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    精密電火花工作原理

    2017/10/25 11:01:33

    進行電火花加工時,工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極,并浸入工作液中,或將工作液充入放電間隙。通過間隙自動控制系統控制工具電極向工件進給,當兩電極間的間隙達到一定距離時,兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿,產生火花放電。
    在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能,溫度可高達10000℃以上,壓力也有急劇變化,從而使這一點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絕緣狀態。
    緊接著,下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿,產生火花放電,重復上述過程。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給,最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。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動方式,就能加工出各種復雜的型面。工具電極常用導電性良好、熔點較高、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,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、閃點較高、性能穩定的介質,如煤油、去離子水和乳化液等。電火花機是一種自激放電,其特點如下: 火花放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓,當兩電極接近時,其間介質被擊穿后,隨即發生火花放電。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?;鸹ㄍǖ辣仨氃诰S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。 利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料進行尺寸加工的方法,叫電火花加工。 電火花加工是在較低的電壓范圍內,在液體介質中的火花放電。 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,相對工件作簡單進給運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動,以切割導電材料的電火花線切割加工;利用金屬絲或成形導電磨輪作工具電極,進行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削;用于加工螺紋環規、螺紋塞規、齒輪等的電火花共軛回轉加工;小孔加工、刻英表面合金化、表面強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雜形狀工件;加工時無切削力;不產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,便于實現自動化;加工后表面產生變質層,在某些應用中須進一步去除;工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。
    發展過程編輯
    1943年,蘇聯學者拉扎連科夫婦研究發明電火花加工,之后隨著脈沖電源和控制系統的改進,而迅速發展起來。最初使用的脈沖電源是簡單的電阻-電容回路。50年代初,改進為電阻-電感-電容等回路。同時,還采用脈沖發電機之類的所謂長脈沖電源,使蝕除效率提高,工具電極相對損耗降低。
    隨后又出現了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源,使在同樣表面粗糙度條件下的生產率得以提高。60年代中期,出現了晶體管和可控硅脈沖電源,提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗,并擴大了粗精加工的可調范圍。

    到70年代,出現了高低壓復合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調波形脈沖等電源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進展。在控制系統方面,從最初簡單地保持放電間隙,控制工具電極的進退,逐步發展到利用微型計算機,對電參數和非電參數等各種因素進行適時控制。

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