垂直磁场辅助的电火花加工理论与仿真分析解读

电火花加工原理电火花加工时一种非接触式的、宏观加工力很小的加工方法，这使得其在微细加工、精加工方面发挥了极大的作用。

而电火花加工机理则是准确预测电极损耗、提高加工精度的重要理论支持和有力手段。

尤其是对复杂零件的精加工，准确模拟电极损耗是决定零件最终形状精度的关键技术。

但由于缺乏研究手段以及放电过程本身的复杂性、随机性，使得目前电火花加工机理的研究还相对滞后，这在一定程度上制约了电火花加工技术的进一步发展，也使电火花加工本身存在的一些基本矛盾变得更加突出，同时也使人们认识到有必要在理论上对电火花加工机理展开进一步的研究。

1 电火花加工的基本原理图1.1电火花加工基本原理[2]1-工件；2-脉冲电源；3-自动进给调节装置；4-工具；5-工作液；6-过滤器；7-工作液泵如图1.1所示，工件1和工具4分别与脉冲电源2的两输入端相连接。

自动进给调节装置3（此处为电动机及丝杠螺母机构）使工具和工件经常保持一个很小的放电间隙，当脉冲电压加到两极之间时，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时高温时工具和工件表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑，如图1.2所示。

其中1.2（a）是单个脉冲放电后的电蚀坑，图1.2（b）是多次脉冲放电后的电极表面。

脉冲放电结束后，经过一段间隔时间，使工作液恢复绝缘后第二个脉冲电压又加到两极上，又会在当时机间距离相对最近处或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一个小凹坑。

这样以相当高的频率，连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可以将工具的形状反向复制在工件上，加工出所需要的零件，整个加工表面是由无数个小凹坑所组成的。

图1.2（a）图1.2(b)2 加工过程中的能量分配在电火花加工中，极间介质一旦被击穿，放电通道就瞬时释放能量，把电能转换为热能、动能、磁能、光能、声能以及电磁波辐射等，放电过程中，能量的消耗转化如图1.3 所示图2.1放电过程能量的消耗过程在脉冲放电过程中，放电通道等离子区压降一般都较小，所以这个区域释放的能量只占极间释放能量的15%~40%，且绝大多数由高速运动的带电粒子传递给电极表面，在周围介质中散失的仅仅是一小部分。

外加磁场对铁磁材料电火花小孔加工的影响刘宇;阎长罡;张生芳;关天民;赵福令【摘要】Aiming at the problems of debris exclusion difficulty, low machining efficiency and serious electrode wear in EDM,the effects of additional magnetic field on small-hole machining of ferromagnetic material were studied in this paper. The influence law that magnetic forceof additional magnetic field affects the ferromagnetic debris in machining region was analyzed,and in the conditions of different electrode material,the influences of additional magnetic field on machining speed and electrode wear were studied by an experiment. The result shows that using the compound machining method of magnetic field and EDM to fabricate small holes in the ferromagnetic material workpiece,it has significantly improved in the aspects of machining speed and electrode wear comparing to the conventional EDM.%针对电火花加工中电蚀产物排出困难、加工效率低、电极损耗严重等问题，研究了外加磁场对铁磁性材料电火花小孔加工的影响，分析了铁磁性电蚀微粒在加工区域受外加磁场磁力作用的影响规律，实验研究了在不同电极材质条件下，外加磁场对加工速度、电极损耗的影响。

后，需停歇一段时间，如图所示。 这样才能使能量集中于微小区域，而不致于扩散到邻近的材料中 去。如果形成连续放电，就会形成象电焊一样的电弧，使工件表 面烧伤而不能保证零件的尺寸和表面质量
第一节 电火花加工的基本原理及分类
• 2、必须采用自动进给调节装置 • 以保证工具电极与工件电极间微小的放电间隙。间隙过大，极间
第三节 电火花加工中的一些基本规律
➢ 为提高电火花加工的生产率、降低电极的损耗，必须 了解影响材料放电腐蚀的主要因素：
1 极性效应 2 电参数 3 金属材料热学常数 4 工作液 5 其他因素
第三节 电火花加工中的一些基本规律
• 极性效应
在电火花加工过程中，正极和负极都会受到不同程度的 电腐蚀，即使相同材料，正、负极的电蚀量也不相同， 这种单纯由极性不同而电蚀量不同的现象称为“极性效 应”。 “正极性”加工——工件接脉冲电源的正极 “负极性”加工——工件接脉冲电源的负极
电火花加工
第一节 电火花加工的基本原理及分类
➢ 电 火 花 加 工 又 称 放 电 加 工 (Electrical scharge Machining，简称EDM)：
原理：在一定介质中，利用两极（工具电极与工件电极）之间 脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对侵蚀多余的金属，以使零件 的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。
第二节 电火花加工机理
实验结果表明，电火花加工的微观过程是电场力、磁力、热 力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的结果。人们 对电火花加工过程还不够，还需要进一步研究。
第三节 电火花加工中的一些基本规律
§2.3.1 影响材料放电腐蚀的主要因素 §2.3.2 加工速度与工具损耗速度 §2.3.3 影响加工精度的主要因素 §2.3.4 电火花加工的表面质量

《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。