现代加工技术-02电火花加工课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《现代加工技术-02电火花加工课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 加工 技术 02 电火花 课件
- 资源描述:
-
1、哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术第第4章电火花加工章电火花加工1贾宝贤贾宝贤 (5687026 Electrical DischargeElectrical Discharge Machining MachiningEDMEDM哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术课程内容大纲课程内容大纲21 1绪论绪论2 2电火花加工电火花加工3 3电火花线切割加工电火花线切割加工4 4电化学加工电化学加工5 5超声波加工超声波加工6 6磨料与水喷射加工磨料与水喷射加工7 7激光加工激光加工8 8快速快速原原型型制造制造9 9电子束、离子束加工电子束、离子束加工1010化学、等离子
2、体、磁性磨料加工化学、等离子体、磁性磨料加工、挤压珩磨、挤压珩磨哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术本章内容本章内容31 1放电现象放电现象2 2电火花加工的基本原理和特点电火花加工的基本原理和特点3 3电火花加工的基本规律电火花加工的基本规律4 4电火花加工机床电火花加工机床5 5电火花加工自动进给调节系统电火花加工自动进给调节系统6 6电火花穿孔成型加工电火花穿孔成型加工7 7其他电火花加工其他电火花加工哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术电火花的基本概念电火花的基本概念 (a)电火花为脉冲式的瞬时放电,如:雷电放电、静电放电、电电火花为脉冲式的瞬时放电,如:雷电放
3、电、静电放电、电磁感应放电等等。电火花一般是尖端放电现象,持续时间短,并磁感应放电等等。电火花一般是尖端放电现象,持续时间短,并伴随自由电荷的转移,发光发热,不同于一般的燃烧现象。伴随自由电荷的转移,发光发热,不同于一般的燃烧现象。4哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术电火花的基本概念电火花的基本概念(b)电弧为连续放电,并发出强烈的光辉。电弧为连续放电,并发出强烈的光辉。应用之一:应用之一:HID(High Intensity Discharge)中文)中文翻译:翻译:“高强度气体放电灯高强度气体放电灯”,是依据电弧放电原,是依据电弧放电原理,激活灯内的氙气来发光,取代传统的钨丝
4、燃烧理,激活灯内的氙气来发光,取代传统的钨丝燃烧发光。发光。应用之二:电焊应用之二:电焊应 用 之 三:电 火 花 加 工,又 称 为应 用 之 三:电 火 花 加 工,又 称 为 放 电 加 工放 电 加 工,Electrical Discharge Machining,简称,简称EDM。5哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术放电现象放电现象 当两电极接近时,也会发生放电,例如电灯开关在合当两电极接近时,也会发生放电,例如电灯开关在合上和拉开时,产生局部放电,可看到电弧光。使开关的接上和拉开时,产生局部放电,可看到电弧光。使开关的接触部位触部位烧蚀烧蚀,这种现象称为,这种现象称为
5、电蚀电蚀。这种现象早在。这种现象早在18701870年,年,就被英国科学家普里斯特利发现了。就被英国科学家普里斯特利发现了。6哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术放电现象的利用放电现象的利用 1934 1934年,前苏联科学家年,前苏联科学家拉扎连柯夫妇拉扎连柯夫妇,研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因,研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因,发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉,于是,开创和发明了新的加工方而被腐蚀掉,于是,开创和发明了新的加工方法法电火花加工电火花加工。该方法就是在加工过程中,使工具和工
6、件之间不断产生脉该方法就是在加工过程中,使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电,放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除冲性的火花放电,放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来。从而使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定技术下来。从而使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定技术要求的一种加工方法。在特种加工中,电火花加工的应用要求的一种加工方法。在特种加工中,电火花加工的应用最为广泛。最为广泛。7视频:电火花视频:电火花 高清高清6-52.flv6-52.flv哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术4.1 电火花加工的基本原理和特点电火花加工的基本原理和特点一、电火花加工原理一、电火花加工原理8
