1、電火花加工培訓電火花加工培訓一、電火花加工的概念一、電火花加工的概念 電火花加工是一種利用電能和熱能進行加工的新工藝，俗稱放電加工（Electrical Discharge Machining，EDM）。電火花加工與一般切削加工的區別在于，電火花加工時工具與工件并不接觸，而是靠工具與工件間不斷產生的脈沖性火花放電，利用放電時產生局部、瞬時的高溫把金屬材料逐步蝕除下來，由于在放電過程中有可見火花產生，故稱電火花加工。二、電火花加工的原理二、電火花加工的原理 電火花加工是基于在絕緣的工作液中工具和工件之間脈沖性火花放電局部、瞬時產生的高溫，將工件表面的金屬熔化、氣化、拋離工件表面的原理。 電火花加

2、工的原理圖如圖所示，當工件與工具兩電極間電壓加到直流100V左右，極間某一間隙最小處或絕緣強度最低處介質被擊穿引起電離并產生火花放電，產生瞬時高溫，使工具與工件表面蝕除掉一小部分金屬，各自形成一個小凹坑。然后經過一段時間間隔，排除電蝕產物和介質恢復絕緣，再在兩極間加電，如此連續的重復放電，工具電極不斷地向工件進給就可將工具的形狀復制在工件上，加工出所需要的零件。其加工的必備條件是：1必須采用脈沖電源；2工具電極和工件被加工表面之間必須保持一定的間隙；3放電必須在一定絕緣性能的液體介質中進行。三、電火花加工過程 電火花加工是一個非常復雜的過程，其微觀過程是熱力、流體力、電場力、磁力、電化學等綜合

3、作用的結果。這一過程可分為以下四個階段： 1.極間介質的電離、擊穿，形成放電通道 2.介質熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹 3.電極材料的拋出 4.極間介質的電離消除 四、電火花加工的分類 類 別工藝方法特點用途備注1電火花穿孔成形加工1.工具和工件件主要有一個相對的伺服進給運動2.工具為成形電極，與被加工表面有相同的截面或形狀1.型腔加工：加工各類型腔模及各種復雜的型腔零件2.穿孔加工：加工各種沖模、擠壓模、粉末冶金模、各種異形孔及微孔等約占電火花機床總數的30%，典型機床有D7125、D7140等電火花穿孔成形機床2電火花線切割加工1.工具電極為沿著其軸線方向移動著的線狀電極2.工具與工件

4、在兩水平方向同時有相對伺服進給運動1.切割各種沖模和具有直紋面的零件2.下料、截割和窄縫加工3.直接加工出零件約占電火花機床總數的60%，典型機床有DK7725、DK7740等數控電火花線切割機床3電火花內孔、外圓和成形磨削1.工具與工件有相對的旋轉運動2.工具與工件間有徑向和軸向的進給運動1.加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內環、鉆套等2.加工外圓、小模數滾刀約占電火花機床總數的3%，典型機床有D6310電火花小孔內圓磨床4電火花同步共軛回轉加工1.成形工具與工件均作旋轉運動，但兩者角速度相等或成整數倍，接近的放電點可有切向相對運動速度2.工具相對工件可作縱、橫向

5、進給運動以同步回轉，展成回轉、倍角速度回轉等不同方式，加工各種復雜形面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環規、高精度、高對稱、表面粗糙度值小的內、外回轉體表面等約占電火花機床總數的1%以下，典型機床有JN-2,JN-8等內外螺紋加工機床5電火花高速小孔加工1.采用0.3mm3mm空心管狀電極，管內沖入高壓水基工作液2.細管電極旋轉1.加工速度可高達60mm/min，深徑比可達1：100以上2.線切割預穿絲孔3.深徑比很大的小孔，如噴嘴等約占電火花機床總數的2%，典型機床有D7003A電火花高速小孔加工機床6電火花銑削加工工具電極相對工件作平面或空間運動，類似常規銑削1.適合用簡單電極加工復雜

6、形狀2.由于加工效率不高，一般用于加工較小零件各種多軸數控電火花加工機床有此功能7電火花表面強化、刻字1.工具在工件表面上振動2.工具相對工件移動1.模具刃口，刀具、量具刃口表面強化和鍍覆2.電火花刻字、打印記約占電火花機床總數的2%-3%，典型機床有D9105電火花強化機等五、電火花加工的特點 1.是非接觸加工 工件與工具電極之間放電間隙為0.1-0.01毫米間隙中充滿工作液 2.加工過程中沒有宏觀切削力 3.可以“以柔克剛” 4.要求工件與工具必須是導電材料六、電火花加工的適用范圍1.加工任何難加工的金屬材料和導電材料； 電極材料是紫銅或石墨；2.加工形狀復雜的表面；3.加工薄壁、彈性、低

