第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 加 工 又 称 放 电 加 工 ( Electrical Discharge Machining 简称EDM),按加工 方式不同电火花加工又分为电火花成形加 工，电火花线切割加工、电火花高速小孔 加工，电火花磨削、电火花同步共轭回转 加工和电火花表面强化与刻字等六种。 这里我们只学习工厂应用较普遍的电火 花成形加工、电火花线切割加工的加工原 理、特点、应用和工艺。

第六章 数控电火花加工工艺电火花成形加工机床 电火花成形加工原理

电 火 花 成 形 加 工 机 床

电火花成形加工特点及应用 影响电火花成形加工因素 电火花 电火花 电火花 电火花 加工机床 加工原理 加工特点应用 加工工2

第六章 数控电火花加工工艺常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、 工作液循环系统等几个部分组成。

电 火 花 成 形 加 工 机 床

机床主体： 机床主体 用于夹持工具电极及支承工件，保证它们的相对位 置，并实现电极在加工过程中的稳 定进给运动

电 火 花 成 加 工 机 床

脉冲电源： 脉冲电源：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流

伺服系统： 伺服系统：使主轴作伺服进给运动

工作液循环系统： 工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液

第六章 数控电火花加工工艺电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件(正、负电极) 之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零 件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求

电 火 花 成 形 加

电 火 花 成 形 加 工 必须使接在不同极性上的 工具和工件之间保持一定 的距离以形成放电间隙 脉冲波形是单向的 放电必须在具在有一定绝 缘性能的液体介质中进行 有足够的脉冲放电能量， 以保证放电部位的金属被 熔化或气化 的 条 件

工 原 理

脉冲电流波形图

第六章 数控电火花加工工艺自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电 压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上，当电压升高到液体介质的击 穿电压时，会使液体介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。瞬间高温使工件 和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。 一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复 到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复上 述放电过程。多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成。

电 火 花 成 形 加

电 火 花 成

工 原工 加

形 原

理理

第六章 数控电火花加工工艺

电极 工件

电 火 花 成 形 加 工 原 理抛出蚀除物 初始状态

工作液 电子

介质电离、击穿，形成放电通道

火花放电产生熔化、气化、热膨胀

间隙介质消电离(恢复绝缘状态) 6

第六章 数控电火花加工工艺极性效应

电 火 花 成 形 加 工 原 理产生 原因 概念

火花放电时电极和工件都会被蚀除掉， 但蚀除的速度是不同的，这种现象称为 极性效应

由于电子的质量小、离子质量大，它们在电场力作用下轰击阳极和阴极 的能量不同。 长脉冲加工时，正离子对负极的轰击 能量大，工件接正极(称正极性加 工)。短脉冲加工时正好相反

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 特 点 及 应 用8

火

形加工的特适合于机械加工方法难于加工的材料的加 工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。 可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的 ，如 孔、 、复杂形状 的工 ，小孔、深孔、窄缝等

优点

缺点加工 于

加工

工 ，加工

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 特 点 及 应 用传统加工受工件材料硬度限制 EDM不受工件材料硬度限制 传统加工不可能获得直角 EDM很容易获得直角 传统加工需要的较大的夹紧力 EDM只须很小的夹紧力

电火花成形加工的特点举例1.没有机械力施加在工件上 没有机械力施加在工件上

2.不受工件材料硬度等方面的限制 不受工件材料硬度等方面的限制

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 特 点 及 应 用10

电火花成形加工的应用电火花成形加工主要用于电火花穿孔(用电火花成形加工方法加工 通孔)和电火花型腔加工。 电火花穿孔加工：主要用于加工冲模和各种异形孔。 电火花型腔加工：主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零 件。 型腔加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电 蚀产物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿； 加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂， 电极损耗不均匀，影响加工精度。

