模具的电火花和线切割加工原理.ppt

一特种加工的概念
20世纪40年代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇发明了电火花加工，从而开创了有别于传统机械加工的新方法，它们从广义上定义为特种加工(NTM，Non-TraditionalMachining)，也被称为非传统加工技术；
加工原理：将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除二、特种加工的特点
不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料。
(2)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，故加工的难易与工件硬度无关。
(3)各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性。如电解电火花加工(ECDM)、电解电弧加工(ECAM)就是两种特种加工复合而形成的新加工方法。
三、特种加工的适用范围
可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料，长于加工复杂、微细表面和低刚度的零件。
四、特种加工的研究
(1)微细化。如微细电火花加工、微细超声波加工、微细激光加工、微细电化学加工等，特种微细加工技术有望成为三维实体微细加工的主流技术。
(2)特种加工的应用领域正在拓宽。如，非导电材料的电火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。(3)广泛采用自动化技术。建立特种加工的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技术的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维曲面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。
五、特种加工方法的分类五、特种加工方法的分类六、常见特种加工方法的综合比较五、电火花加工的基本原理
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。
其中，两电极表面的金属材料的蚀除过程大致分为以下几个阶段：图2-1电火花加工原理极间介质的电离、击穿，形成放电通道。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。

液体介质在在强大的电场作用下，逐步形成了大量负粒子和正粒子，并最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。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，形成电火花。(2)电极材料的熔化、气化热膨胀
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。(3)电极材料的抛出
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。(4)极间介质的消电离
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。上述步骤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。

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。

图2-2电火花表面局部放大图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。
2．不同特点