7、剛度、微細小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。汽車車燈模具汽車輪胎模具模具型腔微細結構零件七、數控電火花機分類普通數顯電火花成型機單軸數顯電火花成型機多軸數顯電火花成型機滑枕式電火花成型機床龍門式電火花成型機電火花加工中心電極自動交換裝置（AEC）八、電火花機型號在20世紀六七十年代，我國生產的電火花成型機分為電火花穿孔加工機床和電火花成型加工機床。20世紀80年代后，我國開始大量采用晶體管脈沖電源，電火花成型機既可用作穿孔加工，又可作成形加工。自1985年起我國把電火花穿孔成形加工機床稱為電火花穿孔、成形加工機床統稱為電火花成形機床。目前，電火花成形機型號是根據JB/T7445.2-1

8、998特種加工機床型號編制方法的規定編制的，例如：型號為DK7125的電火花成型機含義如下：“D”：機床類別代號（電火花加工機床）：機床類別代號（電火花加工機床）“K”：通用特性代號（數控）：通用特性代號（數控）“7”：組代號（電火花成形機床或電火花線切割機床）：組代號（電火花成形機床或電火花線切割機床）“1”：系代號（電火花成形機床）：系代號（電火花成形機床）“25”：主參數（工作臺橫向行程：主參數（工作臺橫向行程250mm的的1/10）除依據國家標準規定命名的國產機床外，中外合資企業及外資企業生產的電火花成型機的型號沒有采用統一標準，由各個企業自行確定。如日本沙迪克（Sodick）公司生產

9、的A3R,A10R，瑞士夏米爾（Charmilles）技術公司ROBOFORM20/30/35，我國臺灣喬懋mo機電工業股份有限公司的JM322,430，北京阿奇工業電子有限公司的SF100等。九、火花機組成部分床身和支柱工作臺主軸頭附件機床主體數控電火花成型加工機床由于功能的差異，導致在布局和外觀上有很大不同，但其基本組成是一樣的，主要包括機床主體、控制部分、工作液循環系統。作用：安裝電極并控制電 極與工件之間的放電間隙。要求：剛性好，進給速度高，靈敏度高，運動直線性好，足夠承載能力。主軸頭主軸頭主軸頭主軸頭運動控制方式進給裝置十字工作臺工作臺工作臺控制部分控制部分脈沖電源脈沖電源脈沖電源脈

10、沖電源及控制系統控制系統由彩色CRT顯示器、鍵盤、手控盒以及數控電器裝置等部件組成。1輸入裝置輸入裝置在機床操作過程中，操作者可以通過鍵盤、磁盤等裝置將操作指令或程序、圖形等輸入并控制機械動作。如果輸入內容較多，則可以直接連接外部計算機通過連線輸入。2輸出裝置輸出裝置通過CRT、磁盤等裝置，將電火花加工方面的程序、圖形等資料輸送出來。3電源加工電源加工電火花加工原理是在極短的時間內擊穿工作介質，在工具電極和工件之間進行脈沖火花放電，通過熱能熔化、氣化工具材料來去除工件上多余的金屬。電火花成型機床的加工電源性能好壞直接關系到電火花加工的加工速度、表面質量、加工精度、工具電極損耗等工藝指標，所以電

11、源往往是電火花加床制造廠商的核心機密之一。電火花EDM面板介紹電壓表電流表電源按鍵ON電源按鍵OFF指示燈非常停非常停止按鈕止按鈕EMO畫面顯示區功能鍵電壓表：顯示加工過程中電極與工件之間的電壓值。電流表：顯示加工過程中加工的平均電流值。4伺服系統伺服系統在實際操作中，當電極與工件距離較遠時，由于脈沖電壓不能擊穿電極與工件的絕緣工作液，故不會產生火花放電；當電極與工件直接直接接觸時，則所供給的電流只是流過卻無法加工工件。正常加工時，電極與工件之間應保持一個微小的距離（5-100m）。在放電加工中，電極與工件在加工中會逐漸減少。為了保持電極與工件之間有一定的間隙，以便獲得正常的放電加工，因此電極

