《数控加工工艺学（第二版）》 课件 第五章　数控电加工工艺.pptx

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概述;电加工与金属切削加工的原理完全不同，在电加工过程中，工具与工件并不接触，而是靠工具和工件之间不断地脉冲性火花放电，产生的局部、瞬时高温把金属材料逐次微量蚀除下来，进而将工具的形状反向复制到工件上。因放电过程中可见到火花，故称为电火花加工。目前，这一工艺技术已广泛用于加工淬火钢、不锈钢、模具钢、硬质合金等难加工材料，以及用于加工模具等具有复杂表面的零部件，在民用和国防工业中获得越来越多的应用，已成为切削加工的重要补充和发展。;一、数控电加工的概念

1．电加工的定义

电加工主要是指利用电的各种效应（如电能、电化学能、电热能、电磁能、电光能等）进行金属材料加工的一种方式。电加工包括电蚀加工（电火花成形加工和线切割加工）、电子束加工、电化学加工（电抛光等）及电热加工（导电磨削和电热整平）等。从狭义而言，电加工大多指直接利用电能（放电）进行金属材料加工的一种方式，主要有电火花成形加工、线电极切割、电抛光、电解磨削加工等。本章只介绍电火花成形加工和线切割加工的主要内容。;2．电加工的特点

（1）在加工过程中工具和工件之间不存在明显的机械切削力，且在多数情况下工具不与工件直接接触。

（2）加工用的工具硬度可以低于工件材料的硬度。

（3）工件材料可以是任何硬度的金属材料，还可以是磁性材料等。;二、数控电加工工艺方法的分类及应用

按工具电极和工件相对运动的方式与用途不同，电加工工艺方法大致可分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类。前五类属电火花成形、尺寸加工，是用于改变零件形状或尺寸的加工方法；最后一类则属表面加工方法，用于改善或改变零件表面性质。以上以电火花穿孔成形加工和电火花线切割应用最为广泛。电火花加工工艺方法分类、特点及用途见表。;605;第二节

数控电火花成形加工工艺;一、数控电火花成形加工概述

1．数控电火花成形加工原理

电火花成形加工也称为放电加工、电蚀加工或电脉冲加工，是基于脉冲放电的蚀除原理，直接利用电能和热能进行加工的新工艺。如图所示为电火花成形加工机床。;电火花成形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汽化，从而将金属蚀除下来。这一过程大致分为电离、放电、高温熔化、汽化、金属抛出、消电离几个阶段，如图所示为电火花成形加工原理。;（1）电离、放电

给处于绝缘的工作液介质中的两电极加上无负荷直流电压，伺服电极向工件运动，极间距离逐渐缩小，当极间距离（即放电间隙）小到一定程度时（一般为0.01mm左右），阴极逸出的电子在电场作用下高速地向阳极运动，并在运动中撞击介质中的中性分子和原子，产生碰撞电离，形成带负电的粒子（主要是电子）和带正电的粒子（主要是正离子）。当电子到达阳极时，介质被击穿，放电通道形成，如上图a所示。;（2）高温熔化

两极间的介质一旦被击穿，电源便通过放电通道释放能量。

（3）汽化、金属抛出

在热爆炸力、流体动力等综合因素的作用下，被熔化或汽化的材料被抛出，产生一个小坑，如上图c、d所示。

（4）消电离

脉冲放电结束，介质恢复绝缘，如上图e所示。;2．电火花成形加工的条件

为了利用脉冲放电时金属的蚀除作用达到“尺寸加工”的目的，一般来说，必须具备以下条件：

（1）脉冲放电必须具有足够大的能量密度，使工件材料局部熔化和汽化。为了压缩放电通道面积，使放电能量更加集中，需借助液体的几乎不可压缩特性，故放电大多是在液体介质（又称工作液）中进行的，如煤油、皂化液或去离子水等。;（2）放电应当是脉冲式的（脉宽一般在0.2～1000μs），使脉冲放电产生的绝大部分热量来不及从极微小的放电区域扩散出去。

（3）放电过程的电蚀产物（包括飞溅出的蚀除颗粒、气体及液体介质的裂解产物等）及热量应及时从微小的放电间隙（为0.01～0.05mm）中排出，以利于液体介质恢复绝缘，维持脉冲放电正常、连续地进行，达到加工的目的。

（4）随着脉冲放电的持续进行，工件及电极材料不断被蚀除，两电极间距离将逐步加大，为了使间隙电压能有效击穿极间的介质，加工装置的进给系统必须及时调整两极间的距离，使之始终保持最佳的击穿放电间隙。;3．电火花成形加工装置

电火花成形加工装置可以实现电火花成形加工需要的四个条件。该装置通常由四大部分组成。

（1）脉冲电源

脉冲电源用于产生放电加工所需的间歇脉冲，是电火花成形加工的能量供给装置。

（2）机床主体

机床主体是指用来装夹、固定工件与电极以及调整两者的相对位置，配合控制系统实现预定加工要求的机械系统。;（3）控制系统

为了满足放电间隙良好的保持要求及预定的形状加工要求，控制系统对电极与工件间的相对位