切的关系。
3 vw / (mm/ min)
400 300 200 100 0 10 20
t＝ i
1
s 00 0
s 00 2
t i＝
ti＝50s 30 40 50 60 ie / A
^
图3-7 峰值电流与加工速度的关系曲线
2 非电参数的影响
1)．加工面积的影响
图3-8是加工面积和加工速度的关系曲线。由图可知，加工面积较大时，它 对加工速度没有多大影响。但若加工面积小到某一临界面积时，加工速度会 显著降低，这种现象叫做“面积效应”。因为加工面积小，在单位面积上脉 冲放电过分集中，致使放电间隙的电蚀产物排除不畅，同时会产生气体排除 液体的现象，造成放电加工在气体介质中进行，因而大大降低加工速度。 从图3-8可看出，峰值电流不同，最小临界加工面积也不同。因此，确定一 个具体加工对象的电参数时，首先必须根据加工面积确定工作电流，并估算 所需的峰值电流。
二 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3-3 所示)，反之称为负极性加工(如图3-4所示)。
ti ＝ 120 0s
电极—纯铜 工件—钢 加工极性—正
图3-6 脉冲间隔与加工速度的关系曲线
3)．峰值电流的影响 当脉冲宽度和脉冲间隔一定时，随着峰值电流的增加，加工速度也增加(如 图3-7)。因为加大峰值电流，等于加大单个脉冲能量，所以加工速度也就 提高了。但若峰值电流过大(即单个脉冲放电能量很大)，加工速度反而下 降。 此外，峰值电流增大将降低工件表面粗糙度和增加电极损耗。在生产中， 应根据不同的要求，选择合适的峰值电流。
11．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%。 12．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算好的， 选择峰值电流实际是选择几个功率管进行加工。
目前，电火花成形加工多采用油类做工 作液。机油粘度大、燃点高，用它做工作液 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果，但粘度大，不利 于电蚀产物的排出，影响正常放电；煤油粘 度低，流动性好，但排屑条件较好。 在粗加工时，要求速度快，放电能量大， 放电间隙大，故常选用机油等粘度大的工作 液；在中、精加工时，放电间隙小，往往采 用煤油等粘度小的工作液。

4．工作液对电蚀量的影响 电火花加工一般在液体介质中进行。液体介质通常叫做工作液，其作用 主要是： (1) 压缩放电通道，并限制其扩展，使放电能量高度集中在极小的区域 内，既加强了蚀除的效果，又提高了放电仿型的精确性。 (2) 加速电极间隙的冷却和消电离过程，有助于防止出现破坏性电弧放 电。 (3) 加速电蚀产物的排除。 (4) 加剧放电的流体动力过程，有助于金属的抛出。
－ 脉 冲 电 源 ＋
工 具 电 极
工件电极
图3-3 “正极性”接线法图
＋ 脉 冲 电 源 －
工 具 电 极
工件电极
3-4 “负极性”接线法
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。 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大于正离子的轰 击作用，正极的电蚀量大于负极的电蚀量，这 时应采用正极性加工。
3 vw / (mm/ min)
1000
100
0A 15 ^ 80 A ^ ＝ ie＝ ie ^ ie＝40 A ^ i ＝30 A
e
电极—纯铜 工件—钢 加工极性—正
10 0 1 10 100 1000 ti / s
图3-5 脉冲宽度与加工速度的关系曲线
2)．脉冲间隔对加工速度的影响 在脉冲宽度一定的条件下，若脉冲间隔减小，则加工速度提高(如图3-6)。 这是因为脉冲间隔减小导致单位时间内工作脉冲数目增多、加工电流增大， 故加工速度提高；但若脉冲间隔过小，会因放电间隙来不及消电离引起加 工稳定性变差，导致加工速度降低。
采用水做工作液是值得注意的一个方向。用各种油类以及其它 碳氢化合物做工作液时，在放电过程中不可避免地产生大量碳黑， 严重影响电蚀产物的排除及加工速度，这种影响在精密加工中尤为 明显。若采用酒精做工作液时，因为碳黑生成量减少，上述情况会 有好转。所以，最好采用不含碳的介质，水是最方便的一种。此外， 水还具有流动性好、散热性好、不易起弧、不燃、无味、价廉等特 点。但普通水是弱导电液，会产生离子导电的电解过程，这是很不 利的，目前还只在某些大能量粗加工中采用。 在精密加工中，可采用比较纯的蒸馏水、去离子水或乙醇水溶液来 做工作液，其绝缘强度比普通水高。
课题四 认识电火花成型加工的工艺规律
一 电火花加工的工 艺指标
二 影响材料放电腐 蚀的因素 三 电火花加工工艺 指标的变化规律 习题
复习 电火花加工的常用术语 1．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。 2．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。一般来说，粗加工时可 用较大的脉宽，精加工时只能用较小的脉宽。
5．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。 6．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3-2)。
7．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，它与脉冲周期tP互为倒数，即
fp 1 tp
8．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Байду номын сангаас隙大，生产 率高，但成形复制精度较差。
在宽脉冲宽度加工时，因为质量和惯性 都大的正离子将有足够的时间到达负极表面， 由于正离子的质量大，它对负极表面的轰击 破坏作用要比电子强，同时到达负极的正离 子又会牵制电子的运动，故负极的电蚀量将 大于正极，这时应采用负极性加工。 在实际加工中，要充分利用极性效应， 正确选择极性，最大限度地提高工件的蚀除 量，降低工具电极的损耗。
在脉冲宽度一定的条件下，为了最大限度地提高加工速度，应在保证 稳定加工的同时，尽量缩短脉冲间隔时间。带有脉冲间隔自适应控制的脉 冲电源，能够根据放电间隙的状态，在一定范围内调节脉冲间隔的大小， 这样既能保证稳定加工，又可以获得较大的加工速度。
3 vw / (mm/ min)
300 200 100 0 100 200 300 400 500 600 to / s
选用的电加工参数，主要有脉冲宽
度ti(μs)、脉冲间隙to(μs)及峰 值电流Ip等参数。
1)． 脉冲宽度对加工速度的影响 单个脉冲能量的大小是影响加工速度的重要因素。对于矩形波脉 冲电源，当峰值电流一定时，脉冲能量与脉冲宽度成正比。脉冲宽度 增加，加工速度随之增加，因为随着脉冲宽度的增加，单个脉冲能量 增大，使加工速度提高。但若脉冲宽度过大，加工速度反而下降(如 图3-5)。这是因为单个脉冲能量虽然增大，但转换的热能有较大部分 散失在电极与工件之中，不起蚀除作用。同时，在其它加工条件相同 时，随着脉冲能量过分增大，蚀除产物增多，排气排屑条件恶化，间 隙消电离时间不足导致拉弧，加工稳定性变差等。因此加工速度反而 降低。
13．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相差一个脉宽系 数的倍数，即