电火花微小孔机床电火花加工微孔
Time:2023-12-01 02:13:12
关于电火花微小孔机床的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
电火花微小孔机床
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电火花加工微孔
微细电火花脉冲电源、微细工具电极的制造和安装、伺服控制系统、精密的机械系统、特殊的冷却液等方面是实现微细电火花加工的基本条件！
为微细加工技术的其中之一的微细电火花加工，可用于加工所有导电材料，而不考虑材料的硬度等机械性能。由于加工过程中不存在工具与工件的机械接触，因此可采用硬度较低的导电材料作为工具材料。电火花加工技术广泛应用于微孔、微小零部件和微型模具的加工。
微细电火花加工条件
（1）.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离在该距离范围内，既可以满足脉冲
电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电，若两电极短路，则在两电极间没有脉冲能量消耗，也不可能实现电腐蚀加工。
（2）.两电极之间必须充入介质在进行材料电火花尺寸加工时，两极间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化时，两极间为气体介质。
（3）.输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大在火花通道形成后，脉冲电压变化不大，因此，通道的电流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足够大，才可以使被加工材料局部熔化或气化，从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕(凹坑)，实现电火花加工。因而，通道一般必须有105-106A1em}电流密度。放电通道必须具有足够大的峰值电流，通道才可以在脉冲期间得到维持。一般情况下，维持通道的峰值电流不小于2A。
（4）.放电必须是短时间的脉冲放电脉冲。放电持续时间一般为10-1^-10-3s。由于放电时间短，使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散，从而把能量作用局限在很小范围内，保持火花放电的冷极特性。
（5）.脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的这里包含两个方面的意义:其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道;其二，若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域，则在另一段时间内，脉冲放电应转移到另一区域。只有如此，才能避免积碳现象，进而避免发生电弧和局部烧伤。
（6）.脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺利进行在电火花加工的生产实际中，上述过程通过两个途径完成。一方面，火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性;蚀除物以外的其余放电产物〔如介质的气化物)亦可以促进上述过程;另一方面，还必须利用一些人为的辅助工艺措施，例如工作液的循环过滤，加工中采用的冲、抽油措施等等。
微细电火花加工的原理与普通电火花加工并无本质区别。其加工的表面质量主要取决于电蚀凹坑的大小和深度,即单个放电脉冲的能量;而其加工精度则与放电间隙、工艺系统稳定性、电极损耗等因素密切相关。
微细电火花加工也是利用脉冲电源,将高频放电能量输向放电间隙,靠产生的高温热效应等综合效应实现对材料的去除,从而达到对工件加工的目的。但由于被加工的孔径细微,一般在<5～100μm之间,因此要达到加工的尺寸精度和表面质量要求,还有一些特殊的要求。微细电火花加工具有以下一些特点:
(1) 放电面积很小
微细电火花加工的电极一般在<5～100μm 之间,对于一个<5 μm 的电极来说,放电面积不到20μm2 ,在这样小的面积上放电,放电点的分布范围十分有限,极易造成放电位置和时间上的集中,增大了放电过程的不稳定,使微细电火花加工变得困难。
(2) 单个脉冲放电能量很小
为适应放电面积极小的电火花放电状况要求,保证加工的尺寸精度和表面质量,每个脉冲的去除量应控制在0. 10～0. 01μm 的范围内,因此必须将每个放电脉冲的能量控制在10 - 6～10 - 7 j 之间,甚至更小。
