电火花加工的产生和加工原理
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电火花加工原理电火花加工是一种利用电脉冲在工件表面产生电火花进行加工的高精度加工方法。
它是一种非接触式的加工方法,适用于硬质、脆性和高硬度材料的加工,具有加工精度高、表面质量好、加工效率高等优点,因此在模具制造、航空航天、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
电火花加工的原理是利用电脉冲在工件表面产生电火花,通过电火花的热量和化学侵蚀作用,将工件表面的材料逐渐腐蚀去除,从而实现对工件的精密加工。
其主要原理包括放电击穿、电火花形成、电火花腐蚀和电火花加工过程。
下面将逐一介绍这些原理。
首先是放电击穿。
在电火花加工过程中,电极与工件之间的间隙中填充了工作液,当电极与工件之间的电压达到一定数值时,工作液中的电场强度会升高,当达到放电击穿电压时,工作液中的电阻急剧下降,形成电火花。
其次是电火花形成。
放电击穿后,工作液中的电流急剧增加,形成电火花。
电火花的形成需要一定的时间,这个时间称为电火花形成时间。
在这个时间内,电火花的能量逐渐积累,直到达到足够的能量,电火花才能在工件表面产生化学侵蚀作用。
然后是电火花腐蚀。
电火花在工件表面产生后,会产生高温和高压,使工件表面的材料发生化学反应,产生气体和金属离子,从而使工件表面的材料逐渐腐蚀去除。
这个过程需要一定的时间,称为电火花腐蚀时间。
最后是电火花加工过程。
在电火花腐蚀的作用下,工件表面的材料逐渐被腐蚀去除,从而实现对工件的精密加工。
在电火花加工过程中,工作液中的电场强度、电流密度、电火花频率等参数会对加工效果产生影响,需要根据具体加工要求进行调整。
总的来说,电火花加工是一种利用电脉冲在工件表面产生电火花进行加工的高精度加工方法,其原理包括放电击穿、电火花形成、电火花腐蚀和电火花加工过程。
通过合理调整工作液中的电场强度、电流密度、电火花频率等参数,可以实现对硬质、脆性和高硬度材料的精密加工,具有重要的应用价值。
电火花加工机床工作原理电火花加工机床是一种特殊的加工设备,运用电火花的原理进行金属加工,常用于制造精密零部件及模具。
本文将从电火花加工原理、机床构造、工作过程以及应用领域等方面进行详细介绍。
一、电火花加工原理电火花加工是利用电火花放电进行金属材料的加工的一种特殊加工方法。
其基本原理为在工件表面放电产生的高热能,通过瞬时高温熔化和蒸发工件表面的局部金属材料,从而实现金属材料的加工去除,完成精密的轮廓加工。
具体过程如下:1. 放电开始:电火花加工机床通过控制电极和工件之间的间隙,利用电脉冲在间隙中产生放电。
当电极接近工件表面时,间隙内的介质被电离,电极与工件之间产生高电场强度,导致电晕放电。
2. 电晕放电:在电极与工件之间的间隙中形成电晕放电等离子体,使得放电间隙内的局部电场强度升高。
3. 表面燃烧:通过电晕放电,工件表面局部金属材料瞬间被加热至高温并发生表面燃烧,造成工件表面微薄金属颗粒的蒸发和去除。
4. 放电跳跃:经过表面燃烧过程,放电间隙会产生气体的放大,导致放电跳跃,即电火花放电。
5. 加工效果:通过放电跳跃,金属材料表面的局部被加热融化后蒸发,达到加工去除金属材料的目的。
二、电火花加工机床构造电火花加工机床主要由机体、工作台、数控系统、电极头、电源系统以及冷却系统等组成。
1. 机体:电火花加工机床的机体通常采用高强度的铸造材料,保证了机床的稳定性和刚性。
2. 工作台:工作台用于固定和夹持工件,具有高精度的移动结构,可根据数控系统的指令精确移动,完成加工过程。
3. 数控系统:数控系统是电火花加工机床的核心控制单元,可实现加工轨迹、加工参数的程序控制,保证加工质量。
4. 电极头:电极头固定在机床上,用于安装切削电极,通过数控系统控制电极头的精确移动。
