西安电子科技大学出版社：高职高专系列教材《特种加工技术》课程教学资源（PPT课件）第二章 电火花加工的基本原理及设备

第二章电火花加工的基本原理及设备 第二章电火花加工的基本原理及设备 2.1电火花加工的物理本质及特点 22电火花加工机床简介 2.3电火花线切割加工机床简介 习题 BACK

第二章 电火花加工的基本原理及设备 第二章 电火花加工的基本原理及设备 2.1 电火花加工的物理本质及特点 2.2 电火花加工机床简介 2.3 电火花线切割加工机床简介 习题

第二章电火花加工的基本原理及设备 21电火花加工的物理本质及特点 21.1电火花加工的物理本质 电火花加工基于电火花腐蚀原理,是在工具电极与 工件电极相互靠近时,极间形成脉冲性火花放电,在电 火花通道中产生瞬时高温,使金属局部熔化,甚至气化, 从而将金属蚀除下来。那么两电极表面的金属材料是如 何被蚀除下来的呢?这一过程大致分为以下几个阶段 (如图2-1所示

第二章 电火花加工的基本原理及设备 2.1 电火花加工的物理本质及特点 2.1.1 电火花加工的物理本质 电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与 工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电 火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化， 从而将金属蚀除下来。那么两电极表面的金属材料是如 何被蚀除下来的呢？这一过程大致分为以下几个阶段 (如图2-1所示)：

第二章电火花加工的基本原理及设备 工具电极 脉冲电源 工件电极 图2-1电火花加工原理

第二章 电火花加工的基本原理及设备 图2-1 电火花加工原理 脉 冲 电 源 工 具 电 极 工 件 电 极 (a) (b) (c) (d) (e) B A

第二章电火花加工的基本原理及设备 (1)极间介质的电离、击穿,形成放电通道(如图2-1(a)所 示)。工具电极与工件电极缓缓靠近,极间的电场强度增大, 由于两电极的微观表面是凹凸不平的,因此在两极间距离最 近的A、B处电场强度最大 工具电极与工件电极之间充满着液体介质,液体介质中 不可避免地含有杂质及自由电子,它们在强大的电场作用下, 形成了带负电的粒子和带正电的粒子,电场强度越大,带电 粒子就越多,最终导致液体介质电离、击穿,形成放电通道。 放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及中 性粒子组成的。由于通道截面很小,通道内因高温热膨胀形 成的压力高达几万帕,高温高压的放电通道急速扩展,产生 个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效 应和声效应,这就形成了肉眼所能看到的电火花。F

第二章 电火花加工的基本原理及设备 (1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2-1(a)所 示)。工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大， 由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最 近的A、B处电场强度最大。 工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中 不可避免地含有杂质及自由电子，它们在强大的电场作用下， 形成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场强度越大，带电 粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。 放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及中 性粒子组成的。由于通道截面很小，通道内因高温热膨胀形 成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生 一个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效 应和声效应，这就形成了肉眼所能看到的电火花

第二章电火花加工的基本原理及设备 (2)电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2-1(b)、(c)所 示)。液体介质被电离、击穿,形成放电通道后,通道间 带负电的粒子奔向正极,带正电的粒子奔向负极,粒子间 相互撞击,产生大量的热能,使通道瞬间达到很高的温度 通道高温首先使工作液汽化,进而气化,然后高温向四周 扩散,使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。 气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增,形成了爆炸的 特性。所以在观察电火花加工时,可以看到工件与工具电 极间有冒烟现象,并听到轻微的爆炸声

第二章 电火花加工的基本原理及设备 (2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2-1(b)、(c)所 示)。液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间 带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间 相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。 通道高温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周 扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。 气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的 特性。所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电 极间有冒烟现象，并听到轻微的爆炸声

第二章电火花加工的基本原理及设备 (3)电极材料的抛出(如图2-1(d)所示)。正负电极间产 生的电火花现象,使放电通道产生高温高压。通道中心 的压力最高,工作液和金属气化后不断向外膨胀,形成 内外瞬间压力差,高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排 挤,抛出放电通道,大部分被抛入到工作液中。仔细观 察电火花加工,可以看到桔红色的火花四溅,这就是被 抛出的高温金属熔滴和碎屑

第二章 电火花加工的基本原理及设备 (3) 电极材料的抛出(如图2-1(d)所示)。正负电极间产 生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。通道中心 的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成 内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排 挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。仔细观 察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，这就是被 抛出的高温金属熔滴和碎屑

第二章电火花加工的基本原理及设备 (4)极间介质的消电离(如图2-1(e)所示)。加工液流 入放电间隙,将电蚀产物及残余的热量带走,并恢复 绝缘状态。若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不 及排除和扩散,产生的热量将不能及时传出,使该处 介质局部过热,局部过热的工作液高温分解、积炭, 使加工无法继续进行,并烧坏电极。因此,为了保证 电火花加工过程的正常进行,在两次放电之间必须有 足够的时间间隔让电蚀产物充分排出,恢复放电通道 的绝缘性,使工作液介质消电离

第二章 电火花加工的基本原理及设备 (4) 极间介质的消电离(如图2-1(e)所示)。加工液流 入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复 绝缘状态。若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不 及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处 介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭， 使加工无法继续进行，并烧坏电极。因此，为了保证 电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有 足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道 的绝缘性，使工作液介质消电离

第二章电火花加工的基本原理及设备 上述步骤(1)~(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往 复式进行,即单个脉冲放电结束,经过一段时间间隔(即 脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后,第二个脉冲又作用到工 具电极和工件上,又会在当时极间距离相对最近或绝缘 强度最弱处击穿放电,蚀出另一个小凹坑。这样以相当 高的频率连续不断地放电,工件不断地被蚀除,故工件 加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组成(如图22所 示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而 成的去除金属的加工方式

第二章 电火花加工的基本原理及设备 上述步骤(1)～(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往 复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即 脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工 具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘 强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。这样以相当 高的频率连续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件 加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组成(如图2-2所 示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而 成的去除金属的加工方式

第二章电火花加工的基本原理及设备 ∴∴ ∴"" (a)单脉冲放电凹坑 (b)多脉冲放电凹坑 图22电火花表面局部放大图

第二章 电火花加工的基本原理及设备 图2-2 电火花表面局部放大图 (a) 单 脉 冲 放 电 凹 坑 (b) 多 脉 冲 放 电 凹 坑

第二章电火花加工的基本原理及设备 212电火花加工、电火花线切割加工的特点 共同特点 二者的加工原理相同,都是通过电火花放电产生的热 来熔解去除金属的,所以二者加工材料的难易与材料的硬度 无关,加工中不存在显著的机械切削力 (2)二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基 本相似,可以加工硬质合金等一切导电材料。 (3)最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为 加工间隙,线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上 加工间隙

第二章 电火花加工的基本原理及设备 2.1.2 电火花加工、电火花线切割加工的特点 1．共同特点 (1) 二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热 来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度 无关，加工中不存在显著的机械切削力。 (2) 二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基 本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。 (3) 最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为 加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上 加工间隙