特种加工
电火花穿孔成形加工（苏州科技学院机电系）
班级：机械0811
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电火花穿孔成形加工
1、背景
进入20世纪50年代后，随着市场发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们所需要的材料愈来愈难加工，零件愈来愈复杂，加工精度、表面粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高。由于传统的切削加工很难满足这些要求，因此，人们开始探索其它能量的加工方法，如电、化学、光、声等。特种加工也就是在这种情况下产生了。
2、特种加工的涵义
特种加工是区别于传统的切削加工的新型加工方法。它主要不是依靠机械能、切削力进行加工，而是用软的东西（甚至不用刀具）加工硬的工件，可以加工各种难加工材料、复杂表面和某些特殊要求的零件。像电火花加工、电化学加工、激光加工、超声加工、快速成形加工等都属于特种加工方法。
早在20世纪50年代中期，我国就已经研制出电火花穿孔、电火花表面强化等机床。到今天，我国的电火花应用技术已经相当成熟，而且也扩展到了更多的材料加工领域，像电火花穿孔成形加工、电火花切割加工等。
3、电火花加工的原理及特点
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。
图1 电火花加工原理图
电火花加工过程大致可分为四个阶段：
(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2(a)所示)；
(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2 (b)、(c)所示)；
(3) 电极材料的抛出(如图2 (d)所示)；
(4) 极间介质的消电离(如图2 (e)所示)。
图2 电火花加工过程
3.1 电火花加工条件
进行电火花加工必须具备三个条件：
(1) 必须采用脉冲电源；
(2) 必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间微小
的放电间隙；
(3) 火花放电必须在具有一定绝缘强度（10～107Ω•m）的液体介质
中进行。
3.2 电火花加工特点
可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料；加工时无明显机械力，适用于低刚度工件和微细结构的加工：脉冲参数可依据需要调节，可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工；电火花加工后的表面呈现的凹坑，有利于贮油和降低噪声；生产效率低于切削加工；放电过程有部分能量消耗在工具电极上，导致电极损耗，影响成形精度。
3.3 电火花加工分类
按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，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。
由于我所讲述的是电火花穿孔成形加工技术，对于其它的电火花加工技术就不再详细介绍。
3.4 电火花穿孔成形加工主要特点和用途
(1) 工具和工件间主要只有一个相对的伺服进给运动；
(2) 工具为成形电极、与被加工表面有相同的截面和相应的形状；
(3) 穿孔加工：加工各种冲模、挤压模、粉末冶金模、各种异形孔及微孔等；
(4) 型腔加工：加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件；
(5) 约占电火花机床总数的30％，典型机床有D7125,D7140等电火花穿孔
成形机床。
4、电火花穿孔成形加工方法
电火花穿孔成形加工是利用电火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行反复加工的工艺方法，其应用范围可归纳为：
4.1 电火花穿孔加工 用电火花加工方法加工通孔称为穿孔加工。电火花穿孔加工一般应用于冲裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。用电火花加工的冲模，容易获得均匀的配合间隙和所需的落料斜度。刃口平直耐磨，可以相应地提高冲件质量和模具的使用寿命。
4.1.1电火花穿孔加工的四种方法
1）直接法
直接法适合于加工冲模，是指将凸模长度适当增加，先作为电极加工凹模，然后将端部损耗的部分去除直接成为凸模(具体过程如图3所示)。直接法加工的凹模与凸模的配合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。
图3 直接法
直接法的优点是：
(1) 可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。
(2) 无须另外制作电极。
(3) 无须修配工作，生产率较高。 直接法的缺点是： (1) 电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。
(2) 电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。 电火花穿孔成型加工
穿孔加工—冲模、粉末冶金模、挤压模、型孔零件、小孔、
小异形孔、深孔
型腔加工—型腔模（锻模、压铸模、塑料模、胶木模等）、
型腔零件
工(凹)工具极(紫铜)主轴头(a ) 加工前
工(凹)主轴头(b ) 加工后工(凹)
主轴头(c ) 切除损耗部分凸模刃口切部分
(紫电极)凸模口
凸模(冲头)凸模