5. 电源系统:电源系统为电火花加工提供高频高压的电力,保证加工过程中的稳定放电。
6. 冷却系统:电火花加工过程产生大量热量,冷却系统用于对电极头、工件和工作台进行冷却,保证加工精度和长时间稳定运行。
电火花加工的原理电火花加工是一种以电热进行材料加工的先进工艺,在制造业中应用广泛。
它的原理主要涉及电脉冲和放电火花的生成。
电火花加工的基本原理电火花加工的原理是利用电脉冲的高压电场在工件和电极之间产生放电火花,通过火花的冲击和化学反应来实现材料的加工。
电脉冲的产生电火花加工中使用的电脉冲是由脉冲发生器产生的高压、高能量电流。
脉冲发生器包括高压电源、电容器和放电装置等。
当电容器充电至设定的电压后,通过放电装置将电容器的能量释放出来,形成电脉冲。
放电火花的生成电脉冲通过电极输入到工件上,形成高压电场。
当电场达到致放电点的电压时,势阱区(即放电通道)中的空气将被电离形成等离子体,即放电火花。
放电火花在极短的时间内释放大量能量,在其通道周围产生高温和高压力。
放电火花的冲击作用放电火花的突然释放能量产生震荡波,使工件表面发生局部的融化和蒸发,从而实现材料的剥离和加工。
火花的能量可控制,可以通过调整放电参数来进行不同的加工操作。
放电火花的化学反应作用除了冲击作用,放电火花还能引起化学反应。
在放电过程中,放电通道中的气体或液体环境会发生化学变化,例如氧化、氮化等。
这种化学反应可以利用于工件的表面改性,例如增加硬度、改善耐磨性等。
电火花加工的应用领域电火花加工在制造业中有广泛的应用。
它主要用于硬质材料和细密材料的加工,例如钨碳合金、陶瓷、金属模具等。
电火花加工的特点是可以在硬度较高的材料上进行加工,且可以实现复杂形状的加工。
因此,电火花加工在航空航天、汽车制造、模具制造等领域中得到了广泛的应用。
结论电火花加工通过电脉冲和放电火花的生成实现了材料的高精度加工。
其原理是利用电脉冲产生的高压电场在工件和电极之间产生放电火花,通过火花的冲击和化学反应来剥离和改变材料。
电火花加工的应用非常广泛,为制造业的发展提供了重要的技术支持。
电火花加工原理简述电火花加工是一种常用的金属加工方法,通过电脉冲放电在金属工件上产生火花,在火花冲击和高温作用下使金属发生融化、氧化和蒸发等化学反应,从而实现对工件进行加工的目的。
本文将简述电火花加工的原理,包括其基本概念、工作过程和应用实例。
一、基本概念电火花加工,又称为电火花放电加工、电火花蚀刻加工,是一种以电脉冲放电作为能量源来加工金属工件的方法。
通过高频脉冲电流的通断控制,使电极与工件之间产生间断放电,形成火花放电区,通过火花的能量来蚀刻掉金属工件上的无规则形状或曲线形状的凹槽或者孔洞。
二、工作过程1. 基本装置电火花加工的基本装置由电源系统、工艺系统和控制系统组成。
其中,电源系统提供脉冲电流,工艺系统包括电极、冲击液和工件夹持设备,控制系统用于调节和控制电极与工件之间的间隙和放电参数。
2. 放电区形成在电火花加工中,电极和工件之间生成细小间隙。
当通入高频脉冲电流时,由于放电区间隙较小,电极与工件之间的电压梯度非常大,随着电压上升到一定值,间隙内空气被电离形成放电通道,从而使间隙电压骤降。
3. 火花放电当间隙电压骤降时,电极和工件之间产生放电,形成火花放电区域。
火花放电区域的高温和高压使空气在瞬间膨胀,形成冲击波和等离子区。
冲击波和等离子体对工件表面产生腐蚀和剥蚀作用,从而加工出所需形状的凹槽或孔洞。
4. 脉冲控制脉冲电流的控制是电火花加工中至关重要的一步。
通过调节脉冲电流的幅值、宽度和频率等参数,可以控制火花放电能量的大小和放电的稳定性,从而实现对工件加工精度的控制。
三、应用实例电火花加工是一种在模具制造、航空航天、汽车制造和微细加工等领域广泛应用的加工方法。
它被用于加工各种形状复杂、硬度高的金属材料,如工模、模具、钨钢、硬质合金等。
以模具制造为例,电火花加工在制造模具的过程中,能够加工出精细的孔洞和复杂的曲线形状。
