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电火花加工的基本原理

发布时间：2014.10.21 新闻来源： 浏览次数：

电火花加工又称为放电加工是一种利用电能和热能进行加工的新工艺。其加工原理与金属切削加工不同，它是在工具和工件之间施加脉冲电压，在一定的液体介质中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时产生的局部、瞬时高温将工件上的材料蚀除，从而获得满足加工精度和表面质量要求的零件。由于放电过程中可见到火花，故称之为电火花加工。     在电火花加工过程中，正极和负极都会受到不同程度的损耗。在实际生产中，线切割机床通常把工件接脉冲电源的正极（工具电极接负极）时，称为“正极性”加工；工件接脉冲电源的负极（工具电极接正极）时，称为“负极性”加工。使用短脉冲加工时，正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度，这时宜采用“正极性”加工;使用长脉冲加工时，负极的蚀除速度大于正极的蚀除速度，这时宜采用“负极性”加工。     电火花蚀除材料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，可分为4个连续阶段：    1)极间介质的电离、击穿，形成放电通道。脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极。加工时，脉冲电源发出一连串的脉冲电压，在工具电极和工件之间形成一个电场。电场强度与极间电压成正比，与极间距离成反比。随着极间电压的增大或极间距离的减小，极间电场强度也随之增大。     由于工具电极和工件电极的微观表面凸凹不平，两极间离得最近的突出点处的电场强度一般最大。当阴极表面某处的电场强度增加到大约1 x 103 V/mm时，阴极表面就会向阳极逸出电子。在电场作用下，电子向阳极高速运动，并撞击工作液介质中的分子或中性原子，产生碰撞电离，导致带电粒子急剧增多，击穿介质并使之电阻率迅速降低，形成放电通道。    2)介质热分解，电极材料熔化、汽化、热膨胀。极间介质被电离、击穿，形成放电通道后，在电场力的作用下，电离产生的电子和正离子分别高速奔向阳极和阴极，电能转变为动能，动能又转变为热能。在这个极窄的通道内形成一个瞬时热源（通道中心的温度最高可达10000°C) .    瞬时高温不仅使工作液介质汽化，而且使电极材料的表面熔化甚至汽化。由于脉冲放电的延续时间极短，每一次的放电蚀除点局限在很小的范围里，因此在电极表面形成一个极小的凹坑，整个加工表面是由无数个小凹坑组成的。     工作液介质和电极材料的气体的体积迅速增加，在放电间隙内形成气泡并迅速膨胀，产生局部微爆炸。    3)电极材料的抛出。热膨胀产生很高的瞬时压力，压力较高处的液态或气态的电极材料微粒被排挤或抛出，进人工作液中。    4）极间介质的消电离。一次脉冲放电之后，脉冲电压和脉冲电流迅速降为零。为了保证电火花加工顺利进行，在两次脉冲放电之间一般要有足够的脉冲间隔时间，使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道中介质的绝缘强度，以免下次在同一处发生放电而导致电弧放电。     电火花加工摆脱了传统切削加工的束缚，充分利用电能和热能，使用“软”材料（如铂、黄铜、纯铜、石墨、银钨合金等）加工任何硬度的导电材料，因此，这一加工工艺的应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械（特别是模具制造）、航空航天、电子、仪器仪表、汽车、轻工等行业。

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