(冲头)
2）混合法
混合法是将凸模的加长部分选用与凹模不同的材料，粘结在凸模上，并与凸模一起加工，作为穿孔电极的工作部分。
混合法的特点是：
(1) 可以自由选择电极材料，电加工性能好。
(2) 无须另外制作电极。
(3) 无须修配工作，生产率较高。
3）修配凸模法
凸模和工具电极分别制造，在凸模上留有一定的修配余量，按电火花加工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模配合间隙。
优点：
（1）可以自由选择电极材料，电加工性能好。
（2）修配工作多，配合间隙不均匀。
4）二次电极法
利用一次电极制造出二次电极，再分别用一次和二次电极加工出凹模和凸模，并保证凸、凹模的配合间隙。
4.1.2工具电极
（1）电极材料选择凸模一般选优质高碳钢T8A、T10A或铬钢Cr12、GCr15，硬质合金等。凸、凹模不要选同种钢材型号，否则电火花加工时更不易稳定。（2）电极设计
○1尺寸精度不低于IT7级；
○2表面粗糙度Ra值不大于1.25；
○3各表面的平行度误差在100㎜长度上不大于0.01㎜。
（3）电极的制造冲模电极的制造，一般先经普通机械加工，然后成形磨削。一些不易磨削加工的材料，可在机械加工后，由钳工精修。现在，直接用电火花线切割方法加工冲模电极已获得广泛应用。
4.2 电火花型腔加工
电火花加工型腔比加工凹模型孔困难。型腔加工属于盲孔加工，主要特点（缺点）：金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除难；加工面积大，加工过程中电规准调节范围大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。优点：加工质量好、表面粗糙度值小、减少切削加工和手工劳动。
4.2.1电火花型腔加工方法
1）单工具电极直接成型法
单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模具型腔的粗、中及精加工。
对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损耗电规准进行粗加工，然后采用平动头使工具电极做圆周平移运动，按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准，进行侧面平动修整加工。在加工过程中，借助平动头逐渐加大工具电极的偏心量，可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的差值，这样就可完成整个型腔的加工。
2）多电极更换法
多电极更换法是指根据一个型腔在粗、中、精加工中放电间隙各不相同的特点，采用几个不同尺寸的工具电极完成一个型腔的粗、中、精加工。在加工时首先用粗加工电极蚀除大量金属，然后更换电极进行中、精加工；对于加工精度
高的型腔，往往需要较多的电极来精修型腔
3）分解电极加工法
分解电极加工法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极，分别制造。先用主型腔电极加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。此方法的优点是能根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的加工规准，有利于提高加工速度和改善加工表面质量，同时还可简化电极制造，便于电极修整。缺点是主型腔和副型腔间的精确定位较难解决。
4.2.2工具电极
（1）电极材料选择为提高型腔模的加工精度，在电极方面，首先是寻找耐蚀性高的电极材料，常用的电极为纯铜和石墨；
（2）电极设计加工型腔模时的工具电极尺寸，一方面与模具的大小、形状、复杂程度有关，而且与电极材料、加工电流、深度、余量及间隙等因素有关；
5、结论
电火花穿孔成形加工方法是基于电腐蚀的原理上研究设计的，它能加工形状较复杂、材料较硬的的工件。采用穿孔成形加工方法，其表面粗糙值可控制在 。对于不同的加工材料，电极所选用的材料也是各不相同的，在加2.5~0.63m
工过程中，在电极会消耗部分能量，这样会导致电极的损耗。实际电火花加工过程中，还有许多因素要控制，如电极周围的磁场能、热能等，由于这些干扰因素的存在，直接导致了工件的加工精度要求。
电火花穿孔机操作规程 电火花穿孔机操作规程 一、操作前的准备工作 1. 检查机器是否处于正常工作状态，包括电源、电路、气源等。 2. 检查所需材料和工具是否齐全，如电极、工件、冷却液、钳子等。 3. 确认操作区域干燥、清洁，无杂物堆积和易燃物。 4. 确保有足够的操作空间，保证人员操作的安全。 二、安全操作规程 1. 穿戴个人防护装备，包括安全帽、护目镜、耳塞、防护手套等，并确保该装备无损和合适。 2. 禁止游离状态下操作电火花穿孔机。 3. 禁止使用有缺陷或破损的电火花穿孔机。 4. 操作人员应熟悉电火花穿孔机的操作说明书和安全警示标志。 5. 操作人员应具备一定的电火花穿孔机操作经验，并经过相关培训。 6. 在操作前，确保电火花穿孔机已接地，并检查地线是否良好接触。 7. 在操作过程中，严禁穿插其他活动，如吸烟、饮食等。
三、操作步骤 1. 检查电极是否正常磨损，如有需要，及时更换。 2. 将工件夹紧在工作台上，确保工件安全固定。 3. 打开冷却液开关，保证冷却系统正常运行。 4. 打开机器电源，确保电火花穿孔机正常工作。 5. 进行加工前，调整放电电流、放电时间和放电频率等参数，确保其符合工件要求。 6. 通过控制面板或遥控器，控制电火花穿孔机进行加工。 7. 过程中需注意冷却液状态，及时补充。 8. 加工结束后，关闭电火花穿孔机电源和冷却液开关。 9. 清理加工区域，确保无碎屑和冷却液残留。 10. 关闭放电电源，并拔掉电源插头。 四、事故处理 1. 如发生设备故障或其他意外情况，应立即停止操作，并及时上报相关人员。 2. 在事故处理过程中，保持冷静，根据情况采取紧急措施，确保人员安全。 3. 如发生火灾事故，应紧急使用灭火器进行灭火，并向消防部门报警。 4. 在事故处理前，不得随意触摸设备和材料，以免造成二次事故。 五、设备维护