相比传统机械加工,电火花加工可以避免工具磨损、提高加工精度和表面质量。
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。
电火花的加工方法电火花加工是一种常见的金属加工技术,它通过放电产生的高温和高能量来去除材料表面的金属层,从而形成所需的结构和形状。
电火花加工主要适用于硬度高、脆性大且难以加工的材料,比如硬质合金、陶瓷、高速钢等。
下面将详细介绍电火花加工的原理和操作方法。
一、电火花加工的原理电火花加工的原理是利用脉冲电流在工作液和工作电极间产生的电火花,通过放电的高温瞬间熔化金属,并通过工作液中的冷却和冲击作用将熔化金属排除,实现材料的加工。
电火花加工的主要过程包括穿孔、切割和磨削三个过程:1. 穿孔过程:在工作电极和工作液之间应用电压,形成电火花,使材料表面发生高温和高压的电脉冲,从而产生孔洞。
2. 切割过程:通过控制电脉冲的频率和工作台的移动速度,使电火花在材料表面连续发生,从而将材料切割成所需的形状。
3. 磨削过程:利用电火花的高温和高能量,使加工表面发生融化、氧化和脱层等现象,从而实现磨削效果。
二、电火花加工的操作方法电火花加工的操作方法主要包括设备准备、参数设置、加工操作等步骤:1. 设备准备:首先需要准备好电火花加工机床和相关的工作液。
机床主要包括电源、工作台、工作电极等组成部分,而工作液则是用于冷却和冲击切割区域的介质,例如蜡、油等。
同时,还需要根据加工材料的性质选择适当的工作电极和工作液。
2. 参数设置:根据材料的性质和加工要求,设置适当的加工参数,包括脉宽、频率、电压、放电电流、冲击时间等。
这些参数的选择直接影响到加工效果和质量,需要根据实际情况进行调试和优化。
3. 加工操作:首先将需要加工的材料固定在工作台上,调整工作电极和工作台的相对位置,使电火花能够正常放电。
然后根据设定的参数进行加工操作,控制放电时间和放电能量,使电火花在材料表面均匀地进行放电和冲击。
同时,需要及时调整工作液的温度和流量,以保证加工过程中的冷却和冲击效果。
4. 检查和清洁:加工完成后,需要对加工件进行检查和清洁。
检查加工质量是否符合要求,是否有瑕疵和缺陷等。
电火花加工的工作原理电火花加工是一种常见的金属加工工艺,它通过在金属工件上产生电火花放电进行加工,以实现对工件的精细加工和形状加工。
本文将详细介绍电火花加工的工作原理。
1. 电火花加工的基本原理电火花加工是一种非接触加工方法,它利用电脉冲在金属工件和电极之间的放电产生高能量的电火花,并通过电火花的放电烧蚀作用来实现对金属工件的加工。
电火花加工主要包括放电、烧蚀和冲击排屑三个过程。
2. 放电过程电火花加工中的放电过程是指通过电极与工件之间形成的电场,使放电电流通过工作介质(通常是去离子水或油)的间隙,产生电压梯度的作用下进行放电。
当电极与工件之间的间隙达到一定程度时,间隙中的工作介质将发生电离,形成等离子体通道,导电性增强。
此时,通过电极施加的电压会引发电流,在通道内形成电火花放电。
3. 烧蚀过程电火花加工中的烧蚀过程是指电火花放电产生的高温等离子体通道在工件表面产生的热量,使金属工件局部受热电离。
高温等离子体通道中的电子、离子与金属工件表面发生碰撞,将表面金属冲击、碰撞、冲蚀和蒸发,从而实现工件的烧蚀加工。
4. 冲击排屑过程电火花加工中的冲击排屑过程是指工件在电火花放电的作用下,由于放电能量的冲击和烧蚀作用,使工件表面的金属材料产生蒸发、冲击、碰撞和冲蚀现象,将被加工材料冲击除去,形成悬浮于工作介质中的微小颗粒,实现对工件的冲击排屑。
5. 工作参数对加工效果的影响在电火花加工过程中,工作参数的设置将直接影响加工效果。
其中,电极间距、电压、电流、工作介质质量等是常见的工作参数。
合理的工作参数设置可以改善加工效果,提高加工质量。
6. 电火花加工的应用领域由于电火花加工能够对各种金属材料进行高精度加工,因此在许多领域都有广泛的应用。
