數控電火花成型加工機床基本知識概述（上） 一.數控電火花成形加工的基本原理
• 電火花加工技術是一種在絕緣液體介質中，對金屬導體材料進行連續的、周期性的電火花放電的電腐蝕加工，還可以進 行打孔、切割等加工，其加工原理如下：
• 用石墨、鋼、銅等導電材料做成工具電極常稱電極，被加工的導電材料做成工作電極稱工件。
• 電火花加工是在電極和工件之間通入絕緣液體介質，并在電極和工件上接入高頻脈沖電源。調節和移動電極與工件之間的距離。在一定間隙范圍內，在高頻脈沖電源發出一系列的脈沖電壓作用下，絕緣液體介質被擊穿，產生兩極間放電。能量放電較大，兩極間隙在幾十微米范圍。較小能量的細放電，兩極間隙也需有2～5。在放電的瞬間，兩極間產生高溫和高壓放電柱，即是電擊穿，在放電基部產生可達3000℃的高溫，引起金屬表面結構熔化或者電離，還可以使絕緣液體產生汽化等。
• 由于絕緣液體介質在油泵作用下產生壓力，具有沖洗作用，并能將擊穿產生的熔化、汽化或電離的碳化物沖走，汽化的擴展也能使金屬粒子被分散。由于放電產生的金屬離子、氣體、焦油產物擴散后，在工件和電極之間又形成絕緣介質，下一次放電又在兩極間產生極間電壓。當放電加工一個接著一個產生后，在工件上產生粗糙的放電表面。一次放電后，絕緣液體介質的恢復時間是放電加工數控機床時間的2倍。對一個高電流脈沖，需要短的放電時間，一次放電時間大約需用幾個微秒到幾個毫秒，通常放電頻率從幾百赫茲到幾千赫茲。引起電擊穿狀態持續一個規定的時間周期就是放電脈沖寬度，如圖5.1所示。
5.1 電火花加工原理圖
—脈沖電源 2—工件 3—自動進給調節裝置 4—工具 5—工作液 6—過濾器 7—工作液泵
脈沖電源1的兩個輸出端分別與工件2和工具4連接。自動進給調節裝置3（此處為液壓缸及活塞）使工件與工具之間經常保持一很小的放電間隙，當加在兩極間的脈沖電壓足夠大時，使兩極間隙zui小處或絕緣強度zui低處的介質被擊穿，在該處形成火花放電，瞬時達到高溫使工件和工具表面都蝕除掉一小部分金屬，各自形成一個小凹坑。如圖5.2 a）所示為單個脈沖放電后的電極表面。脈沖放電結束后，經過一段時間間隔，工作液恢復了絕緣并清除了電蝕產物。這時第二個脈沖電壓又加到兩極上，又會使兩極間隙zui小處或絕緣強度zui低處的介質被擊穿，從而又形成小凹坑。這樣隨著連續不斷的高頻率重復放電，工具電極不斷地向工件進給，從而保持一定的放電間隙，就可將工具端面和橫截面的形狀復制在工件上，加工出所需形狀的零件，整個加工表面將由無數個小凹坑組成，如圖5.2 b）所示為多次脈沖放電后的電極表面。
• 圖5.2 電火花加工表面
• a）單個脈沖放電后的電極表面 b）多次脈沖放電后的電極表面
二。數控電火花成型加工的過程
• 電火花加工機床過程中，一次脈沖放電的過程可以分為極間介質的電離、放電通道的形成、熱膨脹、電極材料的拋出和極間介質的消電離等幾個連續階段。
1.極間介質的電離
• 當兩極間的電壓足夠大時，由于工件和電極表面存在著微觀的凸凹不平，因此在兩極相距zui近的點上電場強度zui大，會 使附近的液體介質首先被電離為帶負電的電子和帶正電的正離子。
2.放電通道的形成
• 在電場力的作用下，電子高速向陽極運動，正離子向陰極運動，從而產生火花放電，形成了放電通道。但由于放電通道受到放電時磁場力和周圍液體介質的壓縮，放電通道的橫截面積極小，又由于兩極間液體介質在被擊穿的瞬間電阻從絕緣狀態的幾兆歐姆驟降到幾分之一歐姆，因此zui終造成單位面積上的電流強度極大，如圖5.3所示。
• 圖5.3 放電過程 • 1—陽極汽化、熔化區 2—陽極 3—氣泡 4—熔化的金屬微粒 5—放電通道 6—凝固的金屬微粒 7—陰極汽化、熔化區 8—工作介質 9—陰極 （未完，接下篇） 蘇州中航長風數控科技有限公司-友情編輯整理發布且全面提供電火花機床系列：中走絲線切割 ，電火花線切割，電火花穿孔機，電火花成型機，取斷絲錐機，電解去毛刺等。 |
