电火花穿孔成形加工2

一、填空题（每空1分，共10分）1、电火花成形机床包括主机、、三大部分。

2、影响电火花加工表面粗糙度的主要因素有、。

3、电火花加工中影响材料去除量的因素主要有、电参数、和工作液。

4、电火花穿孔加工冲模时保证间隙的方法有直接配合法、、。

5、电火花加工为了减小工具损耗可以合理利用极性效应、、和选择合适的工具电极材料。

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每小题1分，共10分）1、电火花加工可以在抽真空中进行。

（）2、电火花加工是非接触加工，所以加工后的工件表面无残余应力。

（）3、电火花线切割工具电极常用的材料有黄铜丝和钼丝。

4、电火花加工的放电间隙必须保持恒定值。

（）5、电火花加工也可以进行金属表面强化。

（）6、电火花加工中，生产率与脉冲频率成正比，所以脉冲频率越高越好。

（）7、电火花穿孔加工为了减小工具损耗对加工精度的影响，可采用工具贯穿工件来补偿。

（）8、电火花机床的自动进给系统跟普通机床的自动进给系统原理上是一样的。

（）9、电火花工作液循环采用强迫冲油容易实现但影响加工精度。

（）10、电火花线切割常采用宽脉冲大电流进行加工。

（）三、单项选择题（从以下选项中选出1个正确答案，每小题1分，共15分）1、电火花线切割加工时，不能选用的工作液为。

A、乳化液B、去离子水C、NaCl溶液D、纯水2、电火花加工中，不能独立形成和发生脉冲的电源是。

A、晶体管脉冲电源B、闸流管脉冲电源C、多回路脉冲电源D、RC脉冲电源3、不能使用电火花穿孔成型加工的材料是。

A、陶瓷B、淬火钢C、硬质合金D、铜4、下列哪个选项不是电火花工作液的作用。

A 压缩放电通道B 加速电极冷却C 加速电蚀产物排除D 导电作用5、下列选项中，不是电火花加工间隙排屑常采用的措施。

A 自然扩散B 强迫冲油C 工具定时抬起 D化合沉淀6、下列选项不属于线切割加工应用范围的是。

A、三维曲面加工B、切断C、焊接D、异形孔加工7、电火花加工中存在吸附效应，它主要影响。

绪论1．何谓特种加工？国外简称为： NTM 或 NCM ？（常见特种加工方法的英文简称如何写）所谓特种加工是只不同于传统切削加工方法，与传统加工有本质区别的不仅采用机械能，还采用电、化学、光、声等能量来进行加工的新一类加工方法2．特种加工的本质和特点？（1）不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、声、光、热等）去除金属材料；（2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光、电子束等加工甚至没有成形的工具：（3）加工过程中工具与工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花、线切割、电解加工时工具与工件不接触。

11．电火花加工主要方法有哪些方法？电火花加工机理？.（1）主要方法有：电火花穿孔成形加工、电火花线切割加工、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、电火花表面强化及刻字加工。

（2）机理：基于工具和工件（正负极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件尺寸、形状及表面质量预定的加工要求，应用到加工过程中，具体做法是使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部，瞬时产生的高温蚀除金属。

2．何谓电火花加工的极性效应？正极性加工和负极性加工各自适用于什么场合？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？（1）极性效应：单纯的由正负极性不同而造成的彼此电蚀量不一样的现象（2）正极性加工时适合于短脉冲，窄脉冲；负极性加工时适合长脉冲；（3）采用单向脉冲直流电源，合理选用工具的电极材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数，正确的选用极性，使工件的蚀除速度最高，而工具的损耗尽可能小。

3．电火花加工的工作液有哪些作用？粗、精加工如何选择工作液有哪些作用？（1）作用形成电火花的击穿的放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道产生压缩作用；帮助电蚀产物的抛出和排除；对工具、工件冷却等作用。

（2）对于粗加工，由于一般采用脉冲能量大，加工间隙也较大，选用介电性能，粘度大的全损耗系统用油（既机油），其燃点较高，不易着火燃烧；对于精加工，选用粘度小，流动性能好，渗透性好的煤油作为工作液。

1．何谓特种加工？国外简称为：非传统加工NTM，Non-traditional machining或非常规机械加工NCM，Non-conventional machining？（掌握常用特种加工方法的英文简称如何写）2．特种加工的本质和特点？1）不是主要依靠机械能，而是只要其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除金属材料2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光、电子束等加工时甚至没有成形的工具3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花、线切割、电解加工时工具和工件不接触。

