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电火花加工的基础知识在现代制造业中，电火花加工技术是一项非常重要的技术。
它能够通过钨丝电火花放电的方式将金属零件进行切削加工，达到高精度的效果。
本文将从电火花加工基础知识入手，为大家详细介绍电火花加工技术的相关知识。
一、电火花加工的原理电火花加工是通过电火花来切削金属材料的一种加工技术。
在加工过程中，通过钨丝电极和加工材料之间的放电，使金属材料受到高能电子轰击而熔化，然后利用液态金属产生的膨胀压力将它从工件上冲掉，从而实现零件加工的目的。
该技术对于高硬度、难加工的材料有良好的适应性，例如硬质合金、工具钢、模具钢等。
另外，电火花加工还可以进行复杂的形状和轮廓加工，例如切割、切削、开槽、钻孔等，尤其适用于中、小批量、复杂型的工件制造。
二、电火花加工的分类根据电极的方向和运动方式可以将电火花加工分类为：沉降式、线切割式和旋转电极式等三类。
1.沉降式电火花加工沉降式电火花加工也称桥式电火花加工，是使用电极与工件接触后沉降下去进行加工的一种方式。
该方式适用于高精度、大型、重量较大的工件的加工。
沉降式电火花加工的特点是电极的接触精度高，可以加工出较高的表面粗糙度。
但是电极磨损快，切削速度低、加工效率低，且只能进行简单的线性轮廓加工。
2.线切割式电火花加工线切割式电火花加工是通过电极和工件之间的放电进行加工的一种方法。
该方法的特点是线圈电极随工件移动，在放电时以较高的速度反复工件上方和电极之间逐渐形成裂缝，最后利用液态金属的方向将其切割掉。
线切割式电火花加工的特异性在于它可以制造很薄的板（示例——平面包装）。
此种加工方式的特点是可以加工透过的部分，存在于电极距离工件距离一定的范围内。
电极不会接触工件，该加工方法的高速度和较好的加工质量使其广泛应用在短时期或小批量的生产制造中。
3.旋转电极式电火花加工旋转电极式电火花加工是通过旋转电极进行加工的一种方法。
该方法的特点是可进行旋转的加工，因此适用于模具凸模等复杂形状的制造，且可以在切削过程中减少电极磨损。
电火花加工的基本原理、基本特点和用途1. 简介电火花加工是一种利用脉冲电流在工件表面产生电火花放电，通过放电产生的高温和高压力，将工件上的材料剥离或融化的先进加工技术。
2. 基本原理电火花加工的基本原理是利用电火花放电形成的高温、高速电浆等物理效应，在工件表面加工上形成微小的卸载和击打，从而使表面材料脱落或产生微小的坑洞等效果。
其原理可以概括为以下几个步骤：•通过电极间的电解质液形成电晕放电。
•电火花发生时，加工电极上的放电区内产生极高温度和压力。
•高温和高压力使材料表面受到局部熔融、汽化和剥落等作用。
•下一个脉冲的放电击打在已剥落的材料表面，进一步清除表面氧化物。
3. 基本特点电火花加工具有以下基本特点：3.1 非接触加工电火花加工是一种非物理接触的加工方式，电极不直接接触工件表面，避免了因接触而带来的磨损、变形等问题。
因此，适用于对硬度较高的材料进行加工，如淬火钢、硬质合金等。
3.2 微细加工能力电火花加工可以在微小的加工区域内进行精密加工，最小加工尺寸可以达到几个微米甚至更小。
这使得电火花加工在制造微型零部件、精密模具等领域有广泛的应用。
3.3 高表面质量由于电火花加工不涉及机械接触，因此能够在工件表面获得较高的加工质量。
通常情况下，电火花加工的表面粗糙度可以控制在Ra 0.2微米左右。
3.4 加工硬材料能力电火花加工不受工件材料硬度的限制，可以加工各种硬度的金属和非金属材料，包括硬质合金、不锈钢、陶瓷等。
4. 应用领域电火花加工在现代制造领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：4.1 模具制造电火花加工在模具制造中被广泛应用。
模具是制造业中不可或缺的工具，而电火花加工可以在制造过程中加工出高精度、高质量的模具零件，满足各种复杂形状的需求。
4.2 零部件制造电火花加工可以用于制造各种微型零部件，例如发动机喷油嘴、微机械零件等。
其微细加工能力和高表面质量使其成为制造微型零部件的理想选择。
4.3 表面处理电火花加工可以用于对金属表面进行清洁、修复和改性处理。
《电火花加工的原理及特点》教学设计方案
（二）能力目标 1.能正确描述电火花加工原理和特点。
（三）素养目标 1.培养吃苦耐劳的精神和严谨的品质； 五、教学重难点及突破策略
（一）教学重点 电火花加工的原理
突破策略
1.展示生活中的放电现象，引发学生兴趣。
2.剖析电火花加工的基本原理，展示电腐蚀微观现象。
3.总结电火花放电特点
4.展示职场应用，拓宽学生学习兴趣与思路。
（二）教学难点 理解电火花腐蚀的微观过程 突破策略 通过微观画面展示，帮助学生理解放电过程
六、教法与学法
（一）教学方法 情境教学法 （二）学习方法 探究法 七、教学设计流程
任务先导
自主探究
课前准备模像直观循序推进
课堂实施职业拓展巩固知识
课后延伸问题
引入
原理剖析总结分析职场迁移。
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。
电火花加工的基本原理、特点和适用范围1、电火花加工的基本原理：基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
2、电火花加工的特点：（1）电火花加工属不接触加工。
