电火花加工技术的原理及影响因素.pdf

电火花加工技术的原理及影响因素 摘 要：通过对金属切削理论课程的学习，并自学了电火花加工技术，已掌握电火花加工技术 的基本原理等。本文拟从笔者理解的角度，主要说明电火花加工技术的原理及过程，简要 说明电火花加工技术的分类，并对电火花加工技术的影响因素进行简要分析，以对日后的 科研工作提供理论支持。 关键词：电火花加工；原理；过程；分类；影响因素 1 电火花加工技术国内外研究现状 早在十九世纪，人们就发现了电器开关的触点开闭时，因为放电，使接触部 位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。二十世 纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够 对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“ 电火花加工法”。 电火花加工技术经过近一个世纪的发展，在金属加工过程中发挥着重要的作 用。现如今，随着科学技术的发展及我国对于机械制造业的重视，机械制造迎来 了发展的良好前景，下面将简单介绍现在世界电火花加工技术的发展前景。 电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。我国 必要紧跟电火花加工技术发展步伐，才能立足世界。如今新型数控电火花机床 层出不穷，如瑞士阿奇、瑞士夏米尔、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等。 先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争的加剧对电火花成形加工技术 提出了更高要求，同时也为电火花成形加工技术加工理论的研究和工艺开发、设 备更新提供了新的动力今后电火花成形加工的加工对 应主要面向传统切削加 工不易实现的难加工材料、复杂型面等加工，其中精细加工、精密加工、窄槽加 工、深腔加工等将成为发展重点。 2 电火花加工的原理及过程 2.1电火花加工的原理 正如电火花加工技术的发现过程一样，电火花加工实际是电腐蚀的过程。当 工具电极与工件电极相互紧靠时，极间形成脉冲性放电，在放电通道中产生瞬间 的高温，使得金属发生局部熔化甚至气化，从而将金属蚀除下来。如图一所示， 电火花加工需要设计包括脉冲发生装置、夹具、工件、电极、电介质等，通过脉冲 发生装置在极间形成脉冲性放电，进而完成整个加工过程。电火花加工技术的原 理也揭示了电火花加工的三个基本要求。 2.2电火花加工的条件 正如电火花加工的原理一样，电火花加工需要一定的加工条件，可总结为三 个条件。一是工具电极和工件被加工表面之间要有一定的加工间隙；二是火花放 电必须是瞬时的脉冲性放电，电源电压需要有脉宽和脉间；三是火花放电必须在 具有一定绝缘性能的工作介质中进行，一般为液体介质，称为工作液。 + - 4 3 5 2 1 1、脉冲发生装置2、夹具3、工件4、电极5、电介质 图1　电火花加工原理图 2.3电火花加工的过程 电火花加工技术的加工过程按照工作特点及内容可以分为四个阶段，即形成 放电通道、材料熔化、材料的抛出及介质的消电离过程，实际上，电火花加工技 术是以上四个阶段的不断重复。下面，配合图片过程，将详细分析每个过程的特 点。 第一阶段，极间介质的电离、击穿，形成放电通道。当工具电极与工件电极缓 缓靠近的时候，两极间的电场强度增大，由于两级的微观表面时凹凸不平的，因 此在两级间距离最近的两点电场强度最大。当工具电极和工件电极之间充满着 工作液的时候，介质不可避免的含有杂质和自由的电子，他们在强大的电场力作 用下，形成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场强度越大，带电粒子也越多， 最终导致工作液电离、击穿，形成前面提到的放电通道。放电通道其实是由大量 高速运动的带正电和带负电的粒子组成的。由于通道截面很小，通道内因为高温 膨胀形成的压力十分大，放电通道紧急扩张，产生了一个强烈的冲击波向四周扩 散 ，在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这也是在电火花加工过程中能观察到 的电火花现象。 第二阶段，电极材料的熔化、气热化膨胀。电介质被点击、击穿后形成放电通 道，通道内带有负电的粒子在电场力的作用下向正极奔去，带有正电的粒子在电 场力的作