第四章 电火花加工(修改).ppt

第四章 电火花加工 教学提示：电火花加工是一种电、热能加工方法。本章研究电火花加工的机理及基本工艺规律，并介绍了电火花加工的应用。 教学要求：本章对学生的要求是：熟悉电火花加工的原理和基本工艺规律，能够借助工艺手册正确选用各种参数；熟悉电火花加工机床的类型及工艺范围，能对不同的加工要求，选择合适的加工机床。 4．1 概 述 4.1.2 电火花加工的特点 在电火花加工过程中，工件的加工性能主要取决于其材料的导电性及热学特性 （如熔点、沸点、比热容及电阻率等），而与工件材料的力学特性（硬度、强度等）几乎无关。另外加工时的宏观力，远小于传统切削加工时的切削力，所以在加工相同规格的尺寸时，电火花机床的刚度和主轴驱动功率要求比机械切削机床低得多。 由于电火花加工时工件材料是靠一个个火花放电予以蚀除的，加工速度相对切削加工而言是很低的，所以，从提高生产率、降低成本考虑，一般情况下凡能采用切削加工工艺时，就尽可能不要采用电火花加工工艺。 归纳起来，电火花加工具有如下特点。 （１）适用于无法采用刀具切削或切削加工十分困难的场合，如航天、航空领域的众多发动机零件、蜂窝密封结构件、深窄槽及狭缝等加工，特别适宜于加工弱刚度、薄壁工件的复杂外形，异形孔以及形状复杂的型腔模具，弯曲孔等。 （２）加工时，工具电极与工件并不直接接触，两者之间宏观作用力极小，工具电极不须比工件材料硬，因此工具电极制造容易。 （３）直接利用电能进行加工，因此易于实现加工过程的自动控制及实现无人化操作；并可减少机械加工工序，加工周期短，劳动强度低，使用维护方便。 （４）由于火花放电时工件与电极均会被蚀除，因此电极的损耗对加工形状及尺寸精度的影响比切削加工时刀具的影响要大。电火花成形加工时电极损耗的影响又比线切割加工时大，这点在选择加工方式时应予以充分考虑。 4.1.3 发展概况 ２０世纪４０年代后期，前苏联科学家鲍·拉扎连科针对插头或电器开关在闭合与断开时经常发生电火花烧蚀这一现象，经过反复的试验研究，他终于发明了电火花加工技术，把对人类有害的电火花烧蚀转化为对人类有益的一种全新工艺方法。２０世纪５０年代初研制出电火花加工装置：采用双继电器作控制元件，控制主轴头电机的正、反转，达到调节电极与工件间隙的目的。这台装置只能加工出简单形状的工件，自动化程度很低。我国是国际上开展电火花加工技术研究较早的国家之一，由中国科学院电工所牵头，到２０世纪５０年代后期也先后研制了电火花穿孔机床和线切割机床。一些先进工业国，如瑞士、日本也加入电火花加工技术研究行列，使电火花加工工艺在世界范围取得巨大的发展，应用范围日益广泛。 我国电火花成形机床经历了双机差动式主轴头，电液压主轴头，力矩电机或步进电机主轴头，直流伺服电机主轴头，交流伺服电机主轴头，到直线电机主轴头的发展历程；控制系统也由单轴简易数控逐步发展到对双轴、三轴联动乃至更多轴的联动控制；脉冲电源也以最初的ＲC弛张式电源，及脉冲发电机，逐步推出电子管电源，闸流管电源，晶体管电源，晶闸管电源及ＲＣ、ＲＬＣ电源复合的脉冲电源。成形机床的机械部分也以滑动导轨、滑动丝杠副逐步发展为滑动贴塑导轨、滚珠导轨、直线滚动导轨及滚珠丝杠副，机床的机械精度达到了微米级，最佳加工表面粗糙度已由最初的Ｒa32μｍ提高到目前的Ｒa0.02μｍ，从而使电火花成形加工步入镜面、精密加工技术领域，与国际先进水平的差距逐步缩小。 电火花成形加工的应用范围从单纯的穿孔加工冷冲模具、取出折断的丝锥与钻头，逐步扩展到加工汽车、拖拉机零件的锻模、压铸模及注塑模具，近几年又大踏步跨进精密微细加工技术领域，为航空、航天及电子、交通、无线电通讯等领域解决了切削加工无法胜任的一大批零部件的加工难题。例如心血管的支架、陀螺仪中的平衡支架、精密传感器探头、微型机器人用的直径仅１mm的电机转子等的加工。 4.1.4 应用前景 伴随现代制造技术的快速发展，传统切削加工工艺也有了长足的进步：四轴、五轴甚至更多轴的数控加工中心先后面世，其主轴最高转速已高达（7～8）×105ｒ/min。机床的精度与刚度也大大提高，再配上精密超硬材料刀具，切削加工的加工范围，加工速度与精度均有了大幅提高。 面对现代制造业的快速发展，电火花加工技术在 “一特二精”方面具有独特的优势。“一特”即特殊材料加工（例如硬质合金、聚晶金刚石以及其它新研制的难切削材料），在这一领域，切削加工难以完成，是电加工的最佳研究开发领域。“二精”是精密模具及精密微细加工。 随着计算机技术的快速发