（2）加工过程中没有宏观切削力。
（3）易于实现加工过程自动化。
3、电火花加工的适用范围（1）适合于难切削材料的加工（2）可以加工特殊的零件（3）可以加工复杂形状的零件（4）可以改进结构设计，改善结构的工艺性4、电火花加工的局限性（1）只能用于加工金属等导电材料（2）加工速度一般较慢（3）存在电极损耗（4）最小角部半径有限制电火花线切割加工的基本原理和特点1、电火花线切割加工的基本原理：利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极(接高频脉冲电源的负极)，对工件(接高频脉冲电源的正极)进行脉冲火花放电、切割成形。
根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为两大类：（1）高速走丝电火花线切割机床（快走丝）（2）低速走丝电火花线切割机床（慢走丝）2、电火花线切割加工的工艺特点（了解）数控电火花加工机床电火花加工机床及其组成1、国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与参数1985年起国家把电火花穿孔成形加工机床定名为D7l系列，其型号表示方法如下：2、数控电火花穿孔、成形加工机床的组成：包括（1）主机、（2）电源箱、（3）工作液循环过滤系统、（4）伺服进给系统。
数控电火花穿孔成形加工机床的机械装置1、HCD300K电火花加工机床简介2、数控电火花穿孔成形加工机床的主要机械装置数控电火花线切割机床组成：床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。
数控电火花线切割机床的型号与参数1、电火花线切割机床的型号与参数数控电火花线切割机床型号表示方法如下：例如：DK7725表示工作台横向行程为250mm的数控电火花线切割机床。
2、数控电火花线切割机床的主要技术参数包括：1）工作台行程(纵向行程×横向行程)；2）最大切割厚度；3）加工表面粗糙度；4）加工精度；5）切割速度；6）数控系统的控制功能等。
分析电火花加工的原理特点
电火花加工是一种非接触电火花放电加工方法，利用高频电火花放电在工件表面形成电火花放电弧，通过电火花烧蚀工件表面，以实现材料的加工和加工形状的复制。
该加工方法的原理特点如下：
1. 非接触性：电火花加工是一种非接触性加工方法，通过控制电极与工件之间的放电间隙，使电极与工件表面之间形成高频放电，从而实现加工。
这种非接触性使得电火花加工可以对任何导电材料进行加工，无论材料硬度如何。
2. 热量集中：电火花加工通过高频放电产生高温电弧，使工件表面局部区域温度迅速升高，而其他部位温度相对较低，从而实现对工件表面进行局部加工。
这种热量集中性使得电火花加工可以实现高精度加工。
3. 离子撞击效应：在电火花放电过程中，电极与工件之间的电弧放电会产生离子，离子与工件表面相互碰撞，烧蚀材料表面并形成加工痕迹。
离子撞击效应使得电火花加工可以实现高精度、高质量的加工结果。
4. 可加工复杂形状：由于电火花加工是一种非接触加工方法，且主要依靠离子撞击效应实现加工，因此可以加工复杂形状的工件，无论工件表面有多少凹凸不平。
总的来说，电火花加工具有非接触性、热量集中性、离子撞击效应和适用于加工复杂形状的特点，使其在精密加工领域具有广泛的应用。
【教学课题】电火花加工的原理、特点及分类
【教学目的】：
1）、重点掌握电火花加工的物理本质；
2）、掌握电火花线切割、成形加工的异同点。
3）、熟悉电火花加工的特点及其适用范围；
【教学重点及难点】：电火花加工中一次放电现象所经过的过程
【教学方法】：讲授、多媒体辅助教学等
【教学准备】：多媒体课件
【教学过程设想】：
1、导入新课：
通过电火花产品演示导入（提高学生学习的主动性、积极性及好奇心）2、讲授新课：
讲授电火花的基本原理和基本工作过程后，播放电火花工作的全过程，进一步熟悉电火花加工的原理。
同时可使静态、抽象的概念动态、具体、直观化，进一步提高学生的学习兴趣。
3、突破难点：
电火花加工中一次放电现象所经过的过程是本节的重点，通过多媒体播放，ppt课件展示讲解让学生掌握电火花加工的工作过程和原理。
4、知识拓展：
课前布置学生查阅资料了解电火花加工及其应用领域，了解目前制造业的最新加工手段。
让学生以小组为单位查阅资料，课堂分享。
一次培养学生的自主学习能力，查阅资料能力，协作工作能力。
【教学时间】：1课时
【教学过程】
1.请一个小组展示收集的电火花加工零件，并做简单介绍。
引出问题：什么是电火花加工？
2.新课讲授
电火花加工（Electrical Discharge Machining,简称EDM）是通过工件和工具电极间的放电而有控制地去除工件材料，以及使材料变形、改变性能的特种加工。
其中成形加工适用于各种孔、槽模具，还可刻字、表面强化等；切割加工适用于各种冲模、粉末冶金模及工件，各种样板、磁钢及硅钢片的冲片，钼、钨、半导体或贵重金属。
（ppt课件）
播放电火花加工视频（完整的加工过程,）
基本原理
一次电火花放电所经历的过程：
电离—放电—热膨胀—抛金属—消电离
图1-1
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(ppt课件)
电火花放电动画演示（ppt课件）
电火花加工的物理本质
电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。
