金属切削与机床.pptxVIP

第15章 特种加工及设备15.1 电火花加工15.2 电解加工15.3 激光加工15.4精密及超精密加工 15.1 电 火 花 加 工　电火花加工中工具和工件之间不断产生脉冲性火花放电； 放电时局部瞬时所产生的高温可把金属蚀除下来。因为放电过程中能见到火花，故称之为电火花加工。 　表15-2所列为电火花加工各种工艺方法的主要特点和用途。 表15-2 电火花加工各种工艺方法的特点和用途 表15-2 电火花加工各种工艺方法的特点和用途 15.1.1 电火花加工原理　1．电火花加工原理　电火花加工原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件尺寸、形状及表面质量所预定的加工要求。 　电火花放电时火花通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、气化而被蚀除掉，形成放电凹坑。要利用电腐蚀对金属材料进行尺寸加工，需解决下列问题： 　(1） 必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙。这一间隙随加工条件而定，通常约为几微米至几百微米。如间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，则不会产生火花放电。如果间隙过小，又很容易形成短路接触， 同样也不能产生火花放电。为此，在电火花加工过程中必须具有工具电极的自动进给和调节装置。 图 15-1 脉冲电源电压波形 　(2） 火花放电必须是瞬时的脉冲性放电。放电延续一段时间后，需停歇一段时间，放电延续时间一般为10-7～10-3s。 这样可使放电所产生的热量来不及传导扩散，把每一次的放电蚀除点局限在很小的范围内。否则，就会像电弧放电那样使表面烧伤，而无法用作尺寸加工。为此，电火花加工必须采用脉冲电源。 图15-1为脉冲电源的空载电压波形，图中ti为脉冲宽度，t0为脉冲间隔，tp为脉冲周期，ui为脉冲峰值电压或空载电压。＾ (3） 火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行， 如煤油、皂化液或去离子水等。液体介质又称工作液，必须具有较高的绝缘强度（103～107 Ω·cm），以利于产生脉冲性的火花放电。同时，液体介质还能把电火花加工过程中产生的金属小屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去， 并对电极和工件表面有较好的冷却作用。 上述问题的综合解决，可通过图15-2所示的电火花加工系统实现。工件1与工具4分别与脉冲电源2的两输出端相联接。 自动进给调节装置3使工具和工件间保持很小的放电间隙。 当脉冲电压加到两极之间时，在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，产生火花放电，瞬时高温使工具和工件表面蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑，如图15-3所示。其中，图15-3(a)表示单个脉冲放电后的电蚀坑，图15－3(b)[JP]表示多次脉冲放电后的电极表面。脉冲放电结束后， 经过一段时间（脉冲间隔t0），使工作液恢复绝缘；第二个脉冲电压又加到两极上，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，又电蚀出一个小凹坑。 随着高频率、连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可将工具的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。 图 15-2 电火花加工原理示意图 图 15-3 电火花加工表面局部放大图 　　2． 电火花加工的基本规律　电火花加工的核心问题是放电腐蚀。它直接影响着加工的生产率、精度、表面质量和工具电极的损耗率等。电火花加工中，不仅工件被蚀除，工具电极也被蚀除。但两极腐蚀程度不同，即使材料相同，其电蚀量也不等。这种因极性不同而电蚀量不等的现象被称为极性效应，是影响放电腐蚀的重要因素。 一般在短脉冲精加工时，常把工件接脉冲电源正极，工具接负极，即所谓“正极性”加工；长脉冲粗加工则采用“负极性”加工。 生产中常用不同的电极材料提高其极性效应，以保证在较高的生产率条件下工具电极损耗较少。 　1） 生产率　生产率是指在一定电标准下单位时间内工件材料的蚀除量， 通常以mm3／min计量。生产率主要受电参数、电极材料及工作液的影响。 　2） 加工精度　影响加工精度的主要因素是放电间隙的大小及其一致性、 工具电极的损耗及其稳定性等。工具电极和工件表面之间必须经常保持一定的合理间隙。一般精加工时放电间隙只有0.01 mm（单面）， 而粗加工时则可达0.5 mm以上。 图 15-4 电火花加工时的加工斜度 　“二次放电”是指已加工表面上由于电蚀产物等的介入而再次非正常放电。 这也是影响电火花加工形状精度的重要因素， 它集中表现在加工深度方向产生斜度和加工棱角边变钝等方面， 如图15-4所示。 　此外，工件的安装、定位误差及机床的运动误差都会影响加工精度。电火花加工过程是工具电极在工件上的复制过程， 因此工具电极的形状和尺寸误差将直接影响工件的加工精度。 　3） 表面质量　表面质量是指表面粗糙度和表面