电火花加工常用于模具制作、精密零件加工、刀具加工等领域。
它能够加工出复杂形状的零件,并且具有良好的表面质量和尺寸精度。
总结:电火花加工是一种通过电火花放电进行加工的金属加工工艺。
电火花加工的原理和应用一、电火花加工的原理电火花加工是一种非接触加工方法,通过放电产生的高温和脉冲能量来消融工件材料,并采用局部放电的方式在工件表面形成微小的坑穴。
具体的原理如下:1.放电原理: 电火花加工利用脉冲电流和脉冲电压之间的间隔放电原理。
当电极与工件之间的间隙达到一定数值时,由于间隙中的电介质不能绝缘放电,从而在电极和工件之间产生脉冲放电。
2.火花裂纹和焊覆制造: 在电火花放电时,放电能量会聚集在放电区域,使材料发生瞬时融化、汽化和轰炸,形成微小的坑穴。
通过控制放电时间和间隔,可以实现花纹制造、裂纹加强和焊接修复等操作。
3.放电能量和能量密度: 电火花加工的放电能量取决于脉冲电流和脉冲电压的幅值。
较高的能量密度可以实现更高的加工速度和更深的放电深度,但也会导致较高的加工表面粗糙度。
二、电火花加工的应用电火花加工由于其特殊的加工原理和优越的加工性能,在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1.模具加工: 电火花加工可用于模具的制造和修复。
通过电火花加工,可以在金属材料上形成复杂的模具形状,如细小的孔、溜槽和异形表面。
此外,还可以利用电火花加工修复损坏的模具,提高模具的使用寿命。
2.航空航天: 电火花加工在航空航天行业中广泛应用于复杂零件的制造。
例如,通过电火花加工可以在高温合金中制造出精确的涡轮叶片、燃烧室喷雾孔和气动导向槽等关键零部件。
3.微细加工: 电火花加工可以用于微尺度的加工。
由于电火花加工的非接触性和微弧形成机制,可以实现微观损伤的最小化,并精确地制造微细结构,如光学纤维连接器、微孔板和微芯片等。
4.医疗器械: 电火花加工在医疗器械的制造中有着重要的应用价值。
例如,通过电火花加工可以实现精密的切削、激光烧蚀和微弧形成,这些技术可以用于制造心脏起搏器、人工关节和牙科植入物等。
5.汽车制造: 电火花加工在汽车制造中被广泛应用于发动机零件、传动系统和制动系统等关键部件的加工。
电火花加工工艺原理电火花加工工艺是一种先进的金属加工技术,它利用电火花放电的原理来加工各种复杂形状的金属工件,具有高精度、高效率的特点。
本文将介绍电火花加工的工艺原理及其应用。
一、电火花加工的工艺原理电火花加工是利用电极间产生的电火花放电来加工金属工件的一种加工方法。
其基本原理是通过在工作液中形成电火花放电,使电极和工件之间的物质得以熔化和蒸发,从而实现金属的加工和雕刻。
1. 电火花放电原理电火花放电是指在两个电极之间形成了高电压和高频率的电弧放电现象。
在电火花加工中,通过控制脉冲电流,使电极和工件之间产生高频率、低能量的电火花放电。
放电时,电极和工件之间的电气能量会被转化为热能,使局部区域的温度瞬间升高,金属发生熔化和蒸发。
2. 工作液的作用工作液在电火花加工中起到冷却和冲击的作用。
当电极和工件之间放电时,会产生大量的热量,如果没有适当的冷却措施,会导致电极和工件过热,甚至损坏。
工作液可以通过冷却电极和工件,降低温度,保证加工质量。
工作液还能冲击熔化和蒸发的金属颗粒,防止其重新附着在工件表面,保证加工效果。
常用的工作液有脱脂剂、冷却液和去离子水等。
3. 电极和工件的选择在电火花加工中,电极和工件的选择对加工效果至关重要。
一般情况下,电极采用导电性好的材料,如铜、铜合金等,而工件则可以选择硬度较高的金属材料,如钢铁、铝合金等。
二、电火花加工的应用电火花加工广泛应用于模具制造、航空航天、汽车零部件、电子元件等领域。
其优点是可以加工各种复杂形状的工件,无需切削力,不会产生应力和变形,加工精度高。
1. 模具制造电火花加工在模具制造中有着重要的应用。
