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电火花加工组成部分及关键结构研究.doc

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电火花加工组成部分及关键结构研究.doc
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黄河科技学院毕业设计论文11.绪论:1.1 课题的背景及目的电火花加工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,又称放电加工或电蚀加工,英文简称 EDM。电火花加工的基本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出多余的金属。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。通常,电火花加工时在液体介质中进行的,电极间介质的击穿是脉冲放电的开始阶段,两极间液体介质中含有各种杂质,当有电场作用时这些杂质被吸向电场强度最大区域,并沿电力线形成特殊的接触桥,缩短了实际的极间距离,降低了间隙击穿电压,即在相同的电压下大大提高了电场强度。在电场作用下,电子高速向阳极运动,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(正离子),导致带电粒子雪崩式增多。当电子到达阳极时,介质被击穿,产生火花放电,形成导电通道,随后电源中积累的能量沿放电通道注入到两极放电点及间隙中。利用两个电极之间产生火花放电时的点蚀效应来蚀除多于金属材料,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量等预定的加工要求。黄河科技学院毕业设计论文21943 年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一,最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。随着人类进入信息化时代,电加工技术取得了突飞猛进的发展,可控性更高,数字化程度更好。众所周知,模具也是一个国家发展的基础行业,许多批量生产的产品都离不开模具,而电火花加工是制造模具的最主要技术之一。电火花加工仿形逼真以柔克刚,只要是导电的材料均可加工,而不受硬度、脆性、粘性等材料特性的限制,这是其他加工方法无法比拟的。电火花加工的另一个特点是可进行精密微细加工,微小孔、异型腔等的微细加工是其他设备无法替代的。从技术发展过程来看,电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。控制系统也越来越复杂,从单轴数控到 3 轴数控、再到多轴联动。20世纪 90 年代初期,3 轴电火花机在国内还是空白,主要是从日本和瑞士引进。1.2 电火花加工条件(1).工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离在该距离范围内,既可以满足脉冲电压不断击穿介质,产生火花放电,又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两电极距离过大,则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电,若两电极短路,则在两电极间没有脉冲能量消耗,也不可能实现电腐蚀加工。黄河科技学院毕业设计论文3(2).两电极之间必须充入介质在进行材料电火花尺寸加工时,两极间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化时,两极间为气体介质。(3).输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大在火花通道形成后,脉冲电压变化不大,因此,通道的电流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足够大,才可以使被加工材料局部熔化或气化,从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕(凹坑),实现电火花加工。因而,通道一般必须有 105-106A1em}电流密度。放电通道必须具有足够大的峰值电流,通道才可以在脉冲期间得到维持。一般情况下,维持通道的峰值电流不小于 2A。(4).放电必须是短时间的脉冲放电脉冲。由于放电时间短,使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散,从而把能量作用局限在很小范围内,保持火花放电的冷极特性。(5).脉冲放电需重复多次进行,并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的这里包含两个方面的意义:其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道;其二,若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域,则在另一段时间内,脉冲放电应转移到另一区域。只有如此,才能避免积碳现象,进而避免发生电弧和局部烧伤。(6).脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外,使重复性放电顺利进行在电火花加工的生产实际中,上述过程通过两个途径完成。一方面,火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性;蚀除物以外的其余放电产物〔如介质的气化物)亦可以促进上述过程;另一方面,还必须利用一些人为的辅助工艺措施,例如工作液的循环过滤,加工中采用的冲、抽油措施等等。1.3 工作原理:黄河科技学院毕业设计论文4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,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。 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
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