工具电极1

第三章 电火花加工工艺规律3.1 电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：1．工具电极电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。

由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。

图3-1 电火花加工示意图2．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。

3．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。

图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形4．脉冲间隔to(μs))脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF 、TOFF 表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。

间隔时间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生产率。

加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。

5．放电时间(电流脉宽)te(μs)21—工具电极；2—工件；3—脉冲电源；4—伺服进给系统放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一个击穿延时td 。

ti 和te 对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te 。

6．击穿延时t d (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t d ，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间t d 称为击穿延时(见图3-2)。

击穿延时t d 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t d 就大；反之，工具过进给时，放电间隙变小，t d 也就小。

7．脉冲周期t P (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t P =t i +t o (见图3-2)。

普通电火花机加工用工具电极材料的选择1）Cu、Cu基合金及Cu基复合材料纯Cu（电解铜，俗称紫铜）也是一种常用的电极材料，尤其是加工有色金属材料时，常用电解铜作为工具电极材料。

Cu的熔点较低，电极损耗率较大，因此需要引入另一种高熔点材料来降低电极损耗率。

Cu－W合金兼有Cu的高导热性和W的高熔点、低热胀系数和耐电火花机侵蚀能力强的特点，使其成为一种高性能的工具电极材料。

Cu－W电极主要用于加工模具钢和WC工件，其中的Cu、W含量比一般为25:75。

但由于Cu－W电极的价格比普通的Cu或石墨电极高，因此目前在生产中应用并不多。

S.Singh等采用Cu、Cu－W合金、黄铜和Al电极加工一种淬硬工具钢，结果表明，Cu和Al电极的加工速度和加工精度较高，Cu 和Cu－W电极的损耗率最小，黄铜的电极损耗率最大。

相比而言，Cu是一种较好的电极材料，它能获得较高的加工精度和较好的加工表面粗糙度，且有高的材料去除率和低的电极损耗率。

Al的性能仅次于Cu，在加工表面粗糙度要求不高时可以选用。

雍耀维等[7]以Cu、W和Cu－W合金作为电极材料加工硬质合金，结果表明，Cu－W合金电极可明显提高加工速度，且在较低的加工电压下电极损耗并不大，因此Cu－W合金是加工硬质合金的理想电极材料。

TiC是一种高硬度耐火材料，熔点高，耐热冲击和磨损性能好。

L.Li等研究了烧结Cu/TiC、Cu－W/TiC电极中TiC对工具电极电火花机加工性能的影响，结果表明，含5％～45％TiC的Cu/TiC电极损耗率均低于常规的Cu电极。

综合考虑加工性能，25％的TiC是较理想的成分比例。

Cu－W/TiC电极材料也显示出良好的性能，其大多数电火花机加工表面的粗糙度优于Cu－W电极加工表面，因而可用于精加工。

对于Cu－W/TiC电极材料，添加15％的TiC可获得最佳效果。

ZrB2和TiSi具有良好的导电导热性和高熔点，H.M.Zaw等研究了用不同含量的Cu与ZrB2或TiSi采用粉末冶金法制作电火花机加工工具电极，并与石墨、Cu和Cu－W等电极材料的电火花机加工性能进行了比较。

课题一电火花技术简要介绍一、电火花简介电火花技术，又称放电加工，日本叫法是Electrical Discharge Machining，简称EDM，苏联称电蚀加工，Electroerosion Machining，指利用两极间的脉冲放电产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。

电火花与机械加工的区别：机械加工是通过机床部件的相对运动，用比工件硬的刀具切除工件上多余的部分，来得到成品零件的；而电火花加工，工具与工件并不接触，靠工具和工件之间不断的脉冲性火花放电，产生局部的瞬间高温，把金属材料蚀除掉。

电火花腐蚀的主要原因是什么？火花放电时火花通道中瞬间产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、气化而蚀除，形成放电凹坑，从而将金属材料腐蚀掉。

