电火花加工的工作原理及应用

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电火花加工(EDM)是一种利用电能和热能进行加工的新技术。之间的区别电火花加工而一般的加工方式是在电火花加工过程中刀具与工件不接触。相反,金属材料被刀具和工件之间产生的脉冲火花放电逐渐侵蚀,在放电过程中产生局部和瞬时的高温。由于在放电过程中存在可见的火花,故称电火花加工。

工作原理

在电火花加工中,将工具电极和工件分别连接到脉冲电源的两极,浸入工作液中或充入放电间隙中。自动间隙控制系统控制刀具电极进给工件,当两电极之间的间隙达到一定距离时,施加在两电极上的脉冲电压会击穿工作液,产生火花放电。

大量的热能集中微通道的瞬间放电,温度可高达10000℃或以上,压力也急剧变化,所以少量的金属材料在工作表面立刻融化,可燃混合气,溅到工作流体以爆炸的方式,凝结迅速,形成固体金属颗粒,被工作流体带走。此时,工件表面留下微小的坑痕,放电短暂停止,两电极之间的工作液恢复到绝缘状态。

然后,下一个脉冲电压在两个电极相对靠近的另一点击穿,导致火花放电,重复上述过程。这样,虽然每次脉冲放电所去除的金属量非常小,但由于每秒有数千次脉冲放电,可以去除大量的金属,具有一定的生产率。在保持刀具电极与工件之间的放电间隙恒定的条件下,在工件金属被侵蚀的同时,不断地将刀具电极送入工件,最后加工出与刀具电极形状相对应的形状。因此,只要改变刀具电极的形状和刀具电极与工件之间的相对运动,就可以加工各种复杂曲面。

常用的材料有铜、石墨、铜钨合金、钼等,具有较高的熔点和耐腐蚀性。在加工过程中,刀具电极也有损耗,但它比工件的金属去除量小,甚至接近无损耗。

工质作为一种排屑介质,在加工过程中也起到冷却和排屑的作用。常用的工质是低粘度、高闪点、性能稳定的介质,如煤油、去离子水、乳化液等。

应用程序

(1)电火花穿孔

穿孔加工是电火花加工中应用最广泛的加工方式之一。常用于加工各种类型的孔(圆孔、方孔、多边形孔、异形孔)、弯孔、4ql、微孔等,如冷冲压模、拉丝模、挤出模、喷嘴、喷丝板等。

穿孔的尺寸精度主要是由工具电极的尺寸和火花放电间隙来保证的。电极的截面尺寸应比待加工孔的尺寸均匀减小一个加工间隙。电极的尺寸精度应比工件高一级,一般不低于工件7。在100 mm长度内,直线度、平面度、平行度均不大于0.01mm。

(2)电火花型腔加工

电火花型腔加工包括锻造模、压铸模、挤压模、电木模、塑料模等。很难处理腔,主要是因为它不是通孔加工、金属流失的量很大,工作液循环,消除电蚀产品状况不佳和工具电极损耗无法补偿的喂养;其次,加工区域变化很大,而且由于腔体复杂,电极损耗不均匀,加工精度受到很大影响,因此腔体加工的生产率低,质量难以保证。为了提高腔体的加工精度,应采用耐蚀性高的纯铜和石墨作为电极。另外,一些小型塑料模具的表面磨削处理也需要使用电火花加工。

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