模具通常具有复杂的形状和细小的结构,传统的机械加工难以满足加工要求。
而电火花加工可以通过控制电极的运动轨迹和放电参数,精确地加工出模具的形状和细节,提高模具的加工精度和质量。
2. 航空航天在航空航天领域,电火花加工被广泛应用于加工航空发动机的复杂零部件。
航空发动机通常由大量的叶片和导向器组成,其形状复杂,表面光滑度要求高。
目录1 绪论 (1)1.1 电火花加工的产生和加工原理 (1)1.1.1电火花加工的来源 (1)1.1.2电火花加工的物理本质和工作原理 (1)1.2 电火花加工的现状及发展 (4)1.2.1电火花线切割加工的现状 (4)1.2.2电火花线切割机的发展策略 (5)1.2.3设计过程 (6)2 工作台设计方案及其分析 (7)2.1数控电火花线切割机床的机构组成及其作用 (7)2.2坐标工作台的组成 (8)2.3 主要参数 (9)2.4 方案确定 (9)2.4.1 床身结构 (9)2.4.2 X-Y工作台 (9)2.5坐标工作台的的传动精度对工艺指标的影响 (11)3 结构设计 (12)3.1 工作台外形尺寸及重量计算 (12)3.2 滚珠丝杠副的设计计算 (13)3.3 导轨的确定 (15)3.4 步进电机的选用 (17)3.5 轴承的设计计算 (18)3.6 X向齿轮副的选用 (19)3.7 Y向齿轮副的选用 (25)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第一章.绪论1.1电火花加工的产生和加工原理电火花加工是一种新的加工技术,自五十年代以来,我国开始研究和试用。
经过不断发展,已得到日益广泛的应用,成为加工各种模具和零件的有效方法。
1.1.1电火花加工的产生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光的触点开闭时,以为放电,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,人们一直在研究电副食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”。
电火花加工是与机械加工性质完全不同的一种新工艺、新技术。
机械加工是通过机床部件的相对运动,用比工件材料硬的刀具去切除工件上多余的部分,来得到成品零件的。
但随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性、高粘性、高韧性、高纯度等性能的新材料不断出现,具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,仍然采用机械加工法,有时是难于加工或无法加工的。
因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工法。
电火花加工法能够适应生产发展的需要,并在应用中显出很多优异性能,因此得到了迅速发展和日益广泛的应用。
1.1.2.电火花加工的物理本质和工作原理电火花线切割加工是基于在液体介质中小间隙脉冲放电时材料的电腐蚀的切割加工,它是相当复杂的瞬变的微观物理过程,大致可分为介质击穿和通道形成,能量转换和传递,电蚀产物的抛出和消电离四个阶段。
脉冲放电的原始阶段是电极间介质的击穿,介质击穿过程非常迅速,一般为0.1-Ills。
介质一旦被击穿,便形成放电通道,间隙电流迅速上升,电流密度可高达101_ 108A/cm2。
介质击穿后,脉冲电源通过放电通道瞬时释放能量,把电能转换为热能、动能、磁能、光能、声能及电磁波辐射能等。
其中大部分转化为热能,使两极放电点局部熔化和气化,并且使通道中的介质气化和热分解。
还有一些热量在传递、辐射过程中消耗掉。
一次脉冲放电产生一个放电痕,在高速走丝电火花线切割加工中,因电极丝相对工件快速运动,使放电通道也相应移动,所以单个脉冲的放电痕呈卵圆形。
材料的抛出可以呈液相、气相、固相。