12、必須隨著工件形狀的減少而逐次下降進給。伺服系統的主要作用就是隨著能夠保持電極與工件之間的間隙，使放電加工處于最佳效率狀態。5記憶系統記憶系統一般的電火花成形加工機床的記憶系統主要記憶的文字資料有如下內容：A、加工條件點紅花加工的加工條件隨著電極材料、加工工件材料變化很大，在實際操作中，憑著傳統的加工經驗較難獲得最佳的放電加工效率。目前大部分電火花成型加工機床制造商往往廣泛收集各種電極與工件之間的加工條件，并將這些加工條件存放在機器的存儲器中。子加工中，操作者可以根據具體的加工情況，通過代碼調用。B、加工模式電火花加工中，加工速度與加工質量往往相互矛盾。若采用粗加工條件加工，則加工速度較快而加工

13、質量較差；若采用精加工條件加工，則加工質量較好而加工速度較慢。為了達到較快的加工速度并且保證加工質量，首先用粗加工條件加工到一定程度再進行精加工。這種加工模式在實際操作中廣泛應用。在實際操作中，操作者需預先設定粗加工的加工程度和精加工要達到的表面粗糙度要求。C、程序電火花加工用的各種程序可以預先編制好并存放在機器的存儲器中。現在的電火花成形加工機床的存儲器容量都較大，可以存放很多不同的加工程序，極大方便了加工。工作液循環過濾系統工作液循環過濾系統工作液工作液：火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行，例如煤油、乳化液、去離子水等。這類液體介質又稱工作液，它們必須具有較高的絕緣強度（1031

14、07.cm）。以有利于產生脈沖的火花放電。同時，工作液還能把電火花加工過程中產生的金屬微粒、炭黑等電蝕產物從放電間隙中排除出去，并且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。 電火花加工液主要作用及性能：電火花加工液主要作用及性能： （1）低粘度：冷卻性好，流動性好，加工碎屑容易排出。 （2）高閃火點、高沸點：閃火點高，不易起火；沸點高，不易汽化、損耗。 （3）絕緣性好：以維系工具電極與工件之間的適當的絕緣強度。 （4）臭味小：加工中分解的氣體無毒，對人體無害，當然無分解氣體最好。 （5）對加工件不污染、不腐蝕。 （6）氧化安全性要好，壽命長。 （7）價格要便宜。 電火花工作液發展的三個階段 （1）五

15、、六十年代甚至以前開始的水基、油基兩大系列并用時期，基本上使用水和一般礦物油，如煤油、變壓器油等。 （2）七十年代至八十年代，開始生產電火花加工專用油，即適當的礦物油加入適量的添加劑，油中含有較多芳烴。 （3）八十年代到九十年代開始，隨著環保要求提高，機床升級換代， 開始出現合成型、高速型和混合性電火花加工液(放電加工油，電火花機油)。 工作液使用要點1閃點盡量高的前提下，粘度要低。電極與工件之間不易產生金屬或石墨顆粒對工件便面的二次放電，這樣一方面能提高表面的粗糙度，又能相對防止電極積碳率；2為提高放電的均勻、穩定，加工精度，加工速度，可采用工作液混粉（硅粉、鉻粉等）的工藝方法；3嚴格控制工

16、作液高度；4按照工作液的使用壽命定期更換；5根據加工要求選擇沖液、抽液方式，并合理設置工作液壓力。工作液循環過濾裝置紙濾芯結構排屑與排氣排屑與排氣電火花加工一定要在工作液介質中進行，在電火花加工過程中電蝕產物（金屬融化、汽化的細微顆粒、炭粒及工作液被汽化、裂化產生的有害氣體）如果不及時排除擴散出去，就會改變間隙介質的成分，降低絕緣強度，如果放電蝕除產物在間隙中局部聚積太多，將會形成電極與蝕除物質（如炭的微粒等）二次放電，二次放電的反復增加，就會使火花放電轉變為有害的電弧放電，導致電極與工件的燒傷，嚴重的致使工件報廢；如果工作液被高溫分解產生的有害氣體大量的聚積，得不到及時的排出，形成局部真空，

17、就會產生“放炮”現象，導致電極或工件的位置偏移，容易造成廢品。因此，這電蝕產物的堆積，放電氣體的聚積，都要靠排屑與排氣來解決，也就是要加強工作液在放電間隙中的循環，改善工作液的污染程度，保證工作液的絕緣強度。另外，選擇合理的加工參數、加工工藝，使放電過程穩定，使工作液的污染程度產生最佳效果，減少電極損耗，提高加工效率，保證加工質量。沖液沖液：如果連通到加工間隙的液管的液壓高于加工間隙的液壓，就會使經過過濾后的純凈工作液沖入間隙，稱為沖液（又稱沖油）。抽液抽液：如果連通到加工間隙的液管的液壓低于加工間隙的液壓，就會使加工間隙被污染的工作液抽、吸而流出加工間隙，稱為抽液（又稱抽油）。沖油抽油排屑注