7、哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术电火花加工机理9视频:电火花加工机理视频:电火花加工机理.wmv.wmv哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术一次电火花腐蚀的微观过程一次电火花腐蚀的微观过程1.1.极间介质的电离、击穿、形成放电通道极间介质的电离、击穿、形成放电通道 极间电压升高或极间距离减小极间电压升高或极间距离减小极间电场强度极间电场强度增大增大105V/mm即即100V/m左右时左右时产生场致电子发射产生场致电子发射雪雪崩电离崩电离小于小于0.1s建立放电通道建立放电通道(电流密度达(电流密度达105106A/cm2(103104A/mm2)10哈工大哈工大(威
8、海威海)现代加工技术现代加工技术一次电火花腐蚀的微观过程一次电火花腐蚀的微观过程2.2.介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀放电通道形成后放电通道形成后电子、正离子运动电子、正离子运动动能转热能动能转热能电极表面高温电极表面高温工工作液气化、热分解作液气化、热分解电极材料熔化、气化电极材料熔化、气化迅速热膨胀迅速热膨胀11哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术3.3.电极材料抛出电极材料抛出存在下面三种作用存在下面三种作用热爆炸力热爆炸力 瞬时膨胀瞬时膨胀电动力电动力正负离子对电极的冲正负离子对电极的冲击压力击压力流体动力流体动力蒸发、分解气体蒸发
9、、分解气体热膨胀产生微爆炸热膨胀产生微爆炸电极材料抛出电极材料抛出大部分抛入工作液中收缩成小颗大部分抛入工作液中收缩成小颗粒,一小部分飞溅、镀覆、吸附在粒,一小部分飞溅、镀覆、吸附在对面的电极表面上对面的电极表面上(这种互相飞溅、镀覆(这种互相飞溅、镀覆以及吸附的现象,在某些条件下可以用来减少或以及吸附的现象,在某些条件下可以用来减少或补偿工具电极在加工过程中的损耗补偿工具电极在加工过程中的损耗 )12哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术一次电火花腐蚀的微观过程一次电火花腐蚀的微观过程放电影响区域放电影响区域 气化区气化区 熔化区熔化区 热影响区热影响区 无变化区无变化区13哈工大
10、哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术4.4.极间介质消电离 带电离子带电离子 中性粒子中性粒子v 介质恢复绝缘介质恢复绝缘v 电蚀物排除电蚀物排除v 热能排除热能排除14哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术电蚀坑电蚀坑 由于通道的截面积很小,放电时间极短,致使能量高度由于通道的截面积很小,放电时间极短,致使能量高度集中集中(106107W/mm2),放电区域产生的瞬时高温,放电区域产生的瞬时高温,可达可达10000以上,以上,足以使材料溶化甚至蒸发,灼热的金属蒸气具足以使材料溶化甚至蒸发,灼热的金属蒸气具有很大的压力有很大的压力,引起剧烈的暴炸引起剧烈的暴炸,而将熔融的金属抛
11、出而将熔融的金属抛出,以致形以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束后,经过很短的时间间成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束后,经过很短的时间间隔,第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复隔,第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地重复地循环下去,工具电极不断地向工件进给,始高频率地重复地循环下去,工具电极不断地向工件进给,它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。15哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术二、电火花加工的条件二、电火花加工的条件v1.1.极间保持一定放电间隙极间保持一定放电间隙 自动进给调
12、节系统自动进给调节系统v间隙过大:不能击穿间隙过大:不能击穿v间隙过小:短路接触间隙过小:短路接触v2.2.瞬时的脉冲放电(瞬时的脉冲放电(1010-7-7 10 10-3-3 s s)脉冲电源脉冲电源v连续放电:电弧放电,无法控制尺寸连续放电:电弧放电,无法控制尺寸v3.3.两电极之间必须充入介质两电极之间必须充入介质 工作液循环过滤系统工作液循环过滤系统v工作液:煤油、皂化液、去离子水工作液:煤油、皂化液、去离子水v工作液的作用工作液的作用v有利于火花放电有利于火花放电v排除电蚀产物排除电蚀产物v冷却电极和工件冷却电极和工件16视频:电火花条件视频:电火花条件-成形成形-穿孔穿孔.flv.