(3) 放电间隙很小
由于电火花加工是非接触加工,工具与工件之间有一定的加工间隙。该放电间隙的大小随加工条件的变化而变化,数值从数微米到数百微米不等。放电间隙的控制与变化规律直接影响加工质量、加工稳定性和加工效率。特别是微细电火花加工中,微孔的加工占大部分,放电间隙的大小与稳定程度更是微孔加工得以成功的关键。
(4) 工具电极制备困难
要加工出尺寸很小的微小孔和微细型腔,必须先获得比其更小的微细工具电极。在以往的微细电火花加工中,微细工具电极一般采用专门加工后,二次安装到机床主轴头上的方法,此时明显存在着微细电极的安装误差及变形误差等,难以保证工具电极与工作台面的垂直度以及电极与回转主轴的同轴度等。线电极电火花磨削 (wedg) 出现以前,微细电极的制造与安装一直是制约微细电火花加工技术发展的瓶颈问题。由于微细电极安装过程中存在的问题,采用离线方式进行电极的检测显然是不可取的。从目前的应用情况来看,采用wedg技术能很好地解决微细工具电极的制备问题。为了获得极细的工具电极,要求具有高精度的wedg系统,同时还要求电火花加工系统的主轴回转精度达到极高的水准,一般应控制在1μm 以内。
(5) 排屑困难,不易获得稳定火花放电状态
由于微孔加工时放电面积、放电间隙很小,极易造成短路,因此欲获得稳定的火花放电状态,其进给伺服控制系统必须有足够的灵敏度,在非正常放电时能快速地回退,消除间隙的异常状态,提高脉冲利用率,保护电极不受损坏。
1 电极和工件之间的距离；2 电介液的绝缘能力 ( 水质比电阻 )3 间隙的污染状况 ( 腐蚀废物 )这是个复杂的过程；自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道；这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到 8000 12000 度的高温，两导体外表瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它压力规则上升直到非常高；然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，发生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的资料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走；对于电极及工件腐蚀对不对称的问题，主要取决于电极热传导性，资料的熔点 , 放电首先在电场最强的点发生。继续时间以及放电密度，发生在电极上称作损耗，发生在工件上称作去除资料电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM），有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上。
精度够高的机床和电路
要有耐心，有足够时间
电极的材料要够好
还有最重要的是客户给的价格要好^-^
在加工机理上微细电火花加工同传统的电火花加工并无本质不同，理论上只须使用能产生极微能量并且可控性良好的脉冲电源，再配以高分辨率的伺服进给系统和高精度的机床本体即可实现微细电火花加工。但由于加工对象及所用工具尺寸的微型化，以及加工中的微能放电等问题，要达到极小加工单位和微细加工尺寸精度的要求，微细电火花加工过程还是有其特殊性所在。
(1) 放电面积。微细加工的尺寸范围被定为在1～999μm之间，那么为能达成加工之目的，微细电火花加工的电极也必须相应的限定在数微米至百微米之间，放电面积很小。为高效稳定进行放电加工，电极相对表面内会分布有许多突出点，这些突出点的电场强度几乎相等且一般为最大，是建立放电通道的放电加工点。由于放电面积太小，放电点的分布范围也就十分有限，极易造成放电空间和时间上的集中，出现电弧放电，增大了放电过程的不稳定，使微细电火花加工变得困难。这就是微细加工中所谓的面积效应。
另外电火花加工中，电极和工件在煤油工作液之间会形成一个寄生电容，相当于在放电间隙上并联了一个电容器，起到一个充放电的效果。效果在微细电火花加工中表现得更为明显。当放电能量极小的单个脉冲到达工具电极和工件时，电能被电容“吸收"，没有立即产生火花放电，多次脉冲充电积累了较多的电能后，才能引起击穿放电。形成较大的放电凹坑，致使表面粗糙度恶化，电极面积越大该现象越显著。这就要求在微细加工中选用极微细电极减少寄生电容的影响。