二、电火花的历史在插头或电器开关触点开、闭时，往往会产生火花而把接触表面烧毛，腐蚀成粗糙不平的凹坑而逐渐损坏，人们不断地避免这种有害的电腐蚀。

1940年，苏联学者拉扎连科夫妇开始研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。

最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。

50年代初，改进为电阻-电感-电容等回路。

同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。

随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。

60年代中期，出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。

到70年代，出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。

在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。

三、有害的火花放电转化为有用的加工技术的条件图1 电加工的示意图1、使工具电极和工件被加工表面之间保持一定的放电间隙，几微米-几百微米，不能间隙太小或太大，应具备工具电极的自动进给和调节装置。

电火花钨电极
电火花加工是一种通过工具和工件之间不断产生的脉冲性火花放电来蚀除金属，从而达到加工目的的方法。

在这个过程中，工具电极通常使用熔点高、导电性好、易加工的金属制成，如铜、石墨等，而钨电极则较少用作工具电极。

钨电极主要用于氩弧焊，即TIG焊，这是因为钨电极具有熔点高、高温强度高、抗电子流冲击性能好、抗热震性能好、抗蒸汽氧化性能好、焊接时电弧稳定、飞溅少等优点。

此外，钨电极的导电性、导热性良好，易于加工和磨削，因此被广泛应用于TIG焊中。

在电火花加工中，虽然钨电极不是常用的工具电极材料，但在某些特殊情况下，如需要承受高温、高硬度或高耐磨性的加工场合，钨电极也可能被考虑使用。

然而，需要注意的是，钨电极的导电性相对较差，可能会影响电火花加工的效果和效率。

总之，钨电极主要用于氩弧焊等需要承受高温、高硬度或高耐磨性的焊接场合，而在电火花加工中则较少使用。

在选择电极材料时，需要根据具体的加工需求和条件进行综合考虑。

电火花加工常用名词和术语标签：电火花加工|电火花加工机床1、放电间隙：放电间隙指加工时工具和工件之间产生火花放电的一层距离间隙。

在加工过程中，则称为加工间隙S，它的大小一般在0.01-0.5mm之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。

2、工具电极：电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。

由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公。

3、脉冲宽度：脉冲宽度简称脉宽，它是加到工具和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间，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。

粗加工可用较大的脉宽，精加工时只能用较少的脉宽。

4、脉冲间隔：脉冲间隔简称脉间或间隔，也称脉冲停歇时间。

它是两个电压脉冲之间的间隔时间(见图四)。

间隔时间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧放电，烧伤工具和工件；脉间选得过长，将降低加工生产率。

加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。

5、开路电压或峰值电压：开路电压是间隙开路时电极间的最高电压，等于电源的直流电压。

峰值电压高时，放电间隙大，生产率高，但成型复制精度稍差。

6、火花维持电压：火花维持电压是每次火花击穿后，在放电间隙上火花放电时的维持电压，一般在25V左右，但它实际是一个高频振荡的电压。

电弧的维持电压比火花的维持电压低5V左右，高频振荡频率很低，一般示波器上观察不到高频成分，观察到的是一水平亮线。

过渡电弧的维持电压则介于火花和电弧之间。

7、击穿延时：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。

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。

8、加工电压或间隙平均电压：加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放电间隙两端的平均电压，它是多个开路电压、火花放电维持电压、短路和脉冲间隔等零电压的平均值。

1、基本原理1.脉冲发射器2.自动进给调节系统3.工具电极4.工件5.工作液6.工作液泵脉冲发电器1是利用电容器C的充电放电，把直流转变为脉冲电流，电流经过限流电阻R逐渐充集储存在电容器C上。

电容器上的电压逐渐升高，当它升高到足以使工具电极3和工件4之间的电极间隙火花放电击穿时，电容器上储存的绝大部分能量在电极间隙内瞬时放出，达到很高的电流密度，产生极高的温度（10000摄氏度左右），足以使局部表面熔化或气化，形成凸坑。

电容器上的电能顺势放完之后，工具电极和工具电极和工件间的绝缘介质立刻恢复绝缘状态，从而把放点电路切断，这时又经过电阻重新充电，如此循环不已。

在绝缘工作液中，工具与工件（正负极）间产生脉冲性火花放电，产生局部、瞬时高温，使工件溶化（气化）而抛离工件表面，达到金属表面被加工的目的。

条件：（1）一定间隙（工具与工件间，几微米～数百位米）（2）介质为绝缘工作液（3）工具与工件间产生脉冲性火花放电2、电火花加工机理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,使局部金属融化,甚至汽化,从而将金属蚀除下来。

