數(shù)控加工工藝教案：電火花成形加工原理、特點(diǎn)和影響加工因素

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..四 川 工 程 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 課 時(shí) 授 課 教 案/ 學(xué)年第 期課程名稱： 數(shù)控加工工藝 授課班級(jí)： 授課時(shí)間： 第 周星期 第 節(jié) 課 題： 電火花成形加工原理、特點(diǎn)和影響加工因素 教學(xué)目的：掌握電火花成形加工原理和影響加工的因素，了解電火花成形加工機(jī)床、特點(diǎn)和應(yīng)用。重點(diǎn)、難點(diǎn)：火花成形加工原理使用教具： 課件 課后作業(yè)： 1 課后記錄：年 月 日電火花加工..一、概述二、電火花成形加工1.電火花加工機(jī)床常見(jiàn)的電火花成形加工機(jī)床由機(jī)床主體、脈沖電源、伺服系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。（1）機(jī)床主體：包括床身、工作臺(tái)、立柱、主軸頭及潤(rùn)滑系統(tǒng)。用于夾持工具電極及支承工件，保證它們的相對(duì)位置，并實(shí)現(xiàn)電極在加工過(guò)程中的穩(wěn)定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（1） 脈沖電源：把工頻的交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流。（2） 伺服進(jìn)給系統(tǒng)：使主軸作伺服運(yùn)動(dòng)。（3） 工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作2．電火花成形加工的原理電火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)蝕除多余的金屬，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。要達(dá)到這一目的，必須創(chuàng)造下列條件：（1）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙。一般為 0.01～0.1mm 左右。（2）脈沖波形是單向的，如圖所示。（3）放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行。（4）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬熔化或氣化。如圖，自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置能使工件和工具電極保持給定的放電間隙。脈沖電源輸出的電壓加在液體介質(zhì)中的工件和工具電極(以下簡(jiǎn)稱電極)上。當(dāng)電壓升高到間隙中介質(zhì)的擊穿電壓時(shí)，會(huì)使介質(zhì)在絕緣強(qiáng)度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電。瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料，形成小的凹坑。一次脈沖放電之后，兩極間的電壓急劇下降到接近于零，間隙中的電介質(zhì)立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。此后，兩極間的電壓再次升高，又在另一處絕緣強(qiáng)度最..小的地方重復(fù)上述放電過(guò)程。多次脈沖放電的結(jié)果，使整個(gè)被加工表面由無(wú)數(shù)小的放電凹坑構(gòu)成 極性效應(yīng)（1）什么是極性效應(yīng)？在脈沖放電過(guò)程中，工件和電極都要受到電腐蝕。但正、負(fù)兩極的蝕除速度不同，這種兩極蝕除速度不同的現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。（2）為什么會(huì)有極性效應(yīng)？產(chǎn)生極性效應(yīng)的基本原因是由于電子的質(zhì)量小，其慣性也小，在電場(chǎng)力作用下容易在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度，即使采用較短的脈沖進(jìn)行加工也能大量、迅速地到達(dá)陽(yáng)極，轟擊陽(yáng)極表面。而正離子由于質(zhì)量大，慣性也大，在相同時(shí)間內(nèi)所獲得的速度遠(yuǎn)小于電子。①當(dāng)采用短脈沖進(jìn)行加工時(shí)，大部分正離子尚未到達(dá)負(fù)極表面，脈沖便已結(jié)束，所以負(fù)極的蝕除量小于正極。這時(shí)工件接正極，稱為“正極性加工” 。②當(dāng)用較長(zhǎng)的脈沖加工時(shí)，正離子可以有足夠的時(shí)間加速，獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度，并有足夠的時(shí)間到達(dá)負(fù)極表面，加上它的質(zhì)量大，因而正離子對(duì)負(fù)極的轟擊作用遠(yuǎn)大于電子對(duì)正極的轟擊，負(fù)極的蝕除量則大于正極。這時(shí)工件接負(fù)極，稱為“負(fù)極性加工” 。（3）極性效應(yīng)在電火花加工過(guò)程中的作用在電火花加工過(guò)程中，工件加工得快，電極損耗小是最好的，所以極性效應(yīng)愈顯著愈好，3．電火花加工的特點(diǎn)及應(yīng)用1)電火花加工的特點(diǎn)(1）優(yōu)點(diǎn)① 適合于機(jī)械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金..②可加工特小孔、深孔、窄縫及復(fù)雜形狀的零件，如各種型孔、立體曲面、復(fù)雜形狀的工件 ，小孔、深孔、窄縫等 。(2)缺點(diǎn)①只能加工導(dǎo)電工件;②加工速度慢;③由于存在電極損耗，加工精度受限制。2）電火花成形加工的應(yīng)用電火花成形加工主要用于電火花穿孔（用電火花成形加工方法加工通孔）和電火花型腔加工。電火花穿孔加工主要用于加工沖模和異形孔，電火花型腔加工主要用于加工各類型腔模和各類復(fù)雜的型腔零件。型腔加工屬于盲孔加工，金屬蝕除量大，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差，電極損耗不能用增加電極長(zhǎng)度和進(jìn)給來(lái)補(bǔ)償；加工面積大，加工過(guò)程中要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍也較大；型腔復(fù)雜，電極損耗不均勻，影響加工精度。4．影響電火花成形加工因素1）影響加工速度的因素（1）加工速度以 mm3 /min 表示。（2）增加矩形脈沖的峰值電流和脈沖寬度；減小脈間；合理選擇工件材料、工作液，改善工作液循環(huán)等能提高加工速度。2）影響加工精度的因素 工件的加工精度除受機(jī)床精度、工件的裝夾精度、電極制造及裝夾精度影響之外，主要受放電間隙和電極損耗的影響。(1)電極損耗對(duì)加工精度的影響 在電火花加工過(guò)程中，電極會(huì)受到電腐蝕而損耗，電極的不同部位，其損耗不同。（2）放電間隙對(duì)加工精度的影響 ..①由于放電間隙的存在，使加工出的工件型孔(或型腔)尺寸和電極尺寸相比，沿加工輪廓要相差一個(gè)放電間隙(單邊間隙)；②實(shí)際加工過(guò)程中放電間隙是變化的，加工精度因此受到一定程度的影響。3）影響表面質(zhì)量的因素 脈沖寬度、峰值電流大，表面粗糙度值大。