電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法,又稱放電加工或電蝕加工,英文簡稱EDM。
電火花加工時,脈沖電源的一極接工具電極,另一極接工件電極,兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)(常用煤油或礦物油或去離子水)中。工具電極由自動進給調(diào)節(jié)裝置控制,以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙(0.01~0.05mm)。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間,便將當(dāng)時條件下極間最近點的液體介質(zhì)擊穿,形成放電通道。由于通道的截面積很小,放電時間極短,致使能量高度集中(10~107W/mm),放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā),以致形成一個小凹坑。首次脈沖放電結(jié)束之后,經(jīng)過很短的間隔時間,第二個脈沖又在另一極間蕞近點擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去,工具電極不斷地向工件進給,它的形狀蕞終就復(fù)制在工件上,形成所需要的加工表面。與此同時,總能量的一小部分也釋放到工具電極上,從而造成工具損耗。
從以上看出,進行電火花加工必須具備三個條件:必須采用脈沖電源;必須采用自動進給調(diào)節(jié)裝置,以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙;火花放電必須在具有一定絕緣強度(10~107Ω?·m)的液體介質(zhì)中進行。
電火花加工具有如下特點:可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料;加工時無明顯機械力,適用于低剛度工件和微細結(jié)構(gòu)的加工:脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié),可在同一臺機床上進行粗加工、半精加工和精加工;電火花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑,有利于貯油和降低噪聲;生產(chǎn)效率低于切削加工;放電過程有部分能量消耗在工具電極上,導(dǎo)致電極損耗,影響成形精度。
電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工,已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法,推動了模具行業(yè)的技術(shù)進步。電火花加工零件的數(shù)量在3000件以下時,比模具沖壓零件在經(jīng)濟上更加合理。按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同,電火花加工可大體分為:電火花成形加工、電火花線切割加工、電火花磨削加工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強化等。
1、電火花成形加工 該方法是通過工具電極相對于工件作進給運動,將工件電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上,從而加工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。電火花穿孔加工主要用于型孔(圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔)、曲線孔(彎孔、螺旋孔)、小孔和微孔的加工。近年來,為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比較大、排屑困難等問題,在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工,取得良好的社會經(jīng)濟效益。
2、電火花線切割加工 該方法是利用移動的細金屬絲作工具電極,按預(yù)定的軌跡進行脈沖放電切割。按金屬絲電極移動的速度大小分為高速走絲和低速走絲線切割。我國普通采用高速走絲線切割,近年來正在發(fā)展低速走絲線切割,高速走絲時,金屬絲電極是直徑為φ0.02~φ0.3mm的高強度鉬絲,往復(fù)運動速度為8~10m/s。低速走絲時,多采用銅絲,線電極以小于0.2m/s的速度作單方向低速運動。線切割時,電極絲不斷移動,其損耗很小,因而加工精度較高。其平均加工精度可達?0.0lmm,大大高于電火花成形加工。表面粗糙度Ra值可達1.6?或更小。
國內(nèi)外數(shù)控電火花線切割機床都采用了不同水平的微機數(shù)控系統(tǒng),實現(xiàn)了電火花線切割數(shù)控化。目前電火花線切割廣泛用于加工各種沖裁模(沖孔和落料用)、樣板以及各種形狀復(fù)雜型孔、型面和窄縫等。