机床电火花加工原理工艺特点及应用

机床电火花加工原理工艺特点及应用





电火花加工是在一定介质中，利用两极(工具电极和工件电极)之间脉冲性火花放电

产生的电腐蚀现象对材料进行加工，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工

方法。这种加工方法也被称为放电加工或电蚀加工。电火花加工主要包括电火花成形加工和

电火花线切割加工，其能量来源形式是电能和热能。





1电火花加工的基本原理



1.极间介质的电离击穿与形成放电通道



电火花加工中心原理如图15.1所示。工件接正极，工具接负极。工具电极和工件电极浸在液体介质中，脉冲电源不断发出电脉冲在工具和工件上，在两极间形成电场。由于电极的微观表面凹凸不平，当两极间的距离很小时，极间相对最近点电场强度最大，最先被击穿。液体介质被电离成电子和正离子，形成放电通道。如图15.2所示。











2.能童的转换、分布与传递

在电场力的作用下，通道内的电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极，并且在通道内互相

碰撞.放出大量的热，使电极表面放电处金属迅速熔化，甚至气化。



3.电极材料的抛出

上述放电过程极为短促，具有爆炸性质。爆炸力把熔化和气化的金属抛出电极表面，被

液体介质迅速冷却凝固，继而从两极间被冲走。



4.极间介质的消电离

一次火花放电结束，此后应有一段间隔时间，使间隙介质消除电离，恢复本次放电通道

处间隙介质的绝缘强度，以免总是重复在同一处发生放电而导致电弧放电。，每次火花放电后使工件表面形成一个凹坑。在间隙自动调节器的控制下，工具电极在不断进给，脉冲放电将不断进行下去，无数个电蚀小坑重典在工件上.最终工具电极的形状相当精确地‘“复印”

在工件上。

2电火花成形加工的基本条件

(1)工具电极和工件电极之间必须保持一定的间隙，一般是几个微米至数百个微米:

(2)火花放电必须在绝缘介质中进行:

(3)放电点局部[V域的功率密度足够高，即放电通道要有很高的电流度，这样.放电时所产生的热量，才足以使电极表面的局部金属瞬时熔化甚至气化。

(4)电火花放电是瞬时的脉冲性放电。

(5)两次放电之间要有间隔时间。





3.电火花成形机理介绍





现以D7125电火花加工机床为例介绍电火花成形加工机床的组成和功用。在型号中D为电加工机床类代号;71为电火花穿孔、型腔加工组系代一号;25为机床主参数.为工作台宽度的1/10，即工作台宽度为250mm:电火花加工机床一般由脉冲电源、自动进给机构、机床本体以及工作液循环过滤系统等部分组成.其结构如图.5.3所示。







1.机床本体

机床本休是电火花加工设备的机械部分，有床身、立柱、主轴工作台及工作液槽等部分

组成。主轴头是自动控制系统的执行机构。主轴头下装有夹工具电极，可带动工具电极沿立

柱上的导轨做上下移动.以实现进给，床身用来支持和固定其他部件，其顶面有工作台横向

移动的导轨。立柱前面有垂直导轨用来安装主轴头.并为主轴的进给运动导向。



2.脉冲电源

脉冲电源的作用是将工频交流电转换成一定频率的脉冲电流以提供电火花加工所需要电能量。



3.自动进给系统

电火花加工时必须使工具电极和工件电极之间始终保持某一较小的放电间隙:间隙过

大，脉冲电压不能击穿液体介质，无法形成电火花;间隙过小，容易产生频繁短路，加工过

程不稳定，甚至无法加工。电火花加工自动进给又称为间隙自动调节系统，其作用是自动调

节工具电极的进给速度，使工具电极和工件电极之间始终保持某一较小放电间隙。同时.自

动进给系统还具备短路回退、快速进给及进给形成控制等功能。



4.工作液循环过滤系统

电火花成形加工常用的工作液为煤油。‘仁作液循环过滤系统的作用是把经过滤的清洁工作液由液压泵加压.强迫冲人工具与工件之间的放电间隙.将电蚀产物排出加工区域.然后

流回工作液箱



4、电火花成形加工的精度和表面质量



电火花成形加工时，由于工具电极和T件电极之间存在放电间隙.因此.加工后的孔或

型腔的尺寸一定会稍大于电极的尺寸。由于放电间隙不恒定和工具电极的逐步损耗造成加工误差，如尺寸误差、形状误差。所以.要获得较高的精度，应使间隙较小，而且加工过程要

稳定地保持间隙恒定



电火花加工后的表面质量是表面粗糙度及表层的化学成分和物理机械性能。表面粗糙度

主要受单个脉冲能最大小的影响:而表层的化学成分和物理机械性能与脉冲频率有关



5、电火花成形加工的工艺特点和应用



(1)适应性强，能够加工任何导电的硬脆、软韧及难切削材料.如淬硬钢和硬质合金一

工具电极一般采用紫铜或石墨。



(2)加工时无切削力。因此，可以加工一些难以加工的小孔、窄槽、薄壁件和各种特

殊及复杂形状截面的型孔、型腔等，如加工形状复杂的注塑模、压铸模及锻模等。



(3)电脉冲参数可以任意调整，加工过程基本上没有热变形的影响。因此，一台电火

花加工机床可以连续地进行粗加工、半精加工和精加工。