火花機(jī)加工原理
進(jìn)行電火花加工時,工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極,并浸入工作液中,或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進(jìn)給,當(dāng)兩電極間的間隙達(dá)到一定距離時,兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿,產(chǎn)生火花放電。在放電的微細(xì)通道中瞬時集中大量的熱能,溫度可高達(dá)10000℃以上,壓力也有急劇變化,從而使這一點(diǎn)工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化,并爆炸式地飛濺到工作液中,迅速冷凝,形成固體的金屬微粒,被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡,放電短暫停歇,兩電極間工作液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。緊接著,下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點(diǎn)處擊穿,產(chǎn)生火花放電,重復(fù)上述過程。這樣,雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少,但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用,就能蝕除較多的金屬,具有一定的生產(chǎn)率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下,一邊蝕除工件金屬,一邊使工具電極不斷地向工件進(jìn)給,*后便加工出與工具電極形狀相對應(yīng)的形狀來。因此,只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運(yùn)動方式,就能加工出各種復(fù)雜的型面。工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點(diǎn)較高、易加工的耐電蝕材料,如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過程中,工具電極也有損耗,但小于工件金屬的蝕除量,甚至接近于無損耗。工作液作為放電介質(zhì),在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點(diǎn)較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì),如煤油、去離子水和乳化液等。電火花機(jī)是一種自激放電,其特點(diǎn)如下: 火花放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓,當(dāng)兩電極接近時,其間介質(zhì)被擊穿后,隨即發(fā)生火花放電。伴隨擊穿過程,兩電極間的電阻急劇變小,兩極之間的電壓也隨之急劇變低。火花通道必須在維持暫短的時間(通常為10-7-10-3s)后及時熄滅,才可保持火花放電的“冷極”特性(即通道能量轉(zhuǎn)換的熱能來不及傳至電極縱深),使通道能量作用于極小范圍。通道能量的作用,可使電極局部被腐蝕。 利用火花放電時產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對材料進(jìn)行尺寸加工的方法,叫電火花加工。 電火花加工是在較低的電壓范圍內(nèi),在液體介質(zhì)中的火花放電。 電火花的加工 按照工具電極的形式及其與工件之間相對運(yùn)動的特征,可將電火花加工方式分為五類:利用成型工具電極,相對工件作簡單進(jìn)給運(yùn)動的電火花成形加工;利用軸向移動的金屬絲作工具電極,工件按所需形狀和尺寸作軌跡運(yùn)動,以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工;利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極,進(jìn)行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削;用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī) [1] 、齒輪等的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工;小孔加工、刻英表面合金化、表面強(qiáng)化等其他種類的加工。電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件;加工時無切削力;不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷;工具電極材料無須比工件材料硬;直接使用電能加工,便于實(shí)現(xiàn)自動化;加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層,在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去除;工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。