11．电火花加工主要方法有哪些方法？电火花加工机理？1.电火花穿孔成形加工2.电火花线切割3.电火花磨削和镗磨4.电火花同步共轭回转加工5.电火花高速小孔加工6.电火花表面强化与刻字加工机理1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道2、介质热分解、电极材料融化、气化热膨胀3、电极材料的抛出14、极间介质的消电离2．何谓电火花加工的极性效应？正极性加工和负极性加工各自适用于什么场合？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？~在电火花加工过程中，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。

~一般粗加工用负极性加工，精加工用正极性加工~一般在短脉冲精加工时采用正极性加工（即工件接电源正极），而在长脉冲粗加工时则采用负极性加工。

3．电火花加工的工作液有哪些作用？粗、精加工如何选择工作液有哪些作用？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、工件产生冷却作用工作液的选择粗加工：介电性能、粘度较大的全损耗系统用油（即机油），且这种油燃点较高，大能量加工时着火燃烧的可能性小。

精加工：粘度小、流动性好、渗透性好的煤油作为工作液。

因为精加工时放电间隙比较小，排屑比较困难。

4．电火花加工的工艺范围如何？1)可以使用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极,去加工任何硬,脆,韧,软和高熔点的导电材料；2）加工时工件与工具不接触，无切削力，因此适用加工薄壁，窄槽，低刚度及微细精密的零件；3）可以加工任何形状特殊，结构复杂的工件24）脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工，半精加工或精加工。

特种加工是指利用机，光，电，声，热，化学，磁，原子能等能源来进行加工的非传统加工方法，它们与传统切削加工的不同特点主要有：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他的能量去除工件材料；2.工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；3.在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。

机械制造面临的严峻任务：1.解决各种难切削材料的加工问题；2.解决各种特殊复杂型面的加工问题；3.解决各种超精密，光整零件的加工问题；4.特殊零件的加工问题特种加工的影响：1提高了材料的可加工性 2改变了零件的典型工艺路线。

3大大缩短新产品试制周期4对产品零件结构设计产生很大的影响5对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。

精密与特种加工从加工成形的原理特点来分类，可以分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。

电火花加工原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象，来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。

应用范围分为穿孔加工 型腔加工 两类。

要使电腐蚀原理用于尺寸加工，必须解决的问题：1.电极之间始终保持确定的距离，2.放电点的局部区域达到足够高的电流密度，以确保被加工材料能在局部熔化，气化，3.必须是脉冲性的放电，以确保放电所产生的热量来不及传导扩散到被加工材料的其他部分而集中在局部4.及时排除电极间的电蚀产物，以确保电极间介电性能的稳定解决的办法：使用脉冲电源和放电间隙自动进给控制系统，在具有一定绝缘强度和一定粘度的电介质中进行放电加工。

电火花加工的特点：1.适于任何难切削材料的加工2.适于加工特殊及复杂形状的零件3.脉冲参数可以在一个较大的范围内调节，可以在同一台机床上连续进行粗，半精及精加工4.直接利用电能进行加工，便于实现自动化电火花加工火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？1.极间戒指的电离，击穿，形成放电通道2.介质热分解，电极材料融化，气化，热膨胀。

《精密加工与特种加工》一、单项选择题1.立方氮化硼砂轮磨削时可采用下列哪种磨削液（A）。

A.油性液B.乳化液C.无机盐水溶液D.水2.以下材料最适合超声加工的是（ C ）。

A.合金钢B.低碳钢C.金刚石D.紫铜3.金刚石晶体的各向异性表现为（D）。

A.金刚石晶体的各个晶面的硬度不一样, 110晶面的硬度最高B.金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不一致, 110晶面的摩削率最低, 最不容易磨损C.金刚石晶体的各个晶面的面网密度不一样, 110晶面的面网密度最小D、金刚石晶体的各个晶面的耐磨性不同, 同一个晶面上不同方向上的耐磨性不一样4、下列四个选项中, 属于超硬磨料的选项是（C）。

A.白刚玉B.棕刚玉C.立方氮化硼D.碳化硼5、下列四个砂轮修整方法选项中, 哪个修整方法具有整形和修锐两个功能（D）。

A.喷射法B.滚压挤压法C.研磨法D.电火花修整法6、超精密加工机床中采用的T型总体布局为：主轴做Z向运动, 进给系统做X向运动, 因而其主轴的驱动方式是（D）。

A.电动机通过带传动驱动 B、电动机通过柔性连轴节驱动主轴C.采用内装式电动机驱动 D、B与C两种方式都有7、下列的材料选项中哪个可选作测量平台的制作材料（A）。