18、意事項：1能改善加工條件，提高加工穩定性及加工速度，但是使用不當會增加電極損耗；2原則：能不用時盡量不用；必須用時應采用合理的沖液、抽液方式，并嚴格控制沖液、抽液的壓力。十、電火花機常見功能對大多數電火花成形加工機床而言，通常具有如下功能。1接觸感知功能接觸感知功能接觸感知是一個找正功能，用于完成零件的找正工作。2回遠點操作功能回遠點操作功能數控電火花 在加工前首先要回到機床機械坐標的零點，即X、Y、Z軸回到其軸的正極限處。這樣，機床的控制系統才能復位，后續操作機床運動不會出現絮亂。3置零功能置零功能即將當前點的坐標設置為零。4液面保護液面保護機床配圖液面傳感器，確保加工中液面低于加工面后切斷

19、加工電源，避免最常見的因液面降低面造成火災。5選擇坐標系功能現在的數控電火花機床一般具有6個以上工件坐標系。在實際加工中，可以根據具體要求靈活選擇坐標系。6找中心功能找中心功能通常用于電極的定位。在加工前，根據實際情況設定適當的參數，機床能夠自動定位于工件的中心。找中心分為找外中心和找內中心，找外中心是指自動確定工件在X或Y方向的中心，找內中心指自動確定型腔在X或Y方向的中心。7電極搖動功能電極搖動功能早期的普通電火花成形機為了修光側壁各提高其尺寸精度面添加平動頭，使工具電極軌跡向外可以逐步擴張，即可以平動。現在生產的數控電火花成形機床都具有電極搖動功能，搖動加工的作用是：（1）可以精確控制加

20、工尺寸精度；（2）可以加工出復雜的形狀，如螺紋；（3）可以提高工件側面和底面的表面粗糙度；（4）可以加工出清棱、清角的側壁和底邊；（5）變全面加工為局部加工，有利于排屑和加工穩定；（6）對電極尺寸精度要求不高。搖動的軌跡除了可以像平動頭的小圓形軌跡外，數控搖動的軌跡還有方形、棱形、叉形和十字形，且搖動的半徑可在9.9mm以內任一數值。十一、工具電極十一、工具電極對工具電極的要求：導電性能良好、電腐蝕困難、電極損耗小、具有足夠的機械強度、加工穩定、效率高、材料來源豐富、價格便宜等。工具電極的種類及性能特點：常見電極材料可分為銅和石墨，一般精密、小電極用銅來加工，而大的電極用石墨。銅電極石墨電極1

21、加工性能好，成型容易，但加工時有污染；2寬脈沖大電流情況下損耗小，適合粗加工；3密度小，重量輕，適宜制造大電極；4單向加壓燒結的石墨有方向性5精加工時損耗大6易產生電弧燒傷工具電極制造方法銅電極銑削加工石墨電極銑削加工十二、影響金屬蝕除率的主要因素1.極性效應的影響（1）在短脈沖加工時，負電子對正極的轟擊作用大于正離子對負極的轟擊，因為負電子質量下，在短時間內達到了很高的速度，所得了很高的能量。因此在窄脈沖（t100us ）粗加工時，應采用負極性加工，可以得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。 2.電參數對蝕除率的影響 脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電壓、峰值電流等。 3.金屬材料熱學常數對蝕除率的影

22、響 4.其他因素 工作液種類、性能等加工參數1放電脈波：放電脈波是種波型，波型有方波、正弦波、階梯波、鋸齒波、沖擊波等等。火花機用的是方波，放電脈波是指脈波持續時間。單位；s2休止脈波休止脈波是指脈波間隔時間。單位：s 。一個脈波持續時間加一個脈波間隔時間為一個放電周期。3電流電流區分為兩種，峰值電流及平均電流。峰值電流電壓電阻，平均電流峰值電流占空此，火花機所指的電流為平均電流。單位；。4間隙放電時電極與工件是不接觸，它們之間的距離稱為間隙。5放電時間放電火花產生時間。單位：s。6排渣高度設定的放電時間完成后z軸抬升的高度。單位：mm7積碳靈敏度放電機有一個對放電不良的檢測回路，是指對該回路

23、靈敏度的調整。8伺服穩定度放電時z軸伺服速度的調整。9電壓選擇（高270v 中150v 低100v）放電空載電壓，也直接影響間隙。放電參數1占空比占空比放電脈波（放電脈波休止脈波）100占空此對放電結果的影響：占空比大放電能量高，加工速度快。但過于大會造成放電不穩定，而降低加工速度。占空比大放電能量高，表面光潔度差。占空比大放電頻率低，電極損耗少占空比大不易排渣及消電離，易產生積碳。2放電頻率放電頻率（千赫）1000（放電脈波休止脈波）放電頻率對放電結果的影響：放電頻率對加工速度影響不大，頻率高會偏慢。放電頻率高周期占空此小即能量低及單位時間內放電次數增加，表面光潔度好。放電頻率高單位時間內放

