模具零件电火花加工.pdf

模具零件电火花加工 第 4 章模具零件电火花加工 电火花加工又称放电加工 (ElectricalDischargeMachining 简称 EDM) ，在 20 世纪 40 年代 开始研究并逐步应用于生产。它是在加工过程中，利用两极（工具电极和工件电极）之间不 断产生脉冲性的火花放电， 靠放电时局部、 瞬时产生的高温把金属蚀除下来， 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。 因放电过程中可见到火花， 故称之为电火花 加工，也称电蚀加工。加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是两极的蚀除量不同 ,这 种现象成为极性效应。工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。 电火花加工的质量和加工效率不仅与极性选择有关，还与电规准（即电加工的主要参数 ) 、 工作液、工件、电极的材料、放电间隙等因素有关。 电火花放电加工按工具电极和工件的相互运动关系的不同，可以分为电火花穿孔成形加工、 电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字等。其中 , 电 火花穿孔成形加工和电火花线切割在模具加工中应用最广泛。 4.1 电火花加工的基础知识 4.1.1 电火花加工的基本原理及必要条件 电腐蚀现象早在 19 世纪初就被人们发现并加以研究。例如，电器开关在闭合或断开时，往 往产生火花放电而把接触表面烧毛、 腐蚀。 所以人们一直认为电腐蚀是有害的。 因而不断地 研究它的成因， 并设法减轻和避免。 研究结果表明， 电火花腐蚀的主要原因在于火花放电时， 火花通道瞬时产生大量的热， 以致使电极表面的金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来， 形成 放电凹坑。要将放电腐蚀原理用于导电材料的尺寸加工，必须具备以下几个基本条件。 1 ）工具电极和工件电极之间在加工时必须保持一定的间隙，一般是几个微米至数百微米。 因此，加工中必须用自动进给调节机构来保证加工间隙随加工状态而变化。 2 ）火花放电必须在一定绝缘性能的介质中进行，液体介质有压缩放电通道的作用，同 时液体介质还能把电火花加工过程中产生的金属屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中排出去， 并对电极和工件有较好的冷却作用。 对导电材料进行尺寸加工时，极间应有液体介质；表面强化时，极间为气体介质。 3 ）放电点局部区域的功率密度足够高，即放电通道要有很高的电流密度（一般为 10 5~10 6 A/cm ）。这时，放电所产生的热量就足以使电极表面的局部金属瞬时熔化甚至汽化。 4 ）火花放电是瞬时的脉冲性放电。放电的持续时间一般为 1~1000 μs，这样才能使放电产 生的热量来不及传导扩散到材料的其余部份， 放电点集中在很小范围， 内能量集中， 温度高。 如果放电时间过长， 就会形成持续电弧放电， 使加工表面材料大范围熔化烧伤而无法用作尺 寸加工。 5 ）在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电蚀产物，使极间介质充分消电 离，恢复介电性能，以保证每次脉冲放电不在同一点进行，避免发生局部烧伤现象，使重复 性脉冲放电顺利进行。图 4.1.1 所示为脉冲电源的空载电压波形。图中 t i 为脉冲宽度， t 0 为 p i 脉冲间隔， t 为脉冲周期， u 脉冲峰值电压或空载电压。 图 4.1.1 脉冲电源的空载电压波形 以上这些问题的解决， 是通过图 4.1.2 所示的电火花加工系统来实现的。 工件 5 与工具 3 分 别与脉冲电源 2 的两输出端相连接。自动进给调节装置 1 使工具和工件间经常保持一很小 的间隙