13、flv哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术三、电火花加工设备的组成三、电火花加工设备的组成 如图所示,加工时,如图所示,加工时,脉冲电源脉冲电源的一极接工具电的一极接工具电极,另一极接工件。两极极,另一极接工件。两极均浸入具有均浸入具有绝缘性的液体绝缘性的液体介质介质中。工具电极由中。工具电极由自动自动进给调节装置控制,以保进给调节装置控制,以保证工具与工件在正常加工证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙时维持一很小的放电间隙(0.01-0.05mm)。)。17哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术四、电火花加工的特点四、电火花加工的特点 (1)(1)可以加工任何高
14、强度、高硬度、高韧性、高脆性可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及时高纯度的导电材料。如不锈钢、钛合金、工业以及时高纯度的导电材料。如不锈钢、钛合金、工业纯铁、淬火钢、硬质合金、导电陶瓷、立方氮化硼和纯铁、淬火钢、硬质合金、导电陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金刚石等;人造聚晶金刚石等;(2)(2)在加工过程中工具与工件不直接接触,所以工在加工过程中工具与工件不直接接触,所以工件无机械变形,方法可加工细长、薄、脆性零件;件无机械变形,方法可加工细长、薄、脆性零件;(3)(3)虽然该方法是利用热效应来切除金属,但大部分虽然该方法是利用热效应来切除金属,但大部分材料不变热;材料不变热;18哈工大
15、哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术四、电火花加工的特点四、电火花加工的特点(4)(4)可以在硬度高的材料上,加工出精度高,表面质量可以在硬度高的材料上,加工出精度高,表面质量好的复杂模具;好的复杂模具;(5)(5)用电火花加工的表面,是由许多小的弧坑组成,有用电火花加工的表面,是由许多小的弧坑组成,有助于油的保存和较好的润滑;助于油的保存和较好的润滑;(6)(6)这种方法易于实现自动化。这种方法易于实现自动化。局限性局限性主要用于加工金属等导电材料主要用于加工金属等导电材料加工速度较慢加工速度较慢存在电极损耗,影响加工精度存在电极损耗,影响加工精度19哈工大哈工大(威海威海)现代加工技
16、术现代加工技术4.2 4.2 电火花加工的基本规律电火花加工的基本规律一、影响材料电蚀量的主要因素一、影响材料电蚀量的主要因素极性效应极性效应电参数电参数(单个脉冲能量单个脉冲能量WM和脉冲频率和脉冲频率)金属材料热学常数金属材料热学常数工作液工作液其他因素其他因素20哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术1.1.极性效应对电蚀量的影响极性效应对电蚀量的影响 极性效应极性效应l电火花加工过程中,由于正、负极性不同而电蚀量电火花加工过程中,由于正、负极性不同而电蚀量不同的现象。不同的现象。产生极性效应的原因产生极性效应的原因 应用应用l正极性加工:正极性加工:工件接在脉冲电源的工件接在
17、脉冲电源的正极正极l负极性加工:负极性加工:工件接在脉冲电源的工件接在脉冲电源的负极负极 电子的质量电子的质量 正离子的质量正离子的质量电子的惯性小电子的惯性小窄脉冲:正极性加工窄脉冲:正极性加工长脉冲:负极性长脉冲:负极性 加工加工 21哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2.单个脉冲能量单个脉冲能量WM和脉冲频率和脉冲频率 在连续的电火花加工过程中,一定范围内,工件或工具的在连续的电火花加工过程中,一定范围内,工件或工具的单个脉冲蚀除量与单个脉冲能量成正比。正、负极的蚀除速度单个脉冲蚀除量与单个脉冲能量成正比。正、负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比:与单个脉冲能量、脉
18、冲频率成正比:MqKW f tv提高电蚀量和生产率的途径提高电蚀量和生产率的途径w 提高脉冲频率提高脉冲频率f fw 增加单个脉冲能量增加单个脉冲能量W WM Mw 减小脉冲间隙减小脉冲间隙t to ow 提高工艺系数提高工艺系数K K22哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术3.3.金属材料热学常数金属材料热学常数v金属材料热学常数对电蚀量的影响金属材料热学常数对电蚀量的影响w 脉冲放电能量相同时,熔点、沸点、比热容、熔脉冲放电能量相同时,熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热越高,电蚀量越少;化热、气化热越高,电蚀量越少;w 热传导率越大,电蚀量越少;热传导率越大,电蚀量越少;w 单
