電火花加工概述畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設計）</p><p>　　指導教師簽字 </p><p>　　學生簽字 </p><p><b>　　摘要:</b></p><p>　　機械制造工業(yè)是國民經濟最重要的部門之一，是一個國家或地區(qū)經濟發(fā)展的支柱產業(yè)，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經濟實力

2、、科技水平、生活水平和國防實力。機械制造業(yè)的生產能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經濟現代化的程度，而機械制造業(yè)的生產能力主要取決于機械制造裝備的先進程度，產品性能和質量的好壞則取決于制造過程中工藝水平的高低。</p><p>　　電火花加工又稱為放電加工（Electrical Discharge Machining，簡稱為EDM），是一種直接利用電能和熱能進行加工的新工藝。電火花加工技術作為特種加工領域的一

3、門重要技術，本文從電火花加工的發(fā)展歷程、基本原理、特點、加工規(guī)律、新技術進展等五方面入手加以論述。</p><p>　　關鍵詞：電火花加工的發(fā)展歷程、基本原理、特點、規(guī)律、技術進展。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言………………………………………………………………….(4)</p><

4、;p>　　緒論…………………………………………………………(4)</p><p>　　電火花加工的發(fā)展歷程……………………………………(4)</p><p>　　電火花加工原理…………………………………………..(6)</p><p>　　電火花加工的特點………………………………………..(7)</p><p>　　電火花加工最新技術進

5、展………………………………..(8)</p><p>　　參考文獻…………………………………………………..(11)</p><p>　　致謝………………………………………………………..(11)</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　畢業(yè)設計是在學完了機械制造工藝及夾具和大部分專業(yè)課，并進行了生

6、產實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這是我們在畢業(yè)前對所學課程的一次深入的全面的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，更是一次畢業(yè)總結。因此，畢業(yè)設計在這三年的學習中占有十分重要的地位，要求每位畢業(yè)生都能發(fā)揮所能，搞好自己的設計，給自己的學業(yè)劃上一個圓滿的句號。</p><p>　　我也十分重視這次畢業(yè)設計，并希望通過這次設計對自己今后將從事的工作進行一次適應性的訓練，鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。</p&

7、gt;<p>　　由于個人能力有限，設計中難免有許多不足之處。希望各位指導老師給予批評指正，我也會在以后的工作中嚴格要求自己，努力提高自己的專業(yè)技能。</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　機械制造工業(yè)是國民經濟最重要的部門之一，是一個國家或地區(qū)經濟發(fā)展的支柱產業(yè)，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經濟實力、科技水平、生活水平

8、和國防實力。機械制造業(yè)的生產能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經濟現代化的程度，而機械制造業(yè)的生產能力主要取決于機械制造裝備的先進程度，產品性能和質量的好壞則取決于制造過程中工藝水平的高低。</p><p>　　將設計圖樣轉化成產品，離不開機械制造工藝與夾具，因而它是機械制造業(yè)的基礎，是生產高科技產品的保障。離開了它，就不能開發(fā)制造出先進的產品和保證產品質量，不能提高生產率、降低成本和縮短生產周期。機械制造工

9、藝技術是在人類生產實踐中產生并不斷發(fā)展的。機械制造工藝的內容極其廣泛，它包括零件的毛坯制造、機械加工及熱處理和產品的裝配等。</p><p>　　電火花加工技術的發(fā)展歷程 </p><p>　　電火花加工是利用兩極見脈沖放電時產生的電腐蝕現象，對材料進行加工的方法。 早在十九世紀，人們就發(fā)現了電器開光的觸點開閉時，以為放電，使接觸部位燒蝕，造成接觸面的損壞。這種放電引起的電極燒蝕現象叫做電

10、腐蝕。起初，電腐蝕被認為是有害的，為減少和避免這種有害的電腐蝕，人們一直在研究電副食產生的原因和防止的辦法。當人們掌握了它的規(guī)律之后，便創(chuàng)造條件，轉害為益，把電腐蝕用于生產中。研究結果表明，當兩極產生放電的過程中，放電通道瞬時產生大量的熱，足以使電極材料表面局部熔化或汽化，并在一定條件下，熔化或汽化的部分能拋離電極表面，形成放電腐蝕的坑穴。 </p><p>　　二十世紀四十年代初，人們進一步認識到，在液體介質中