电火花的加工方法 电火花加工是一种常见的金属加工技术，它通过放电产生的高温和高能量来去除材料表面的金属层，从而形成所需的结构和形状。 电火花加工主要适用于硬度高、脆性大且难以加工的材料，比如硬质合金、陶瓷、高速钢等。下面将详细介绍电火花加工的原理和操作方法。 一、电火花加工的原理 电火花加工的原理是利用脉冲电流在工作液和工作电极间产生的电火花，通过放电的高温瞬间熔化金属，并通过工作液中的冷却和冲击作用将熔化金属排除，实现材料的加工。 电火花加工的主要过程包括穿孔、切割和磨削三个过程： 1. 穿孔过程：在工作电极和工作液之间应用电压，形成电火花，使材料表面发生高温和高压的电脉冲，从而产生孔洞。 2. 切割过程：通过控制电脉冲的频率和工作台的移动速度，使电火花在材料表面连续发生，从而将材料切割成所需的形状。 3. 磨削过程：利用电火花的高温和高能量，使加工表面发生融化、氧化和脱层等现象，从而实现磨削效果。 二、电火花加工的操作方法 电火花加工的操作方法主要包括设备准备、参数设置、加工操作等步骤：
1. 设备准备：首先需要准备好电火花加工机床和相关的工作液。机床主要包括电源、工作台、工作电极等组成部分，而工作液则是用于冷却和冲击切割区域的介质，例如蜡、油等。同时，还需要根据加工材料的性质选择适当的工作电极和工作液。 2. 参数设置：根据材料的性质和加工要求，设置适当的加工参数，包括脉宽、频率、电压、放电电流、冲击时间等。这些参数的选择直接影响到加工效果和质量，需要根据实际情况进行调试和优化。 3. 加工操作：首先将需要加工的材料固定在工作台上，调整工作电极和工作台的相对位置，使电火花能够正常放电。然后根据设定的参数进行加工操作，控制放电时间和放电能量，使电火花在材料表面均匀地进行放电和冲击。同时，需要及时调整工作液的温度和流量，以保证加工过程中的冷却和冲击效果。 4. 检查和清洁：加工完成后，需要对加工件进行检查和清洁。检查加工质量是否符合要求，是否有瑕疵和缺陷等。清洁时可以使用溶剂或清洗液将工作表面的工作液和金属屑清洗干净，以便进行后续的加工或表面处理。 三、电火花加工的优缺点 电火花加工具有以下优点： 1. 适用性广：电火花加工适用于各种硬度高、脆性大的材料，不仅可以加工金属，还可以加工陶瓷、钢化玻璃等非金属材料。 2. 加工精度高：电火花加工的加工精度可达到0.01mm，能够满足高精度加工的要求。 3. 灵活性强：通过调整加工参数和工作电极的形状，可以加工出各种复杂的形
电火花穿孔机原理 1.电源系统：电火花穿孔机的关键部件是电源系统。电源系统提供电 压和电流来产生电火花放电。电源系统通常由一个高压发生器和一个低压 控制器组成。 2.放电电极系统：电火花穿孔机使用两个电极，即工作电极和对工作 电极的工作电极。工作电极被固定在机器上，而工作电极则被装在机器的 移动部分上。当电极距离足够近且加有足够的电压时，电火花会在电极间 形成。 3.工作液：电火花穿孔机在操作时需要使用工作液。工作液主要起到 冷却电极和去除金属颗粒的作用。典型的工作液包括蜡、硅油和水。 4.控制系统：电火花穿孔机的控制系统可以根据要求进行多种参数的 调整，如放电电压、放电电流、放电持续时间等。控制系统还可以根据需 要调整放电电极的移动速度和位置。 在实际工作中，电火花穿孔机通过不断瞬间的电火花放电，在金属材 料的表面上形成微小的坑洞。重复放电会导致坑洞不断地扩大，最终形成 所需的穿孔。 1.高精度：电火花穿孔机可以在金属表面上形成微小的坑洞，从而实 现高精度的打孔加工。它可以在不同材料和形状的金属上进行打孔，并且 可以实现复杂的加工形状。 2.无损伤：电火花穿孔机由于是利用电火花放电进行加工，因此能够 避免金属材料的物理损伤，例如刀具磨损、挤压变形和热影响区域的产生。
3.高效率：电火花穿孔机的加工速度较快，可以在短时间内完成大量 的穿孔工作。这对于需要大批量加工的企业来说，具有很高的生产效率。 尽管电火花穿孔机具有很多优点，但也存在一些限制。例如，电火花 穿孔机只能对导电材料进行打孔，不能对非导电材料进行加工。此外，电 火花穿孔机也有可能产生氧化和热影响，需要在操作过程中进行有效控制。因此，在使用电火花穿孔机时，需要根据具体的加工要求和材料特性进行 选择和操作。
电火花穿孔机原理(一) 电火花穿孔机原理解析 1. 什么是电火花穿孔机？ 电火花穿孔机是一种常用于金属材料加工的设备，通过电火花放 电技术，在金属工件上产生微小的放电火花，以实现穿孔或加工的目的。它广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造、电子器件等领域。 2. 电火花穿孔机的工作原理 电火花穿孔机的工作原理可以分为以下几个步骤： 2.1 电极放电 电火花穿孔机通常由两个电极组成，一正一负。在工作时，电极 与金属工件保持一定的间隙。通过加大电压差，形成电场。当电压达 到一定值时，电极之间的介质被击穿，电流开始流动，产生放电火花。 2.2 离子阵列形成 放电火花产生高温和高压环境，将周围的液体或气体分子击穿， 产生离子。这些离子逐渐形成离子阵列，并随着放电时间的延长，离 子阵列不断增强。