A.铸铁B.45号钢C.合金钢D.硬质合金8、多齿分度盘的齿数为1440, 则其分度增量是（C）。

A.1度B.1/1440度C.1/4度D.4度9、下列的四个圆度, 直线度误差测量方法中, 既可用于在线测量, 又可用于实时控制的选项是（B）。

A.导轨直线度的反转测量法 B、导轨直线度的2点测量法C.零件圆度的转位测量法D.零件圆度的3点测量法10、下列四个机构选项中, 哪个机构选项是具有误差均化效果（A）。

A.多齿分度盘 B、正弦工作台C.压电陶瓷驱动器的微量进给机构D.隔振垫11、下列四种工件材料选项中, 哪一个选项不适用于电火花加工（B）。

A.硬质合金B.光学玻璃C.铜D.45号碳钢12、选取制造空气主轴和轴承的材料时, 不可采用的材料是（D）。

四川工程职业技术学院课时授课教案/ 学年第期课程名称：数控加工工艺授课班级：授课时间：第周星期第节课题：电火花成形加工工艺教学目的：掌握电火花穿孔和电火花型腔加工的工艺方法、了解电极材料的选用，电规准、电极的装夹和校正。

重点、难点：火花成形加工原理使用教具：课件课后作业： 1课后记录：年月日5.电火花成形加工工艺1）电火花冷冲模穿孔加工工艺方法(1）直接法直接法是用加长的钢凸模作电极加工凹模的型孔，加工后将凸模上的损耗部分去除。

凸、凹模的配合间隙靠控制脉冲放电间隙来保证。

(2）混合法凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。

当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时的间隙要求。

2）电火花型腔加工工艺方法(1）单电极加工方法单电极加工法是指用一个电极加工出所需型腔。

用于下列几种情况：①用于加工形状简单、精度要求不高的型腔，加工经过预加工的型腔。

②用机床摇动加工型腔。

首先采用低损耗、高生产率的粗规准进行加工，然后利用摇动按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准、加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧面放电间隙差和表面微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光，完成整个型腔模的加工。

(2）多电极加工法多电极加工法是用多个电极，依次更换加工同一个型腔。

每个电极都要对型腔的整个被加工表面进行加工。

用多电极加工法加工的型腔精度高，尤其适用于加工尖角、窄缝多的型腔。

(3）分解电极法分解电极法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极分别制造。

3）电极材料(1)常用电极材料的种类和性能见表。

(2）电极材料的选用①电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。

②型腔加工常用电极材料主要是石墨和紫铜。

紫铜组织致密，适用于形状复杂轮廓清晰、精度要求较高模具。

1．从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是“物极必反”？有哪些事例是“坏事有时变为好事”？答：这种事例还是很多的。

以“物极必反”来说，人们发明了螺旋桨式飞机，并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度。

但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速，随着飞行高度愈高，空气愈稀薄，螺旋桨的效率愈来愈低，更不可能在宇宙空间中飞行。

于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器，实现了洲际和太空飞行。

由轮船发展成气垫船，也有类似规律。

以“坏事变好事”来说，火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀，而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工。

同样，铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔，钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀。

钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀，海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀，得消耗巨资进行防锈、防蚀。

人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后，创造了选择性阳极溶解的电解加工方法。

这些都是“坏事变好事”的实例。

2．试列举几种采用特种加工工艺之后，对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例。

答：这类实例是很多的，例如：(1)硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料，因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工，只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削。

可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面，其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率。

更有甚者，金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料，过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有靠用金刚石砂轮或磨料“自己磨自己”，磨削时金刚石工具损耗很大，正是硬碰硬两败俱伤，确实是可加工性极差。

但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具、工具，而激光加工则不但“削铁如泥”而且可“削金刚石如泥”。