24、電次數增加，電極損耗大。放電頻率高光潔度好，放電渣顆粒小易排渣較不易積碳。3放電能量放電能量于電流、放電脈波、電壓相關。放電能量與電流、放電脈波成正比。放電能量與電壓成反比。放電結果與加工參數的關系1加工速度（放電能量決定加工速度）電流大能量高加工速度快。放電脈波大占空比大能量高加工速度快，但過于大會造成放電不穩定，而降低加工速度。休止脈波大占空此小能量低加工速度慢，但放電不穩定時有助于排渣及消電離會堤高加工速度。間隙大電流小能量小加工速度慢，但放電不穩定時有助于排渣會提高加工速度。放電時間長加工速度快。排渣高度高加工速度慢。電壓高電流小能量小加工速度慢，但放電不穩定時有助于排渣會提高加工速度

25、。工件材料熔點高不易加工，加工速度慢。2表面光潔度（放電能量及放電頻率決定表面光潔度）電流大能量高，表面光潔度差。放電脈波大占空比大能量大，表面光潔度差。休止脈波大頻率低單位時間內放電次數減少，表面光潔度差。間隙大電流小能量小，表面光潔度好。電壓高電流小能量小，表面光潔度好。工件材料密度高放速渣顆粒小，表面光潔度好。3電極損耗放電脈波大頻率低，電極損耗小。休止脈波大占空比小能量小造成加工速度慢，電極損耗大。間隙大電流小能量小造成加工速度慢，電極損耗大。電壓高電流小能量小造成加工速度慢，電極損耗大。電極材料熔點高不易被熔蝕，電極損耗小。工件材料熔點高不易加工，電極損耗大。十三、影響電火花加工精度

26、和表面質量的主要因素 影響精度的因素主要有：影響精度的因素主要有： 1.與傳統的機械加工一樣，機床本身的各種誤差，工件和工具電極的定位、安裝誤差都會影響到電火花加工的精度； 2.與電火花加工工藝有關的主要因素是放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩定等。電火花加工時工具電極與工件之間放電間隙大小實際上是變化的，電參數對放電間隙的影響非常顯著，精加工放電間隙一般只有0.01mm（單面），而粗加工時則可達0.5mm以上。目前，電火花加工的精度為0.010.05mm。 影響粗糙度的因素主要有：影響粗糙度的因素主要有： 1.脈沖能量越大，加工速度越高，Ra值越大； 2.工件材料越硬、熔點越高，

27、Ra值越小； 3.工具電極的表面粗糙度越大，工件的Ra值越大；十四、電火花加工的局限性 1）一般加工速度較慢 安排工藝時可采用機械加工去除大部分余量，然后再進行電火花加工以求提高生產率。最近新的研究成果表明，采用特殊水基不燃性工作液進行電火花加工，其生產率甚至高于切削加工。 2）存在電極損耗和二次放電 電極損耗多集中在尖角或底面，最近的機床產品已能將電極相對損耗比降至0.1，甚至更小；電蝕產物在排除過程中與工具電極距離太小時會引起二次放電，形成加工斜度，影響成型精度。二次放電甚至會使得加工無法繼續。 3）最小角部半徑有限制 一般電火花加工能得到的最小角部半徑等于加工間隙（通常為0.020.3m

28、m），若電極有損耗或采用平動、搖動加工則角部半徑還要增大。十五、實際生產作業要求1接收工件的要求接收工件的要求檢查工件有無鋼印標示基準角；檢查工件和圖紙是否一致；檢查工件上毛刺是否去除。2接收圖紙的要求接收圖紙的要求檢查圖紙是否標示清楚；看懂圖紙有無疑問。3接收電極的要求接收電極的要求檢查電極是否合格；檢查電極是否損害；檢查電極是否變形；檢查電極是否偏心；檢查電極是否需要避空；根據電極清單檢查電極是否到齊。4操作時的要求操作時的要求 操作工件時的要求操作工件時的要求必須把工件上的毛刺去除；結合圖紙實際情況擺放工件，便于加工，觀察；檢查工件是否變形；工件必須水平，垂直。 操作電極時的要求操作電極時的要求檢查電極是否偏心；檢查電極是否有損壞，變形；檢查電極是否需要避空。 分中時的要求分中時的要求看清圖紙，分清單邊分中還是四面分中；分中時注意電