2.3 离子撞击与腐蚀 离子阵列以极高的能量撞击到工件表面，产生强烈的冲击力和热能。这些离子在撞击过程中会瞬间融化或蒸发金属工件的一小部分，形成微小的穿孔孔径。这个过程被称为离子腐蚀。 2.4 穿孔加工 通过控制电极之间的间隙、电压、电流和放电时间等参数，可以在金属工件上精确控制离子腐蚀的范围与深度，从而实现所需的穿孔效果。这种加工方式具有高精度、高效率、无需切削和低机械应力等优点。 3. 电火花穿孔机的应用领域 由于电火花穿孔机具有高精度、高效率的特点，它在许多领域中得到了广泛应用。 •模具制造：在模具制造过程中，电火花穿孔机可以用来制作复杂的内孔、外凸台、花键等结构。 •航空航天：电火花穿孔机被用于加工航空发动机中的涡轮叶片孔径、燃烧室孔径等关键零部件。 •汽车制造：电火花穿孔机可用于汽车发动机缸体的散热孔、气门座孔等加工。 •电子器件：电火花穿孔机在电子器件制造中，可以用于微孔板、微细固体燃料电池等器件的加工。
电火花加工是在一定介质中，利用两极（工具电极与工件电极）之间脉冲性火花放电时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。 Charmilles机床： （一）EDM操作流程 1拿到一包工件，要查看电极清单，找出相应电极准备设定 A、用纸将电极HOLD四个方向擦干净，并用风枪吹干净（主要指铜屑） B、根据电极图确定电极方向，并按顺序给电极编上号，并摆放整齐。 C、给电极拧上螺丝。 D、按顺序逐个把惦记偏差输入电脑 2、整理电极偏差（同时检查正负号及电极方向）。 3、编程序（分清楚粗精加工与ORB程序的区别） 4、设定工件。 A、将工件擦干净，按电极设定方向放到机床台面上，并将其“敲平”，开磁力，粘胶水。 B、检查工件是否放平及其垂直度，设点（看清设单边、设双边以及设定面）。 5、试走检查程序及：“点”的位置程序位置。 6、开始加工（加工过程中要适当调整参数，注意冲油方向以及位置）。 7、加工完成后，取偏差，拿下工件测量。 8、写自检报告，整理机床以及相应的图纸、电极等。 （二）程序指令 1．PN 工件程序名 句法PN/工件程序名例：PN/ TEST 2．COORD 坐标模式与测量单位 句法COORD/（ABS）（INCR）（INCH）（METR） ABS ：绝对坐标系
INCR：相对坐标系 INCH：数值以英寸为单位 METR：数值以毫米为单位 ※缺省状态为ABS，METR，我们一般设置为METR。 3．AX E 选择主加工轴 句法AX E/ （？轴） 例：AX E/Z (默认) AX E/X (X方向侧打) AX E/Y (Y方向侧打) 4．AUXF 辅助M功能指令（详见辅助功能清单） 句法AUXF/ 数字例：AUX F/22 工作液槽上油 ※在CMD指令中的格式有所区别,AUX,22即可 AUXF/22 (向工作槽注油) 24 (30秒钟无保护) 25 (2分钟无保护) 26 (8分钟无保护) 5．L1=？赋值语句 例：L1= -10 （指的是主加工轴方向上的尺寸。） 6．FORM 确定加工的起点位置 句法FORM/X，n，Y，n，Z，n，C，n （无C轴的机床C可以省略）例：FORM/X，0，Y，0，Z，10 C，0 该功能用来在程序中确定工件坐标系，它不引起各轴的运动。 注意！！！主加工轴方向上的设置值，必须和工件与电极之间的距离一致FORM后无变量时，可以用来指定有RET指令控制的电极回退的返回点。7．FLUSH 冲液的选择
电火花穿孔机操作流程—电火花穿孔机使用说明书 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 穿孔机也叫电火花穿孔机、打孔机、小孔机、细孔放电机,其工作原理是利用连续上下 垂直运动动的细金属铜管(称为电极丝) 作电极, 对工件进行脉冲火花放电蚀除金属成型。 下面我们来讲一下DF703F-2系统高带电火花穿孔机的操作流程; 一、面板控制系统使用事项: 1、面板控制开关 面板控制开关为轻触开关,按一下为开,再按一下为关。 从左到右依次为--总停,水泵, 电源,对刀,主轴,旋转。 2、脉冲参数 对于普通材料,如Cr12,H13,不锈钢,等钢材,在使用时脉冲参数一般在第3、第4或第 5档。 3、功率开关 功率开关一般根据电极去选择,功率开关从左到右依次为第1个,第2个,第3个功率开 关为1个功率管子,第4个,第5个功率开关为2个功率管了。 4、工作电压 工作正常时空载电压为95~98V ,工作电压为25~30V 较好,这是对于普通材料而言。 如材料导电性能差,工作电压要高些。 5、间隙信号
顺时针主轴下降快,逆时针主轴上升快。穿孔工作时主要调节主轴伺服进给,使伺服进给稳定,电流稳定不大摆动,在电压表上可以反映为电压高低。 二、准备: 1、检查电源面板的操作系统是否正常。 2、将面板上的所有旋钮,开关全部设置在0上。 3、将面板上的所有按钮全部放开。 4、利用随机附件装夹工作,将加工电源的正极与工件连接。 5、确定加工孔径并选择相应电极,再选择相应的弹簧夹头、密封圈,然后将电极装在旋头上夹紧,注意夹紧力要适中。 6、选择与电极相适应的导向器,并装在导向架中,然后将电极穿过导向器并紧固。 7、摇动主轴头上下手轮,使导向器与工件之间距离为3~5mm ,摇动工作台手轮使电极达指定位置。 8、按加工参数推荐表选择好加工电参数。 9、垫铁与接头连线及工件接触面之间的导电性能是否良好。 三、操作步骤: 打开床身电气柜左侧面的空气开关,将脉冲电源参数选择开关旋转至参数表中推荐的适当位置。 按一下操作面板上“主轴”按钮,指示灯亮,主轴电机通电,旋转头上行:按一下“对刀” 按钮,旋转头下行。 注意让电极轻轻穿出导向器,也可以在装夹电极时,手动轻轻穿出导向器。 当电极与工件接触时,主轴处于对刀状态,有微小电火花。