11、進行重復性脈沖放電時，能夠對導電材料進行尺寸加工，因此，創(chuàng)立了“電火花加工法”。 電火花加工技術作為特種加工領域的重要技術之一，最早應用于二戰(zhàn)時期折斷絲錐取出時的加工。隨著人類進入信息化時代，電加工技術取得了突飛猛進的發(fā)展，可控性更高，數字化程度更好。在中國電火花加工技術起步稍晚。根據中國的國情，實現電火花加工技術的原始創(chuàng)新是很困難的，只能采取引進消化吸收再創(chuàng)新的策略，因為這套系統(tǒng)集成了很多學科領域的知識，如計算機的軟硬件、微電子、數控

12、、電力半導體、機械技術、電氣技術等，是多方面、多學科集成的產品，是比較復雜的高科技產品。國內現在顯然還沒有一個能夠獨立進行原始創(chuàng)新的團隊，因此注定要經歷一個長時間痛苦的積淀過程。</p><p>　　實現電火花加工條件： </p><p>　　（1）.工具電極和工件電極之間必須維持合理的距離在該距離范圍內，既可以滿足脈沖電壓不斷擊穿介質，產生火花放電，又可以適應在火花通道熄滅后介質消電離以

13、及排出蝕除產物的要求。若兩電極距離過大，則脈沖電壓不能擊穿介質、不能產生火花放電，若兩電極短路，則在兩電極間沒有脈沖能量消耗，也不可能實現電腐蝕加工。 </p><p>　　（2）.兩電極之間必須充入介質在進行材料電火花尺寸加工時，兩極間為液體介質(專用工作液或工業(yè)煤油);在進行材料電火花表面強化時，兩極間為氣體介 </p><p>　?。?）.輸送到兩電極間的脈沖能量密度應足夠大在火花通

14、道形成后，脈沖電壓變化不大，因此，通道的電流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足夠大，才可以使被加工材料局部熔化或氣化，從而在被加工材料表面形成一個腐蝕痕(凹坑)，實現電火花加工。因而，通道一般必須有105-106A1em}電流密度。放電通道必須具有足夠大的峰值電流，通道才可以在脈沖期間得到維持。一般情況下，維持通道的峰值電流不小于2A. </p><p>　?。?）.放電必須是短時間的脈沖放電脈沖。放電持續(xù)時

15、間一般為10-1^-10-3s。由于放電時間短，使放電時產生的熱能來不及在被加工材料內部擴散，從而把能量作用局限在很小范圍內，保持火花放電的冷極特性。 </p><p>　?。?）.脈沖放電需重復多次進行，并且多次脈沖放電在時間上和空間上是分散的這里包含兩個方面的意義:其一時間上相鄰的兩個脈沖不在同一點上形成通道;其二，若在一定時間范圍內脈沖放電集中發(fā)生在某一區(qū)域，則在另一段時間內，脈沖放電應轉移到另一區(qū)域。只有

16、如此，才能避免積碳現象，進而避免發(fā)生電弧和局部燒傷。 </p><p>　?。?）.脈沖放電后的電蝕產物能及時排放至放電間隙之外，使重復性放電順利進行在電火花加工的生產實際中，上述過程通過兩個途徑完成。一方面，火花放電以及電腐蝕過程本身具備將蝕除產物排離的固有特性;蝕除物以外的其余放電產物〔如介質的氣化物)亦可以促進上述過 程;另一方面，還必須利用一些人為的輔助工藝措施，例如工作液的循環(huán)過濾，加工中采用的沖、抽油

17、措施等等。 </p><p>　　電火花加工原理： </p><p>　　進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或將工作液充入放電間隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產生火花放電。 </p><p>　　在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度

18、可高達一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復絕緣狀態(tài)。 緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產生火花放電，重復上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生

19、產率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式，就能加工出各種復雜的型面。 工具電極常用導電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過程中，工具電極也有損耗，但小于工件金屬的蝕除量，甚至接近于無損耗。工作液作為放電介質，在加工過程中還起著冷卻、排屑

20、等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩(wěn)定的介質，如煤油、去離子水和乳</p><p><b>　　電火花加工的特點 </b></p><p>　　電火花加工是與機械加工完全不同的一種新工藝。隨著工業(yè)生產的發(fā)展和科學技術的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新材料不斷出現。具有各種復雜結構與特殊工藝要求的工件越來越多，這就使得傳統(tǒng)的

