数控电火花成型加工机床基本知识概述（上）

一.数控电火花成形加工的基本原理
     •  电火花加工技术是一种在绝缘液体介质中，对金属导体材料进行连续的、周期性的电火花放电的电腐蚀加工，还可以进     行打孔、切割等加工，其加工原理如下：
     • 用石墨、钢、铜等导电材料做成工具电极常称电极，被加工的导电材料做成工作电极称工件。
     • 电火花加工是在电极和工件之间通入绝缘液体介质，并在电极和工件上接入高频脉冲电源。调节和移动电极与工件之间的距离。在一定间隙范围内，在高频脉冲电源发出一系列的脉冲电压作用下，绝缘液体介质被击穿，产生两极间放电。能量放电较大，两极间隙在几十微米范围。较小能量的细放电，两极间隙也需有2～5。在放电的瞬间，两极间产生高温和高压放电柱，即是电击穿，在放电基部产生可达3000℃的高温，引起金属表面结构熔化或者电离，还可以使绝缘液体产生汽化等。

     • 由于绝缘液体介质在油泵作用下产生压力，具有冲洗作用，并能将击穿产生的熔化、汽化或电离的碳化物冲走，汽化的扩展也能使金属粒子被分散。由于放电产生的金属离子、气体、焦油产物扩散后，在工件和电极之间又形成绝缘介质，下一次放电又在两极间产生极间电压。当放电加工一个接着一个产生后，在工件上产生粗糙的放电表面。一次放电后，绝缘液体介质的恢复时间是放电加工数控机床时间的2倍。对一个高电流脉冲，需要短的放电时间，一次放电时间大约需用几个微秒到几个毫秒，通常放电频率从几百赫兹到几千赫兹。引起电击穿状态持续一个规定的时间周期就是放电脉冲宽度，如图5.1所示。

             5.1 电火花加工原理图
—脉冲电源 2—工件 3—自动进给调节装置 4—工具 5—工作液 6—过滤器 7—工作液泵
        脉冲电源1的两个输出端分别与工件2和工具4连接。自动进给调节装置3（此处为液压缸及活塞）使工件与工具之间经常保持一很小的放电间隙，当加在两极间的脉冲电压足够大时，使两极间隙zui小处或绝缘强度zui低处的介质被击穿，在该处形成火花放电，瞬时达到高温使工件和工具表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。如图5.2 a）所示为单个脉冲放电后的电极表面。脉冲放电结束后，经过一段时间间隔，工作液恢复了绝缘并清除了电蚀产物。这时第二个脉冲电压又加到两极上，又会使两极间隙zui小处或绝缘强度zui低处的介质被击穿，从而又形成小凹坑。这样随着连续不断的高频率重复放电，工具电极不断地向工件进给，从而保持一定的放电间隙，就可将工具端面和横截面的形状复制在工件上，加工出所需形状的零件，整个加工表面将由无数个小凹坑组成，如图5.2 b）所示为多次脉冲放电后的电极表面。

                   • 图5.2 电火花加工表面
• a）单个脉冲放电后的电极表面 b）多次脉冲放电后的电极表面

二。数控电火花成型加工的过程
        • 电火花加工机床过程中，一次脉冲放电的过程可以分为极间介质的电离、放电通道的形成、热膨胀、电极材料的抛出和极间介质的消电离等几个连续阶段。
1.极间介质的电离
       • 当两极间的电压足够大时，由于工件和电极表面存在着微观的凸凹不平，因此在两极相距zui近的点上电场强度zui大，会  使附近的液体介质首先被电离为带负电的电子和带正电的正离子。
2.放电通道的形成
       • 在电场力的作用下，电子高速向阳极运动，正离子向阴极运动，从而产生火花放电，形成了放电通道。但由于放电通道受到放电时磁场力和周围液体介质的压缩，放电通道的横截面积极小，又由于两极间液体介质在被击穿的瞬间电阻从绝缘状态的几兆欧姆骤降到几分之一欧姆，因此zui终造成单位面积上的电流强度极大，如图5.3所示。