19、个脉冲能量一定时,脉冲电流幅值越小,则脉单个脉冲能量一定时,脉冲电流幅值越小,则脉宽越长,散失的热量越多。电蚀量越少;脉冲电宽越长,散失的热量越多。电蚀量越少;脉冲电流幅值过大,则损耗能量使得材料气化,电蚀量流幅值过大,则损耗能量使得材料气化,电蚀量也将减少。也将减少。23哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术4.4.工作液工作液v工作液对电蚀量的影响工作液对电蚀量的影响w 粘度大的工作液有利于压缩放电通道,提高粘度大的工作液有利于压缩放电通道,提高放电能量密度,强化电蚀产物的放电能量密度,强化电蚀产物的抛出抛出效应;效应;但不利于电蚀产物的但不利于电蚀产物的排出排出,影响正常放电。
20、,影响正常放电。v工作液的选择工作液的选择w 粗加工粗加工机油:粘度大、介电性能好机油:粘度大、介电性能好w 精加工精加工煤油:粘度小、流动性好煤油:粘度小、流动性好24哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术其他因素v其他因素对电蚀量的影响其他因素对电蚀量的影响w 碳黑膜现象碳黑膜现象 碳氢化合物类的工作液在放电过程发生热分解,形成带负碳氢化合物类的工作液在放电过程发生热分解,形成带负电的碳胶粒,吸附在正极表面,形成一定强度和厚度的化学吸电的碳胶粒,吸附在正极表面,形成一定强度和厚度的化学吸附层,称为附层,称为“碳黑膜碳黑膜”,由于碳的熔点和气化点很高,从而减,由于碳的熔点和气化点很
21、高,从而减小电极蚀除量。小电极蚀除量。25哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术其他因素v其他因素对电蚀量的影响其他因素对电蚀量的影响w 碳黑膜现象碳黑膜现象 碳氢化合物类的工作液在放电过程发生热分解,形成带负碳氢化合物类的工作液在放电过程发生热分解,形成带负电的碳胶粒,吸附在正极表面,形成一定强度和厚度的化学电的碳胶粒,吸附在正极表面,形成一定强度和厚度的化学吸附层,称为吸附层,称为“碳黑膜碳黑膜”,由于碳的熔点和气化点很高,从,由于碳的熔点和气化点很高,从而减小电极蚀除量。而减小电极蚀除量。w 加工过程的稳定性加工过程的稳定性(加工深度、加工面积的增加,加(加工深度、加工面积的增
22、加,加工型面复杂程度的增加,电极材料的选择)工型面复杂程度的增加,电极材料的选择)w 脉冲脉冲电源波形及前后沿电源波形及前后沿陡度陡度w 电蚀电蚀物抛出速度物抛出速度26哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术二、加工速度与工具损耗速度二、加工速度与工具损耗速度1.加工速度加工速度vWw 单位时间内工件的电蚀量称为加工速度单位时间内工件的电蚀量称为加工速度w 体积加工速度和重量加工速度体积加工速度和重量加工速度提高加工速度的途径提高加工速度的途径w 提高脉冲频率提高脉冲频率w 增加单个脉冲能量增加单个脉冲能量w 提高工艺系数提高工艺系数27哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技
23、术2.2.工具相对损耗工具相对损耗v工具损耗速度工具损耗速度vE Ew 单位时间内工具的电蚀量单位时间内工具的电蚀量v工具损耗比工具损耗比w 工具损耗速度与加工速度的比值,称为损耗比。工具损耗速度与加工速度的比值,称为损耗比。w 体积相对损耗体积相对损耗100%EWvv28哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术降低工具损耗的措施(1)(1)正确选择极性和脉宽正确选择极性和脉宽一般情况下,短脉冲精加工采一般情况下,短脉冲精加工采用正极性加工;长脉冲粗加工用正极性加工;长脉冲粗加工采用负极性加工。采用负极性加工。(2)(2)利用吸附效应利用吸附效应负极性加工时,在一定条件下,负极性加工时
24、,在一定条件下,工具表面可以形成一定强度和工具表面可以形成一定强度和厚度的化学吸附层(碳黑膜),厚度的化学吸附层(碳黑膜),对电极起到保护和补偿作用,对电极起到保护和补偿作用,实现实现“低损耗低损耗”加工。加工。29哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术降低工具损耗的措施降低工具损耗的措施(3)(3)利用传热效应利用传热效应选择导热性能比工件好的工具电极。选择导热性能比工件好的工具电极。(4)(4)选择合适的材料选择合适的材料铜:熔点低,但导热性好,因此损耗小,又能制成各种精密、铜:熔点低,但导热性好,因此损耗小,又能制成各种精密、复杂电极复杂电极石墨:热学性能好,长脉冲粗加工中可以
25、吸附游离的碳来补偿石墨:热学性能好,长脉冲粗加工中可以吸附游离的碳来补偿电极损耗,目前用来制成型腔加工的电极电极损耗,目前用来制成型腔加工的电极钨、钼:熔点和沸点较高,损耗小;机械加工性能差,一般在钨、钼:熔点和沸点较高,损耗小;机械加工性能差,一般在线切割中使用线切割中使用铜碳、铜钨、银钼:熔点高,导热性好;价格昂贵,制造成形铜碳、铜钨、银钼:熔点高,导热性好;价格昂贵,制造成形困难,一般只用在精密电火花加工中。困难,一般只用在精密电火花加工中。30哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术三、影响加工精度的主要因素三、影响加工精度的主要因素v除电火花加工机床结构、机床传动、装夹定除电
展开阅读全文