21、機械加工方法不能加工或難于加工。因此，人們除了進一步發(fā)展和完善機械加工法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應生產發(fā)展的需要，并在應用中顯示出很多優(yōu)異性能，因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應用。 </p><p>　　電火花加工的特點如下</p><p>　　1.脈沖放電的能量密度高，便于加工用普通的機械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不

22、受熱處理狀況影響。</p><p>　　2.脈沖放電持續(xù)時間極短，放電時產生的熱量傳導擴散范圍小，材料受熱影響范圍較大。</p><p>　　3.加工時，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極校工具電極材料不需比工件材料硬，因此，工具電極制造容易。 </p><p>　　4.可以改革工件結構，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動強度?；谏鲜鎏攸c，電

23、火花加工的主要用途有以下幾項- 1)制造沖模、塑料模、鍛模和壓鑄模。 2)加工小孔、畸形孔以及在硬質合金上加工螺紋螺孔。 3)在金屬板材上切割出零件。 4)加工窄縫。 5)磨削平面和圓面。 6)其它（如強化金屬表面，取出折斷的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面復雜的零件等）。 </p><p>　　電火花加工的基本規(guī)律 </p><p>　　1)影響材料放電腐蝕的主要因素： </p

24、><p><b>　　1、極性效應 </b></p><p>　　2、電參數對電蝕量的影響 </p><p>　　3、金屬材料熱學常數對電蝕量的影響 </p><p>　　4、工作液對電蝕量的影響 </p><p><b>　　5、其它因素 </b></p><

25、;p>　　2)電火花加工的加工速度和工具的損耗速度： </p><p><b>　　1、加工速度 </b></p><p>　　2、工具相對損耗 極性選擇 吸附效應 傳熱效應 材料選擇 </p><p>　　3)影響加工精度的主要因素 </p><p>　　4)電火花加工的表面質量: </p><

26、;p><b>　　1、表面粗糙度； </b></p><p><b>　　2、表面變質層； </b></p><p>　　3、表面力學性能（硬度、耐磨性、殘余應力、耐疲勞性能）. </p><p>　　電火花加工最新技術進展 </p><p><b>　　1、放電堆積造型 </

27、b></p><p>　　毛利尚武教授、齋藤長男教授和三菱電極名古屋制作所合作，在進行液中電火花放電表面改性處理時，在S45C鋼上成功地堆積除WC厚膜（層），并進行了將電火花堆積和電火花去除加工相組合對工件進行修復的試驗。毛利尚武教授還用鎢電極（Φ0.1mm）成功地進行了電火花堆積。日本名古屋工業(yè)大學早川伸哉波士等，通過計算鋼打鋼時正極和負極的溫度分布，選擇合適的電參數，使得工具電極的放電溫度超過器材料的沸

28、點，工件電極的溫度在材料熔點和沸點之間，在空氣中進行了電火花堆積造型試驗。用此法在氣體中電火花附著堆積出直徑約140μm，高2.2mm的微細圓柱，工件和電極都是S45C鋼，電極直徑0.1mm，放電電流2.5A，脈沖寬度5μm，工件接脈沖電源負極，加工時間6.3h。 </p><p>　　2、氣體中放電電火花加工 </p><p>　　日本東京農工大學國枝正典教授開展了氣體中放電電火花加工和

29、氣體中線切割加工的研究。該方法使用管狀電極中噴出，在工件與電極間隙形成絕緣介質，從而取代絕緣工作液進行電火花加工。此方法加工沒有火災隱患，不污染環(huán)境，電極損耗率非常低，放電加工時的反作用小，有利于微細加工，選擇合適的氣體，可使加工表面在凝固層（白層）非常薄。富山地方大學巖井等人還利用壓縮空氣作介質代替液體介質，通過放電修形、修 銳金屬基金剛石砂輪。結果表明，經過這樣處理后的砂輪磨削性能同傳統(tǒng)的修形方法幾乎相同。這種方法可以修出曲線輪廓。

30、 </p><p>　　3、鈦合金表面電火花放電著色 </p><p>　　日本大阪府立產業(yè)技術綜合研究所的增井清德和難久開展了鈦合金線切割放電著色和鈦合金電火花放電著色的研究。線切割著色使用單向脈沖電源，工件接脈沖電源正極，工具電極絲接脈沖電源的負極，工作液為去離子水，電阻率為（1～20）×104Ω.cm。其著色原理是利用線切割的放電作用，在鈦合金形成透明的氧化鈦膜，由于光的干