那么两电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的呢？这一过程大致分为以下几个阶段(如图1-2所示)：
图1-2
(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图1-2(a)所示)。
工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大，由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近的A、B处电场强度最大。
工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中不可避免地含有杂质及自由电子，它们在强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场强度越大，带电粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。
放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及中性粒子组成的。
由于通道截面很小，通道内因高温热膨胀形成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一个强烈的冲击波向四周传播。
在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这就形成了肉眼所能看到的电火花。
(2) 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。
(3) 正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。
通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。
仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。
(4) 加工液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。
若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。
因此，为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。
上述步骤(1)～(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。
这样以相当高的频率连续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组成(如图1-3所示)。
所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工方式。
图1-3
学生分组讨论：
分析其基本原理，对比以往的机械加工方法，电火花加工需要什么样的条件？然后请1~2组学生与大家分享讨论结果，并进行最后归纳总结。
电火花加工必备条件：
脉冲放电用于零件加工应具备以下基本条件。
1、接在不同极性上的工具和工件之间必须保持一定距离以形成放电间隙。
2、放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。
3、脉冲波形基本是单向的。
4、有足够的脉冲放电能量。
播放视频:观看实际情况下电火花穿孔加工。
学生继续讨论：同以往的机械加工方法相比点火花加工具备什么特点？
然后请1~2组学生与大家分享讨论结果，并进行最后归纳总结。
电火花加工的特点：
1．便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料。
2．电极和工件在加工过程中不接触，两者间的宏观作用力很小。
3．电极材料不要求比工件材料硬。
4．直接利用电、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。
5．同一机床，调节脉冲参数，可连续进行粗中精及精微加工。
影响加工速度的主要因素---极性效应
定义：正、负两极的蚀除速度不同，这种蚀除速度不同的现象称极性效应。
1、当采用短脉冲进行加工时，大部分正离子尚未到达负极表面，脉冲便已结束，所以负极的蚀除量小于正极。
工件正极---正极性加工工件负极----负极性加工
2、当采用长脉冲加工时，正离子有足够的时间加速得到较大的速度，也有足够的时间到达负极表面。
加上它的质量大，因而正离子对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击，负极的蚀除量大于正极。
讨论：采用单项脉冲电源进行电火花加工的时候，怎样安排工具电极和工件的极性。
结论：合理的选择加工极性，可以提高加工效率，减少电极的损耗。
3.小结
本次课学习了模具零件的特种加工当中电火花加工的基本原理，分解过程、实现电火花的必备条件和电火花的特点。
4.作业
1、课下熟悉本节内容，加深理解；
2、电火花加工中，什么叫极性效应？在生产中如何利用极性效应？
3、预习下节课内容，查找资料电火花加工的工艺
板书设计。