放电加工 放电加工又称电火花加工或电蚀加工或电脉冲加工（Electrical Discharge Machining, EDM），是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法。 电火花加工主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。 近年来由于高精密产业的发展，具有更多高硬度、高强度、高韧性的难加工材料陆续被发展出来，而由于放电加工(EDM)的加工原理，是利用火花放电的高热能，对材料产生熔融去除作用来进行加工，所有可导电材料均能加工。且不受限于材料本身机械性质影响，因此特别适合用于高强度、高硬度与难以切削材料的加工，为现代非传统加工中最普遍应用的加工方法。 放电加工最早起源于1770年英国科学家Priestly首先发现放电腐蚀现象。1919年，德国科学家亦利用该技术制作金属粉末，但应应用范围不广泛故未被重视。1943年，苏联科学家B. Lasarenko及N. Lasarenko 夫妇发现可以利用放电破坏及腐蚀现象加工工件成型，更率先发展出RC回路金属加工控制的方法及火花蚀刻法，此为放电加工之起源。日本牧野（Makino）公司在1980年发明第一台数字控制放电加工机。 电火花加工的原理
电火花成形加工与传统的机械切削加工原理完全不同，在加工过程中，工具电极与工件并不接触。进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当工具电极(简称电极)与工件电极(简称工件)在绝缘介质中相互接近，达到某一小距离时，脉冲电源施加的电压把两电极间距离最小处(大约为0.005-0.10mm)的介质击穿，形成脉冲放电，产生局部、瞬时高温，将电极对的金属材料蚀除。 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。
1.简述数控电火花成型加工的基本原理。 答：火花放电时，火花通道瞬时时产生大量的热，以致使电极表面的金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来，已使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。 2.简述电火花成型加工机床的分类方法。 答：电火花成型机床的分类方法：电火花放电加工按工具电极和工件的互相运动关系不同可以分为电火花穿孔成型加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字。 3.电火花成型机床有那几部分组成？电火花线切割加工机床有那几部分组成？ 答：电火花成形机床的组成部分有：床身、立柱、工作台及轴头等主机部分；液压泵、过滤器、各种控制阀、管道等工作液循环过滤系统；脉冲电源、伺服进给系统和其他电气系统等电源箱部分。 电火花线切割加工机床由机床机械部分、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和机床附件等部件组成。 4.什么是电火花加工过程中的极性效应？加工时如何正确选择加工极性？ 答：电火花加工过程中的极性效应是：正负电极表面分别受到负电子和正离子的轰击和瞬时热源的作用，在两极表面分配到的能量不一样，因而熔化，汽化抛出的电蚀量液就不一样，电子的质量和惯性较小，容易获得很高的速度和加速度，在击穿放电的初始阶段只有小部分正离子由于质量和惯性较大，容易获得很高的速度和加速度，在击穿放电的初始阶段就有大量的电子奔向正极，把能量传递给正极表面，使正极材料迅速熔化和汽化，而正离子由于质量和惯性大，启动和加速度较慢，在击穿放电的初始阶段只有少部分正离子来得及到达负极表面并传递能量。选择加工极性，在用短脉冲加工时，正极材料的蚀出速度大于负极材料的蚀出速度，这时工件应该接正极；在用长脉冲加工时，质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速，到达并轰击负极表面，由于正离子的质量大，对负极表面的轰击破坏作用强，采用长脉冲时负极的蚀出速度要比正极大，这时工件接负极。 5.电火花成型加工的主要工艺参数有那些？ 答：电火花成型加工的主要参数有：极性的选择、电规准电参数、工作液、工件、电极材料、放电间隙等因素。 6.电火花加工要具备什么条件？ 答：电火花加工要具备的条件：（1）、电极与工件之间必须保持一定的很小间隙，并且可以自动调节，以确保极间电压能击穿介质，又不会形成短路接触。 （2）、极间放电密度要足够高，能使放电点的金属熔化和汽化。 （3）、极间的放电应该是瞬间脉冲性的。 （4）、每一次的放电后应能及时消电离恢复介质的绝缘性能，必须有较强的绝缘介质。 （5）、在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排出电蚀产物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能，以保证每次脉冲放电不在同一点进行，避免发生局部烧伤现象，以便使重复性脉冲放电顺利进行。 7.电火花加工型腔与其他型腔加工方法相比有何特点？ 答：电火花加工型腔与其他型腔加工方法相比由以下特点：（1）、电火花成型加工的主要对象使各种型腔，如盲孔加工，用一般的机械加工是困难的，甚至使不能做到的，采用电火花成型加工能较好完成要求的加工形状；（2）、能加工硬度较高和淬硬的工件，避免了采用机加工后热处理变形的影响；（3）、不受材料硬度和难机加工的限制，可以加工硬质合金等冲模材料，扩大了模具材料的选用范围；（4）、对于中小型复杂凹模，可以不用镶拼结构，采用整体式，简化模具结构等。