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 特 点 及 应 用型腔加工 冷冲模穿孔加工11

电火花成型加工应用举例

窄缝深槽加工

花纹、文字加工

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 特 点 及 应 用12 2. 铜电极安装到EDM机床上,作 为塑料凹模的工件也安装到工作 台上 1.首先进行产品设计,然后按照设 计的图样制作铜电极

电火花成型加工应用举例这是大量生产的塑料勺子示意图

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 特 点 及 应 用13 5. 凸凹模分别安装到注塑机上,及 可

生产出合格的塑料产品 4.完成凹模的加工

电火花成型加工应用举例3.利用火花放电原理加工

第六章 数控电火花加工工艺影 响 电 火 花 成 形 加 工 因 素影响表面质量 的因素脉冲宽度 峰值电流 矩形脉冲的峰值电流、脉冲宽度和脉间； 工件材料、工作液

影响加工速度 的因素

影响加工精度 的因素

机床精度、工件的装夹精度、电极制造及 装夹精度 放电间隙、电极损耗和加工斜度

第六章 数控电火花加工工艺影 响 电 火 花 成 形 加 工 因 素电火花加工获得的不同表面粗糙度的表面 15工件表面粗糙度取决于火花的大小。如果放电能量大， 则表面粗糙度大，另一方面，切割速度加快 如果火花放电能量小，工件表面粗糙度则细。 但切割速度将变慢

第六章 数控电火花加工工艺电火花冷冲模穿孔加工工艺方法穿孔加工图

电 火 花 成 形 加 工 工 艺

直接法

将凸模加长作电极，加工后去掉加长部分 凸模的加长部分选用与凸模不同的材料， 如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一 起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作 部分。当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证 放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸 蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电 极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时 的间隙要求16

混合法

第六章 数控电火花加工工艺电火花型腔加工工艺方法图片

电 火 花 成 形 加 工 工 艺分解电 极法 多电 极法 单电 极法

单电极加工形状简单、精度要求不高的型腔 单电极摇动完成型腔的粗、中、精 加工 用多个电极，依次更换加工同一个 型腔，用于精密型腔加工 根据型腔的几何形状，把电极分解成 若干个，用主型腔电极加工型腔主要 部分，再用副型腔电极加工出尖角、 窄缝型腔等部位

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 工 艺 型腔加工常用电极材料主要是石墨和

电极材料常用电极 材料种类表

应选择损耗小、加工过程稳 定、生产率高、机械加工性 能良好、来源丰富、价格低 廉的材料作电极材料

电极材料 的选用

电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。紫铜。紫铜组织致密，适用于形状复杂 轮廓清晰、精度要求较高模具。石墨电 极容易成形，密度小，宜作大、中 型电极

第六章 数控电火花加工工艺电 火 花 成 形 加 工 工 艺中规准 精规准 粗规准

电规准的选 择与转换

电规准是电火花加工中所选用的一组 电脉冲参数。电规准应根据工件的加 工要求、电极和工件材料、加工的工 艺指标等因素来选择。通常要用几个 规准才能完成凹模型孔 或型腔模型腔

加工的全过程 粗规准主要用于粗加工。一般采用较大 的电流峰值，较长的脉冲宽度 中规准是粗、精加工间过渡性的电规准， 中等大小的电流峰值和脉冲宽度 精规准 用来进行精加工，采用小的电流 峰值、高频率和短的脉冲宽度19

第六章 数控电火花加工工艺电极的装夹和校正

电 火 花 成 形 加 工 工 艺按电极固定板基准面校正电极图

常用的电极夹具

图

用直角尺、百分表测定电极垂直度

图

第六章 数控电火花加工工艺图1

电 火 花 成 形 加 工 工 艺

课堂讨论

电机风叶塑料模

图2

电火花加工如图电机风叶塑料模型腔，已知材料为 45号钢，型腔表面粗糙度Ra=2.5µm ,讨论以下问题： 1.分析零件图 2.选择电极的材料 3.选择加工方式 4.加工中应注意的其它问题