材料的抛出是热爆炸力、电动力、流体动力等综合作用的结果。
一次脉冲放电后,还应有一段间隔时间,使间隙介质消电离,即通道中带电粒子复合为中性粒子,恢复液体介质的绝缘强度,以待下次脉冲击穿放电。
电火花线切割加工又叫线电极电火花加工(WEDM ),它是一种用线状电极作工具的电火花加工。
其特点是电极丝做单向低速(对于WEDM-LS )或往复高速(对于WEDM-HS )走丝运动,工件相对电极做X. Y向的任意轨迹运动。
后者可以用靠模、光电、特别是数字来控制。
如果电极丝再作某些辅助运动,还可以切割带斜度的复杂工件。
实现电火花加工条件:[1]1.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离在该距离范围内,既可以满足脉冲电压不断击穿介质,产生火花放电,又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。
若两电极距离过大,则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电,若两电极短路,则在两电极间没有脉冲能量消耗,也不可能实现电腐蚀加工。
2.两电极之间必须充入介质在进行材料电火花尺寸加工时,两极间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化时,两极间为气体介质。
3.输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大在火花通道形成后,脉冲电压变化不大,因此,通道的电流密度可以表征通道的能量密度。
能量密度足够大,才可以使被加工材料局部熔化或气化,从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕(凹坑),实现电火花加工。
因而,通道一般必须有105-106A1em}电流密度。
放电通道必须具有足够大的峰值电流,通道才可以在脉冲期间得到维持。
一般情况下,维持通道的峰值电流不小于2A.4.放电必须是短时间的脉冲放电脉冲。
放电持续时间一般为10-1^-10-3s。
由于放电时间短,使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散,从而把能量作用局限在很小范围内,保持火花放电的冷极特性。
5.脉冲放电需重复多次进行,并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的这里包含两个方面的意义:其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道;其二,若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域,则在另一段时间内,脉冲放电应转移到另一区域。
只有如此,才能避免积碳现象,进而避免发生电弧和局部烧伤。
6.脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外,使重复性放电顺利进行在电火花加工的生产实际中,上述过程通过两个途径完成。
一方面,火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性;蚀除物以外的其余放电产物〔如介质的气化物)亦可以促进上述过程;另一方面,还必须利用一些人为的辅助工艺措施,例如工作液的循环过滤,加工中采用的冲、抽油措施等等。
图1.1中脉冲电源的正极接工件,负极接电极丝。
电极丝以一定的速度往复运动。
在电极丝和工件间注入具有一定量的液体介质,使电极丝和工件之间发生脉冲放电,再加上有效地控制电极丝和工件在水平面内的相对运动轨迹和速度,当两极达到一定距离时,极间的液体介质被击穿,发生放电,使工件被蚀除一个小凹坑,工具电极也会因放电而出现损耗。