简要叙述电火花成型加工的应用场合 电火花成型加工是一种高精度、高效率的加工方法，主要应用于制造行业中需要高精度零件的生产过程中。其应用场合包括但不限于以下几个方面： 一、模具制造 在模具制造中，电火花成型加工通常用于制作精密的模具零件，如复杂的内腔结构、细小的孔洞和凸凹不平的表面等。这些零件通常难以通过传统机械加工方式完成，而电火花成型加工可以通过控制电极与被加工材料之间的放电过程来实现高精度的形状和尺寸。 二、航空航天 在航空航天领域中，电火花成型加工主要用于制造发动机部件和涡轮叶片等高精度零件。这些零件通常需要承受极端条件下的高温、高压和剧烈振动等环境，因此其质量和精度要求非常高。 三、汽车制造 在汽车制造领域中，电火花成型加工主要用于生产发动机缸体、曲轴
等复杂零件。这些零件通常需要具备较高的精度和表面质量，以确保 汽车发动机的性能和寿命。 四、医疗器械 在医疗器械制造领域中，电火花成型加工通常用于制造各种精密零件，如人工关节、牙科种植体等。这些零件需要具备高度的精度和表面质量，以确保其安全性和可靠性。 五、电子制造 在电子制造领域中，电火花成型加工主要用于生产各种微型零件，如 电子元器件、集成电路等。这些零件通常需要非常高的精度和表面质量，以确保其正常运行和可靠性。 综上所述，电火花成型加工在制造行业中有着广泛的应用场合，并且 随着技术的不断发展和创新，其应用范围还将不断扩大。下面将从原理、设备、工艺流程等方面详细介绍电火花成型加工的应用。 一、原理 电火花成型加工是一种利用脉冲放电来切割金属材料的方法。在该过 程中，通过控制脉冲放电过程中的电极形状和放电参数，可以在被加
电火花成形加工工艺实例 电火花成形加工的对象主要是各种型腔模，包括锻模，压铸模，胶木模，塑料模，挤压模等，也包括一些型腔零件，它的加工比较困难，这是由于: 均是盲孔加工，工作液循环和电蚀产物排解条件差，工具电极损耗后无法靠主轴进给补偿精度；金属蚀除量大；其次是加工面积变化大，加工过程中电规准的变化范围也较大；并由于型腔简单，电极损耗不匀称，对加工精度影响很大。因此，对型腔模的电火花加工, 既要求蚀除量大, 加工速度高，又要求电极损耗低，并保证所要求的精度和表面粗糙度。 型腔模电火花加工主要有单工具电极直接成形法，单电极平动法，多电极更换法和分解电极加工法等。 单工具电极直接成形法 单工具电极直接成形法主要用于加工深度很浅的浅型腔模，如各种纪念章，证章的花纹模，在模具表面加工商标，厂标，中文外文字母，以及工艺美术图案，浮雕等。除此以外，也可用于加工钨直壁的型腔模具或成形表面。由于浅型腔花纹模要求精细的花纹清楚，所以不能采纳平动或摇动加工；而无直壁的型腔表面都与水平面有一倾斜角，工具电极在向下垂直进给时，对倾斜的型腔表面有肯定的修整，修光作用。 ( 一), 浅型腔花纹的电火花加工实例
1. 工件名称 仕女头像纪念品冲压模 2. 工件的技术要求 (1) 工件材料：45# 钢 (2) 工件外形：椭圆或圆凹鼓形，面积约20 平方厘米，此工件是工艺美术品模具，尺寸精度无严格要求，但要求型面清洁匀称，工艺美术花纹清楚。 (3) 工件在电火花加工前的工艺路线: 下料: 刨，铣形状，上、下面留磨量 磨：上、下面 3. 工具电极的技术要求 材料: 紫铜 尺寸和外形: 凸鼓形，面积约20 平方厘米 4. 在电火花加工前的工艺路线: 下料：刨. 铣形状，留线切割夹持余量 线切割：编写数控程序，切割出椭圆形状 钳：雕刻花纹图案，并用焊锡在电极背面焊装电极柄 5.工艺方法 单电极直接成型法 6.使用设备 北京凝华实业有限责任公司制造的D7130 电火花成形机和
电火花成型加工机床操作规程 一、设备及工作环境准备 1.1 设备的准备 1）检查电火花成型加工机床的各项配件是否完整，如电源线、工作台、手轮等。 2）检查电火花成型加工机床的电源是否正常，如果异常应及时联系维修人员进行处理。 3）确保电火花成型加工机床的水冷系统正常工作，水冷水箱内的水量要充足，并进行必要的换水处理。 4）检查刀具的磨具、夹具是否符合要求，并做好刀具的润湿处理。 1.2 工作环境的准备 1）保持工作环境清洁整洁，确保通风良好，防止火灾等事故发生。 2）工作场所要保持干燥，避免发生漏电事故。 3）工作台要保持平整，以确保加工精度。 二、加工前的准备工作 2.1 准备工件 1）将待加工的工件进行清洗，确保表面光洁。 2）检查工件的尺寸和形状是否符合要求，排除存在问题的工件。 3）将工件安装到夹具上，并保证夹具的稳固。
2.2 程序编写 1）根据工件的形状和尺寸，编写电火花成型加工的程序。 2）选择合适的电极和电极材料，并进行必要的修整。 2.3 设定加工参数 1）根据工件的材料和形状，确定加工参数，如放电电压、电流、沉降速度等。 2）将加工参数设定到控制系统中，确保加工过程中能够按照设定的参数进行加工。 三、加工操作流程 3.1 打开电火花成型加工机床的电源开关，确保电源正常，并检查水冷系统是否正常工作。 3.2 打开控制系统，将编写好的加工程序导入到控制系统中，并根据需要进行调整。 3.3 将工件安装到加工台上，并通过调整夹具的位置和夹紧力，确保工件的稳固性。 3.4 进行加工前的试切，检查加工参数是否设定正确，如放电电压、电流等。 3.5 启动电火花成型加工机床，开始加工操作。 3.6 在加工过程中，定期清理工作区域的废料，保持工作环境的整洁。 3.7 在加工过程中，定期检查加工情况，确保加工质量。