这一过程大致分为以下几个阶段：(1)极间介质的电离、击穿,形成放电通道当阴极表面某处的场强增大到105V/cm2时，就会产生电子发射，阴极逸出电子，高速奔向阳极。

电子在运动过程中撞击介质中的中性分子和原子，产生碰撞电离，形成更多的负电子和正离子，在连锁反应的作用下，导致电粒子雪崩时增加。

当电子达到阳极时，介质被瞬间击穿，产生火花放点，形成放电通道。

在放电通道形成的同时，正离子也奔向阴极。

介质击穿形成放电通道后，间隙电流骤升，间隙电压迅速降至放电维持电压（一般20~25V）。

放电通道是有大量带正电和负电的粒子以及中型粒子组成,带电粒子高速运动,相互碰撞,产生大量热能,使通道温度升高,通道中心温度可达到10000摄氏度以上。

astm d149标准ⅰ型电极ASTM D149是一个广泛使用的测试标准，旨在评估电绝缘材料的电气绝缘性能。

该标准涵盖了使用不同类型电极进行测试的方法，其中Ⅰ型电极是其中最常用的一种。

Ⅰ型电极是ASTM D149标准中定义的平板电极，也被称为双平板电极。

这种电极由两个平行金属板构成，它们之间被电绝缘材料隔开。

电绝缘材料是在电极之间放置的样品。

在进行电绝缘性能测试时，Ⅰ型电极被用来应用一定的电场强度到电绝缘材料上，并度量通过材料的电流量。

这些测量结果被用来评估材料的电绝缘性能。

ASTM D149标准Ⅰ型电极的设计和使用有一些特定要求。

首先，电极的平板表面应当光滑且平整，以确保准确的电场分布。

其次，电极的尺寸和间距要符合标准要求，以确保可重复的测试结果。

在进行测试之前，Ⅰ型电极需要进行一些准备工作。

首先，电极应该进行清洁，以确保材料的表面没有任何污垢或油脂。

其次，电极应该进行预热处理，以达到所需的温度。

这些准备步骤可以确保测试结果准确和可靠。

在测试过程中，Ⅰ型电极需要施加一定的电场强度到电绝缘材料上。

这个电场强度通常是通过应用一定的电压来实现的。

随着电场强度的增加，电绝缘材料上的电流也会增加。

这个电流被称为漏电流，它是材料的导电性和电绝缘性的指标。

测试过程中，漏电流的测量通常是通过连接电极到一个电源和电流计。

电源提供所需的电场强度，而电流计则用来测量通过电绝缘材料的电流。

这些测量结果可以用来评估材料的电绝缘性能，并判断其是否符合特定的规格和标准要求。

在进行ASTM D149标准Ⅰ型电极测试时，需要注意一些关键因素。

首先是温度的控制。

测试过程中应当控制电绝缘材料的温度，以确保在不同温度条件下的测试结果的可比性。

其次是电场强度的选择。

合适的电场强度应该根据材料的特性和使用环境来确定。

最后，测试结果应该进行准确记录和报告，包括材料的电绝缘性能参数以及测试条件和结果的详细说明。

总之，ASTM D149标准Ⅰ型电极是一种广泛使用的测试工具，用于评估电绝缘材料的电绝缘性能。

电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：1．工具电极电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。

由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。

21—工具电极；2—工件；3—脉冲电源；4—伺服进给系统2．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。

3．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脉冲参数与脉冲电压、电流波形4．脉冲间隔to(μs))脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF 、TOFF 表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。

间隔时间过短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生产率。

加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。

5．放电时间(电流脉宽)te(μs)放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一个击穿延时td 。

ti 和te 对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽te6．击穿延时t d(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t d ，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间t d 称为击穿延时(见图3-2)。

击穿延时t d 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t d 就大；反之，工具过进给时，放电间隙变小，t d 也就小。

7．脉冲周期t P(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t P=t i+t o(见图3-2)。