放电后的电蚀产物由液体介质排至放电间隙之外,同时经过短暂的间隔时间,使极间恢复绝缘,即消电离。
然后进行下一次放电,又使工件蚀除一个小凹坑。
如此不断地进行放电蚀除,工具电极不断地向工件移动,便可以切割出具有一定形状和尺寸的工件图1.1 电火花线切割加工示意图总之,电火花加工这门新工艺以其特有的功能,为各种新型材料的发展和应用开辟了广阔的途径,为各种工业产品的改革与制造提供了新的加工设备,电火花加工工艺技术的应用范围目前仍在迅速扩大,逐步渗透到各个工业部门,展示了广阔的发展前景。
1.2 电火花线切割加工的现状与发展1.2.1 电火花线切割加工的现状提起电火花线切割加工,国人首先想到的是高速走丝电火花线切割加工。
高速走丝电火花线切割机作为我国独创技术的机种,已成为我国数控机床中产量最大,应用最广的机种之一。
据估计目前全国有数万台高速走丝电火花线切割机正在模具制造和零件加工中发挥着重要的作用。
近年来,高速走丝电火花线切割加工的发展虽然不尽人意,但还是取得了可喜的成绩。
首先在机床数量上有了很大的突破,取得了广泛的基础,当然其中有一些这样或那样的问题,但总体是向前发展了。
机床产量由过去的年产量2—3千台上升到1万多台,其次在性能价格比上亦有了很大的提高。
具体来说,主要反映在以下几个方面:(1)大锥度切割技术发展迅速,并逐步完善、成熟。
(2)大厚度切割不断进步,其他工艺水平同步提高。
(3)多次切割工艺的探索取得了一定的进展。
(4)工艺指标及工艺水平得到了提高。
(5)机床结构取得了新的进展,不再是单一音叉结构,无论在外观造型、整体形象及性能都了有较大改善。
(6)控制系统不断推陈出新,完善成熟。
总体看来,高速走丝线切割加工因其机床具有结构简单、操作方便、可维护性好,使用费用低、占地面积小、价格低廉,故其性能价格比较好,适合国内的大多数需求,在中低档模具和零件加工中适用性好,尤其在大厚度、变厚度加工中更显优势。
然而与低速走丝电火花线切割加工技术相比,高速走丝电火花线切割加工技术发展缓慢,加工品质较差。
对此国内的研究所,生产企业等早在十多年前就纷纷研究生产低速走丝电火花线切割机。
经过多年努力,近两年有所突破。
2000年国产最大的低速走丝线切割机床生产单位年销售量仅为几十台(约占全国市场的九分之一),而到2002年其年销售量已达一百多台(约占全国市场的五分之一),并且这些产品通过合资引进了技术,使产品水平跨越了一个台阶,达到了国际20世纪90年代初的水平。
譬如切割速度可达200多平方毫米/min,加工精度达5微米,粗糙度Ra达零点几个微米,其价格仅为50万元左右人民币(约为同类进口机床的二分之一),取得了良好的开端,具有广阔的前景。
国内低速走丝线切割机床的年市场量已从2000年的300台左右上升到2002年700台左右,随着模具行业的迅速发展和水平不断提高,精密零件的加工需求增加,低速走丝线切割机床及使用耗材价格迅速下降,加之人们对低速走丝线切割加工认识的逐步深入,预计低速走丝线切割机的年销量将不断扩大,国产低速走丝线切割机的占有率也将进一步上升,并且有望出口国际市场。
1.2.2 电火花线切割机的发展策略1.高速走丝线切割机的发展策略(1)多次线切割加工实用化,(2)改进和完善运丝系统,保持电极丝状态的相对稳定,(3)加强机床本体的研究,进一步提高机床本休精度,(4)扬长避短,发挥高速走丝线切割的独特优势,(5)完善和规范ISO代码,(6)加强周边器材的开发与研究,(7)加强对各类标准的研究,提高贯标率。
2.低速走丝线切割机的展策略(1)走引进、消化、吸收、创新的道路(2)研究开发先进的控制系统,(3)开发高效率、高加工质量的脉冲电源,(4)加强宣传、培训、交流、推广、使用户了解熟悉低速走丝线切割机,正确使用低速走丝线切割机,扩大使用,促进提高和发展。
1.2.3 设计过程此课题主要是确定数控电火花线切割机床坐标工作台进给系统设计,包括总体方案,主轴主件,电机传动等部分的设计。