写出五种特种加工的方法 一、电火花加工 ⒈ 加工原理 电火花加工是利用工具电极和工件电极之间的脉冲放电产生的高温，去除工件上多余的材料，使工件达到预定的尺寸和表面粗糙度要求。 有两种在生产中应用最广泛的电火花加工方法。一种是用一定形状的电极工具(常用的电极工具是石墨、铜或其合金)进行电火花穿孔或电火花成型；另一种是用灯丝(一般是钼丝、钨丝或铜线)电极加工二维轮廓形状的WEDM。WEDM还可以根据电极丝的走丝速度分为两种:快走丝和慢走丝。 ⒉ 工艺特点及应用范围 电火花加工工具不与工件直接接触，没有切削力，所以对机床加工系统的刚性要求不高；电火花加工可以加工任何由导电材料制成的工件，不受工件材料的强度、硬度、脆性和韧性的影响。为耐热钢、淬火钢、硬质合金等耐火材料的加工提供了有效的加工手段。电火花加工应用广泛，如加工各种孔、曲孔、微小孔和曲腔、切割、刻字和表面强化等。 二、电解加工 ⒈ 加工原理 电解加工是通过金属在电解液中的电化学阳极溶解，对工件进行加工成型。 ⒉ 工艺特点及应用范围
电解加工的生产效率极高，约为电火花加工的5~10倍；电解加工可以加工形状复杂的型面（例如汽轮机叶片）或型腔（例如模具）；电解加工中工具不和工件直接接触，加工中无切削力作用，加工表面无冷作硬化，无残余应力，加工表面周边无毛刺，能获得较高的加工精度和表面质量，表面粗糙度ra可达0.2~1.25μm，工件的尺寸误差可控制在范围内；电解加工中工具电极无损耗，可长期使用。 电解存在的主要问题是:电解液过滤和循环装置庞大，占地面积大；(2)电解液具有腐蚀性，因此对机床和设备应采取仔细的防腐措施。 电解加工广泛用于加工孔、轮廓、空腔、枪管膛线等。，常用于倒角和去毛刺。另外，电化学加工和切削加工的结合(如电解磨削、电解珩磨、电解磨削等。)往往能取得良好的加工效果。 三、激光加工 1. 加工原理 激光的亮度极高，方向性极好，波长的变化范围小，可以通过光学系统把激光聚集成 一个极小的光束，其能量密度可达108~1010w/cm2（金属达到沸点所需的能量密度为 105~106w/cm2）。激光照射在工件表面上，光能被加工表面吸收，并迅速转换成热能，使工件材料被瞬间熔化、汽化去除。 激光加工设备由激光发生器、光学系统和机械系统组成。 2. 工艺特点及应用范围 激光加工采用高能激光束进行加工，不存在刀具磨损问题，工件不会受力变形。激光束能量密度高，可加工各种金属和非
电火花成型设备的操作步骤 电火花成型设备的操作步骤 电火花成型是一种精密加工方法，它利用高频电火花放电的热能将工件表面局部熔化蒸发，使其在加工过程中得到精密的形状和尺寸。它广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域。下面将详细介绍电火花成型设备的操作步骤。 一、设备准备 1.检查设备是否完好：首先需要检查设备是否完好，如电源是否正常，机床是否稳定等。 2.安装工件：将待加工的工件安装在机床上，并进行必要的夹紧。 3.调整机床位置：根据需要进行机床位置调整，以保证加工时机床能够正常运转。 4.选择合适的刀具：根据加工要求选择合适的刀具，并进行必要的安装和调整。
二、参数设置 1.设置放电参数：根据待加工材料和形状，设置合适的放电参数，如放电电压、放电频率等。 2.设置冲击次数：根据需要设置冲击次数，以保证达到所需形状和尺寸。 3.设置脉冲宽度：根据需要设置脉冲宽度，以保证加工质量。 三、加工操作 1.启动机床：首先启动机床，让其进入正常运转状态。 2.选择加工程序：根据需要选择合适的加工程序，并进行必要的设置。 3.开始加工：按下开始按钮，让机床开始进行加工操作。 4.监控加工过程：在加工过程中，需要不断监控加工情况，如放电情况、刀具磨损情况等。 5.调整参数：如果发现加工效果不理想，可以根据需要进行参数调整，以达到所需的形状和尺寸。
6.结束加工：当完成所有的加工任务后，按下停止按钮，让机床停止运转。 四、设备维护 1.清洁设备：在使用完毕后，需要对设备进行清洁和消毒处理，以保证设备的卫生和安全性。 2.更换刀具：当刀具磨损严重时，需要及时更换刀具，并进行必要的调整和测试。 3.定期维护：定期对设备进行检查和维护，如更换润滑油、清洗滤网等。这样可以延长设备寿命并保持其稳定性能。 总结 电火花成型设备的操作步骤包括设备准备、参数设置、加工操作和设 备维护等多个方面。在进行操作时，需要注意安全和卫生，并根据需 要进行参数调整和设备维护。只有这样才能保证加工质量和设备寿命，并达到预期的效果。
淄博职业学院教案业学院教案 特种加工（线切割）实训教案 实训中心 20 -20 第学期 课程：序号：
一、电火花成型机床分类及组成 1. 机床型号、规格、分类 我国电火花成型加工机床的型号按JB 1838—76规定，及线切割机床的型号规定基本相同，例如型号DK7125即表示机床工作台宽为250mm的数控电火花成型机床： 电火花成型机床（除穿孔机床可单列为一种外）按大小可分为小型、中型及大型三类；也可按精度等级分为标准精度型和高精度型；还可按工具电极自动进给系统的类型分为液压、步进电机、直流伺服电机驱动型；随着模具制造的需要，现已有大批三坐标数控电火花机床用于生产，带电极工具库且能自动更换电极工具的电火花加工中心也在逐步投入使用。 2.电火花成形加工机床结构 数控电火花成型机床它主要由机械部分（包括床身、工作台、主轴箱等）；脉冲电源（内有脉冲电源、电极自动跟踪系统、操作系统）；轴向伺服系统；工作液循环处理系统等组成。 （1）机床本体：床身、工作台、主轴箱等组成。 1）床身：主要用于支承和连接工作台等部件，安放工作液箱等。 2）工作台：用于安装夹具和工件，并带动工件在X、Y向作往复运动。 3）主轴箱：用于装夹工具电极，并带动工具电极作Z向往复运动。 （2）脉冲电源： 其作用是把50Hz交流电转换成高频率的单向脉冲电流。加工时，工具电极接电源正极，工件电极接负极。 （3）轴向伺服系统：其作用是控制Z轴的伺服运动。 （4）工作液循环过滤系统： 由工作液、工作液箱、工作液泵、滤芯和导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却和改善加工质量的作用。每次脉冲放电后，工件电极及工具电极之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。 二、电火花成型加工的原理、特点和应用 1、电火花成型加工的原理、特点和应用 原理： 电火花成型加工是电火花加工的一种，其基本原理如图1所示。