在激光加工面前，金刚石的可加工性和钢铁差不多了。

电火花穿孔加工的工作原理
电火花穿孔加工是一种利用电火花放电进行金属加工的方法。

其工作原理如下：
1. 加工电极选择：电火花放电是通过两个电极之间形成的一个导电通道进行的。

通常情况下，钼丝电极做为阳极，与被加工材料作为阴极。

2. 电荷积聚：在电极之间施加电压，阴极上的电荷开始积聚。

3. 放电开始：当电荷积聚到一定程度时，电荷会从阴极开始以极快的速度向阳极放电，形成一道电火花。

4. 快速熔化和蒸发：电火花的高温和高能量使得被加工材料的表面迅速熔化和蒸发。

5. 冲击冷却效应：在电火花放电过程中，电流瞬间流过放电通道，产生强烈的冲击冷却效应，使被加工材料快速冷却和固化。

6. 重复放电：在短时间内反复进行放电，使得被加工材料表面形成一个连续的通道。

7. 沉降切削：被加工材料的表面形成了一个连续的通道后，通过机械装置逐渐移动电极，使通道逐渐向下沉降。

同时，通过冲洗液冷却放电电极并清除蒸发的
材料颗粒。

通过上述过程，电火花穿孔加工可以实现对金属材料的高精度加工，适用于硬度高、可塑性差、难以通过传统机械加工方法加工的材料。

1、检查学生出勤情况和学习用具准备情况。

2、安定课堂秩序，集中学生注意力。

如何认识数控与数控机床？数控——数字控制（Numerical Control，简称NC），是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法。

数控机床——用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。

§10－2 特种加工一、电火花加工1．电火花加工原理电火花加工——是一种利用脉冲放电对导电材料进行电蚀以去除多余材料的加工方法，故又称为电蚀加工。

2．电火花加工特点（1）能加工各种具有导电性能的硬、脆、软、韧材料。

（2）适宜加工小孔、薄壁、窄腔槽及各种复杂的型孔、型腔和曲线孔等，也适用于精密细微加工。

一、组织教学（约2分钟）二、复习导入（约10分钟）以提问的形式检查学生上次课学习效果。

三、讲授新课（约70分钟）重点内容多媒体演示铣床，直观生动激发学生学习兴趣。

强的材料。

（4）便于实现加工过程自动化。

（5）工具电极消耗较大。

3．电火花加工应用（1）电火花穿孔、成形加工。

包括穿孔和型腔加工两类。

（2）电火花小孔加工。

（3）电火花精密细微加工。

（4）电火花磨削。

二、电火花线切割加工1．电火花线切割加工原理2．电火花线切割加工特点（1）可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。

（2）工件变形小，电极丝、夹具不需要太高的强度。

多媒体演示铣床，直观生动激发学生学习兴趣。

（3）可加工任何导电的固体材料。

（4）有利于加工精度的提高，便于实现加工过程自动化。

（5）不能加工非导电材料。

（6）加工成本高，不适合加工形状简单的大批量工件。

3．电火花线切割加工应用（1）各种形状的冲裁模（凸模、凹模）及其他模具的制造。

（2）各类精密型孔、样板、成形刀具等工件和容易引起变形的精密狭槽类工件的加工。

（3）加工和切割稀有、贵重金属。

三、激光加工1．激光加工原理2．激光加工的特点多媒体演示铣床，直观生动激发学生学习兴趣。

第二章电火花加工一、课内习题及答案1．两金属在（1）在真空中火花放电；（2）在空气中；（3）在纯水（蒸馏水或去离子水）中；（4）在线切割乳化液中；（5）在煤油中火花放电时，在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处？答：（1）两金属在真空中火花放电时，当电压（电位差）超过一定时即产生“击穿”，电子由“－”极逸出飞向“+”极，由于真空中没有物质阻挡电子的运动，所以没有正离子形成，没有发热的放电“通道”的概念，示波器、显像管中电子流的运动与此类似。

基本上没有“电蚀产物”成生。

（2）两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化、涂覆。

电焊、等离子切割、等离子焊等，也是在空气中放电，利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道，在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化、涂覆、切割和焊接。

（3）在纯水、蒸馏水或去离子水中，两金属间电火花放电与在煤油中类似，只是水分子、原子受电子、正离子撞击发热气化，最后分解为氧原子和氢原子（分子），而不像煤油中会分解出碳原子（碳黑微粒）和氢气等。

（4）、（5）在乳化液中和煤油中放电过程，详见教材中有关章节，不再另行论述。

2．有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源？在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源？（提示：轧辊电火花对磨、齿轮电火花跑合时，不考虑电极相对磨损的情况下，可用工频交流电源；在电火花磨削、切割下料等工具、工件间有高速相对运动时，可用直流电源代替脉冲电源，但为什么？）答：如提示所述，在不需要“极性效应”、不需考虑电极损耗率等的情况下，可以直接用220V的50Hz交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等。

不过回路中应串接限流电阻，限制放电电流不要过大。

如需精规准对磨或跑合，则可在交流工频电源上并联RC电路（R≈500~1000Ω, C≈0.1~0.01μF），再接到两个工件上。

在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削、电火花切断、下料时，如果可以不计电极损耗率，则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削。