单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电火花加工及电极设计,讲解人：,张 怡,问题,1.精密模具工件中，电极设计时直面与斜面的放电间隙是否一样？,2.用电极加工字时，需要加平动吗？,3.电火花加工的特点？,4.常用电极材料有哪些？,5.电火花加工，一般能达到的尖角是多少？,电火花加工,什么是电火花加工？,电火花加工的特点,实现电火花加工的条件,电火花加工机床组成及作用,EDM电火花放电原理,什么是电火花加工？,电火花是一种自激放电，其特点如下：火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持短暂的时间后及时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性（即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深），使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用，可使电极局部被腐蚀。,利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工,。电火花加工是在较低的电压范围内，在液体介质中的火花放电。,电火花加工的特点,1.,脉冲放电的能量密度高,，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的,特殊材料和复杂形状,的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响,。,电火花加工的特点,2,.,脉冲放电持续时间极短,，放电时产生的热量传导扩散范围小，,材料受热影响范围小。,3,.加工时，,工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小,。,工具电极,料不需要比工件材料硬，因此，工具电极制造容易,。,4,.,可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度,。,基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项：,a),加工小孔、,畸形孔,以及在硬质合金上加工,螺纹,。,(即主要型腔加工，工件的核心部分),b),加工窄缝。,实现电火花加工的条件,1.电极和工件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。,名词,：,放电间隙,放电间隙方便加工控制电流大小，来达到工件规定的尺寸精度。,粗加工,电流大,速度快,表面粗糙,精加工,电流小,速度慢,表面光洁,实现电火花加工的条件,2.两电极之间必须充入介质。,工作液的作用是使火花放电在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、火花加工液等。以有利于产生脉冲性的火花放电并带走放电时产生的热量和电蚀物。,（,压力冲油：使介质液在压力作用下强行通过电极中的冲油孔进入放电间隙，与微粒一道从型腔边缘流出,）,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汽化，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105-106A/cm2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。（放电持续时间一般为10-7-10-3s）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。,实现电火花加工的条件,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，才能避免积炭现象，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（如介质的汽化物）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。,电火花加工机床的组成及作用,要实现电火花加工过程，机床必须具备三个要素，即：脉冲电源，机械部分和自动控制系统，工作液过滤与循环系统。,1.脉冲电源 加在放电间隙上的电压必须是脉冲的，否则，放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源，实际就是一种电气线路或装置，它们能发出具有足够能量的脉冲电压来。,2.机械部分和自动控制系统 其作用是维持工具电极和工件之间有一适当的放电间隙，并在线调整。,3.工作液净化与循环系统 工作液的作用是使能量集中，强化加工过程，带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。,EDM电火花放电原理,电火花放电时，电极表面的金属材料是怎样被蚀除下来的，这一微观的物理过程也就是电火花加工的物理本质，或称机理。电火花电蚀的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。这一过程大致可分为四个连续阶段：极间介质的电离、击穿、形成放电通道；介质热分解、电极材料融化、汽化膨胀；电极材料的抛出；极间介质的消电离。,EDM电火花放电原理,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,电极,工件,放电加工液,+,电压增加,放电柱形成,熔融,气化,爆炸,冷却,+,+,+,+,电极设计,放电形式,放电顺序,放电间隙,电极材料,电极数量,电极的加工,其它,放电形式,1.对着图纸，看懂工件需要放电部位,（包括工件表面要求，数量等）,2.确定工件最合理的放电形式：,a)是单个放电还是BAR放电,b)是站着放电还是躺着放电,c)若需多处放电，尽量保证工件一次设定,d)外形小而高的工件，需躺下加工。,放电顺序,1.先加工大面积，再小的部位,2.先加工BAR放电部位，再加工单个放电部位,3.较多电极的工件，放电顺序上，尽量靠近、连贯,1,2,放电间隙,1.在保证电极强度及加工工艺合理的前提下，尽量用大的放电。（常用放电间隙有：0.03、0.05、0.06、0.1、0.15、0.2）,2.特殊表面要求对应相对精放间隙,3.对于大面积的区域，需要分粗，精放电,4.在紧密零件的电极设计时，斜面的放电间隙大于直面的放电间隙。,放电间隙,S.G,电极材料,电极材料选用表（常用,黄铜，钨铜，石墨,）,COPPER(铜),GRAPHITE（石墨）,KISS-OFF或SHUT-OFF的地方,产品成型的地方,INSERT上有小工差须控制,尺寸控制在0.015以上,INSERT上有尖角要求,无尖角要求,电极需要WIRE-CUT加工,无WIRE-CUT加工,表面要求在CH21以下,表面要求在CH21以上,圆棒磨床加工电极,打筋电极，加工区域比较小,电极比较小，铜容易变形电极,钨铜虽是金属中较好的电极材料，但其价格昂贵，一般用于小型精密加工。特性是耐消耗，机加工锐角成型容易。,石墨因耐消耗，耐高温，变形小，质量轻，加工效率高，但材料刚性差，锐角易崩裂。,电极数量（以电极材料为选铜为例）,以工件2PCS为例：,深度在1mm以下，无需粗放，需4F；,深度1mm,需1R，3F；,如遇电极加工工件体积过小，工件表面需抛光，工件有R0.03（max）等特殊要求时增加电极数量,电极的加工,考虑到电极加工工艺，加工方法以确定电极总的结构，加工优先顺序为：先选CNC，CNC无法加工则考虑W/C，如上述两种方法都不能则再选磨床,CNC加工电极，需满足可加工深度，且加工深度方向不能有倒拉。,(,因此，电极的设计除考虑放电加工外，还必须考虑所设计出的电极能否加工出来,。),其它,非放电部位要充分让开工件。,3R基座装夹电极，而且可以自动找电极中心作为加工的基准,设定图应尽量与工件图方向一致，多次设定的话，设定图应方向一致。,电极上的加工部位高度差不要太大，避免电极损耗不平衡。,3R座子,例一：模具中会经常采用倒锥形状的拉料结构，同样可以采用电极加工。,例一：在这种情况下，电极的最大外形尺寸应小于工件最小开口尺寸，否则将无法加工。,例二：工件上有高出表面的字时，通常会采用电极加工，且在此种情况下，,放电加工时不能采用平动方式。,例三：在电子产品的模具中，会拆分出很多尺寸小的insert，而insert上成形产品的特征一般都比较规则，采用电火花加工成了常用，且必不可少的加工方法。,1.图纸无特殊公差及表面要求,工件外形尺寸：29.249X5.021X2.802,EDM加工深度：0.200MM,2.工件片数：04 PCS,3.躺着放电，深度浅，加工快,4.放电间隙SP=0.05/S,5.电极材料为铜,此处倒角只是为了确认电极的方向。,例四：有的工件在设计电极时，电极很难拆分，或拆分后很难采用CNC来加工电极。那么，可以考虑将电极侧绑装夹，然后用W/C加工电极。如下图，,R0.15,Depth=0.50,例四（电极采用线割时还是要考虑加工R所允许的最小值，另外，要有足够的空间做穿丝孔）,例五：一般情况下，但加工的深度大于1mm时，设计都应该给粗放电极。或者加工面积很大，虽然深度小于1mm，但仍应该给粗放电极。粗放电极只是给精放电极去除余量，缩短加工时间。,47.900,27.700,加工深度2.000mm,