特种加工 电火花穿孔成形加工（苏州科技学院机电系） 班级：机械0811 姓名：* * 学号：**********
电火花穿孔成形加工 1、背景 进入20世纪50年代后，随着市场发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们所需要的材料愈来愈难加工，零件愈来愈复杂，加工精度、表面粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高。由于传统的切削加工很难满足这些要求，因此，人们开始探索其它能量的加工方法，如电、化学、光、声等。特种加工也就是在这种情况下产生了。 2、特种加工的涵义 特种加工是区别于传统的切削加工的新型加工方法。它主要不是依靠机械能、切削力进行加工，而是用软的东西（甚至不用刀具）加工硬的工件，可以加工各种难加工材料、复杂表面和某些特殊要求的零件。像电火花加工、电化学加工、激光加工、超声加工、快速成形加工等都属于特种加工方法。 早在20世纪50年代中期，我国就已经研制出电火花穿孔、电火花表面强化等机床。到今天，我国的电火花应用技术已经相当成熟，而且也扩展到了更多的材料加工领域，像电火花穿孔成形加工、电火花切割加工等。 3、电火花加工的原理及特点 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。 图1 电火花加工原理图 电火花加工过程大致可分为四个阶段： (1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2(a)所示)； (2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2 (b)、(c)所示)； (3) 电极材料的抛出(如图2 (d)所示)；
模具零件电火花加工 电火花加工又称放电加工(Electrical Discharge Machining简称EDM)，在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产。它是在加工过程中，利用两极（工具电极和工件电极）之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来，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。因放电过程中可见到火花，故称之为电火花加工，也称电蚀加工。加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是两极的蚀除量不同,这种现象成为极性效应。工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。 电火花加工的质量和加工效率不仅与极性选择有关，还与电规准（即电加工的要紧参数)、工作液、工件、电极的材料、放电间隙等因素有关。 电火花放电加工按工具电极和工件的相互运动关系的不同，能够分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字等。其中,电火花穿孔成形加工和电火花线切割在模具加工中应用最广泛。 4.1电火花加工的基础知识 4.1.1电火花加工的差不多原理及必要条件 电腐蚀现象早在19世纪初就被人们发觉并加以研究。例如，电器开关在闭合或断开时，往往产生火花放电而把接触表面烧毛、腐蚀。因此人们一直认为电腐蚀是有害的。因而不断地研究它的成因，并设法减轻和幸免。研究结果说明，电火花腐蚀的要紧缘故在于火花放电时，火花通道瞬时产生大量的热，以致使电极表面的金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来，形成放电凹坑。要将放电腐蚀原理用于导电材料的尺寸加工，必须具备以下几个差不多条件。 1）工具电极和工件电极之间在加工时必须保持一定的间隙，一样是几个微米至数百微米。因此，加工中必须用自动进给调剂机构来保证加工间隙随加工状态而变化。 2）火花放电必须在一定绝缘性能的介质中进行，液体介质有压缩放电通道的作用，同时液体介质还能把电火花加工过程中产生的金属屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中排出去，并对电极和工件有较好的冷却作用。 对导电材料进行尺寸加工时，极间应有液体介质；表面强化时，极间为气体介质。 3）放电点局部区域的功率密度足够高，即放电通道要有专门高的电流密度（一样为105~106A/cm）。这时，放电所产生的热量就足以使电极表面的局部金属瞬时熔化甚至汽化。 4）火花放电是瞬时的脉冲性放电。放电的连续时刻一样为1~1000μs，如此才能使放电产生的热量来不及传导扩散到材料的其余部份，放电点集中在专门小范畴，内能量集中，温度高。假如放电时刻过长，就会形成连续电弧放电，使加工表面材料大范畴熔化烧伤而无法用作尺寸加工。 5）在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时刻，排除电蚀产物，使极间介质充分消电离，复原介电性能，以保证每次脉冲放电不在同一点进行，幸免发生局部烧伤现象，使重复性脉冲放电顺利进行。图4.1.1所示为脉冲电源的空载电压波形。图中t i为脉冲宽度，t0为脉冲间隔，t p为脉冲周期，u i脉冲峰值电压或空载电压。