31、涉，不同厚度的氧化鈦膜將得到不同顏色的干涉光，通過控制氧化鈦膜的厚度就可進行不同的顏色著色。 </p><p>　　4、反復拷貝法微細電極電火花加工 </p><p>　　日本松下電氣與東京大學增澤隆久教授合作開發(fā)生產GMG-ED82W型超微細電火花加工機床后，為解決高密度、大深徑比、復雜形狀微細孔、微細軸、銷、沖頭等的的加工問題，松下電氣生產技術研究所的正本健、和田紀彥開發(fā)了先用WEDG

32、加工法加工微細電極，然后用該微細電極加工出具有多孔的中間電極，在用中加電極加工除具有多個微細軸形狀的工作電極。用這樣的電極可以一次加工出多個小孔。姑且將其稱為發(fā)反拷貝法微細電極電火花加工方法，uedmn加工法，其中μ代表微細，EDM代表電火花加工，n帶便 反復次數，即反復多次微細電火花加工。例如n=1,用WEDG加工法加工簡單的圓柱微細電極；n=2，用生產的微細圓柱電極在薄板上加工多個微細孔；n=3，用薄板中間電極在大的圓柱棒或塊狀工件

33、上加工出一體化的具有多個微細軸的工作電極，也可作為銷或沖頭等工具；n=4，用上述工作電極進行多孔同時加工。在n》2后，為了實現穩(wěn)定電火花放電加工，在進給方向上要對間隙加上振幅數um，頻率為數+Hz的微振動。又如，用此方法在STAVAX不銹鋼上加工了直徑100μm、長度400μm和直徑50μm、長度100μm公400個錐度2度的微細圓錐柱。</p><p>　　5、電火花加工放電位置可控形的研究 </p>

34、;<p>　　日本東京農工大國枝正典等人，在研究電火花加工放電位置檢測技術原理的基礎上，進行了放電位置的可控形研究。其試驗原理基于對放電等效電路的分析，認為由于分布電感的存在，如果施加一個足夠陡峭的高電壓，則僅進點附近的電壓較其它遠離進電處的高壓升高的快一些。也就是說，可以在納秒數量級內獲得優(yōu)先擊穿的幾率。經過較為系統(tǒng)的實驗研究，它們還發(fā)現，施加的高電壓上升速度較快，控制效果也就越好；電極和工件中 的分布電感越大，控制效果

35、越好；最佳的高壓機理放電延遲時間為略短于普通放電延遲時間。在線切割機床上的試驗表明：在施加高電壓的進展塊附近的放電概率高于另一端。 </p><p>　　這一研究進展對于電火花加工的過程控制可能帶來非常深刻的影響，很有可能將過去被動的控制策略變成為主動控制策略，從而不必依賴延長放電停歇時間來保證間隙消電力，避免放電集中導致的拉弧等有害放電。這樣不僅保證加工更加穩(wěn)定。而且可以大幅度提高加工效率。 </p>

36、;<p><b>　　結束語 </b></p><p>　　總之，電火花加工作為一門新型的加工技術，在未來定會占有一席之地。因其能源為電能，比起以煤炭，天然氣，石油等難以再生資源為能源的生產設備來說無疑是一種優(yōu)勢！ </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]趙萬生，等.特種加

37、工技術[M].北京:高等教育出版社,2001. </p><p>　　[2]張遼遠,等.現代加工技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.7 </p><p>　　[3]張學仁,等,數控電火花線切割加工技術 [J]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學出版社,2000.</p><p>　　［4］胡家秀主編.機械設計基礎.機械工業(yè)出版社.2001.5</p>

38、<p>　?。?］李鳳云主編.機械工程材料成形及應用.高等教育出版社.2004.7</p><p>　?。?］張普禮主編.機械加工設備.機械工業(yè)出版社.1999.8</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在尊敬的導師曲令晉的精心指導下完成的，導師高尚的品德，淵博的學識，嚴謹的學風和高度的責任心深深

39、地影響著學生。導師的教誨是學生寶貴的精神財富，并將使學生受益終生。在此，謹向尊敬的導師表示真誠的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　在設計的過程中，我實習所在單位的同事均給予了很大的幫助。對此，作者表示深深的感謝！</p><p>　　在此，謹向所有在本文的完成中給予作者關懷和幫助而在此無法一一提及的領導、老師、師傅、同學和朋友致以誠摯的謝意！</p><p>