(2)脉冲电源。由于被加工对象极小，要实现良好的表面质量及实现亚微米级尺寸精度，就要求限制电蚀凹坑的大小和深度，使单个放电脉冲的能量控制在10-6～10-7J之间乃至更小，放电持续时间最好在0.3μs~1μs范围内，相应的材料去除量则控制在0.1μm~0.01μm内。为克服面积效应的影响，必须使每一个脉冲的放电痕迹都控制在很小的尺寸范围内，这样，在有限的面积上才可能将各放电点的位置从空间和时间上充分展开，使放电点均匀分布，又有利于提高放电频率[20]。电火花加工作为非接触式加工，在工具电极与工件之间存有放电间隙，微细加工中极间间隙只有数微米，单个放电脉冲的能量在决定每个电蚀凹坑大小的同时，也很大程度上决定了蚀除残屑的大小，只有蚀除残屑颗粒小到一定程度时才能在很小的极间间隙内得到有效地排出，减少短路，增加放电稳定性。为此必须研制具有微能量的微能脉冲电源。
(3) 微细工具电极。在电火花微细加工中，由于工具电极本身尺寸十分微小，所以其哪怕是很微小的绝对损耗也会使得相对损耗变得很可观，沿电极轴向的损耗还可以靠适当加大进给量补偿，但是电极侧向的损耗将直接有损电极的形状，对加工工件最终的形状、尺寸精度和表面质量都会产生十分巨大的影响。
过去工具电极多采用离线制作的方法，即通过冷拔或微细磨削等获得所要求外径的电极，受工艺限制，电极外径大小也受到很大的限制。电极制作后再安装到电火花机床上，而二次安装势必产生安装误差的问题。即便利用较为传统的块电极反拷法，即以块电极作为工具电极安放在工作台上，轴类毛坯工件安装在主轴上进行反拷加工，也因为反拷块平面自身存在平面度误差，加之安装反拷块时无可避免地垂直度误差，被加微细电极必然存在一定的锥度。微细电极的制造与安装一直是制约微细电火花加工技术发展的瓶颈问题。直到线电极电火花磨削出现，才较好地解决了微细工具电极的制备问题。
(4) 机床伺服进给系统。由于微细电火花加工中单个脉冲的放电能量很小，每次脉冲放电蚀除的材料很少，从而导致在电极方向上的放电间隙很小，一般只有数微米，电屑排除困难，易造成短路，造成脉冲利用率较低。因此想要微细放电间隙基本恒定获得稳定的火花放电状态，微细电火花加工伺服系统和执行机构要有很高的响应速度和控制灵敏度，伺服进给系统的进给量必须在微米级的范围内：在正常放电时能以微步距跟踪材料蚀除速度，遇到异常放电时，又能以很快的速度回退以消除间隙的异常，提高脉冲利用率，最终达到提高加工速度的目的。
在微进给方面，日本学者利用压电陶瓷的逆压电效应，研制出了蠕动式、冲击式和椭圆驱动式三种小型微进给电火花加工机构；国内学者也研制了电磁冲击式、超声直接驱动式等微型电火花加工机构，还提出了基于线性马达原理的微小电极直接驱动。
电火花小孔加工机床
电火花加工实训首审土文建很击光德井总结 零件加工设备的概述： 电火花线切割机床，型乱影设死气极记武经斤棉号：DK7725B；工划送色术翻府官资作台最大行程：250X320mm；最大加工厚度：200m责卫形钢低育者织m。该型号属于中速走丝，走丝不沙后果宽决说班历速度：4，6，8，12m/s，最高切割速业书罗角苗度：100mm2/min； 最大切割锥度：6度；承载重量：150KG；电极丝直径范围：0.12-0.2mm；加工面粗糙度：Ra<1.0чm。 电火花线切割机床由工作台、走丝机构、打供液系统、脉冲电源和控制系统等五大部分组成。电火花线切割加工的基本原理是密余希兴存血利用移动的细金属导线之（钼丝）做电极对工件进行脉冲火花放电、切师鲁了类流照项胜包争割成型的。 高速电火花小孔高加工机床，型号：DD7怎思部抓证国落03F；工作台最大行程：200X300mm；最大穿孔厚度：250mm。高速电火花小孔机床由六部分组成：电气柜叫尽层及犯空、坐标工作台、主轴河须如证征宣治征头、旋转头、高压工作液系统、要厚红药笑马战杀的调光栅数显装置。高速电火花小孔加工的原理与特点：电极采用铜管，铜管旋转或不旋转，管内通入高压水，铜管与工作之间放电，高压水起到介质、冷却及快速将放电蚀除物排出的作织控用。由于在高压水的作用下能够既企执通另快速将蚀除物从深小孔中排出，所以放电状态良好，加工效率高。加工孔径为直径0.3到直径3mm。 精密单轴数控电火花成形机，型号：HCD30东能连牛0CZK；工作台工作面宽度：350mm；工作台工作面长度：630mm；电火花成形加工机床主要包括主机、电源箱、工作液循环过滤系统及附件等。 二、零件加工工艺的制定： 电火花线切割 电火花线切割加工一般可分以下四个步骤： A、工件图纸的审核与分析 a、图纸的分析与方案确定 b、凹角和尖角的切割加工的要点 c、合理选用表面粗糙度和加工精度 d、合理选用工件材料和热处理 B、编制加工程序 a、编程前的准备（确定间隙补偿量、程序的起点及走向的选择） b、确定加工间隔和过渡圆半径 c、计算与编写加工程序 d、校对程序 C、工件的加工 a、加工前的准备 b、工件的找正 c、电极丝初始位置的确定 d、切割加工 D、工件的检验 a、尺寸精度和配合间隔的检验 b、表面粗糙度的检验 三、电火花线切割机床、高速电火花小孔加工机床、精密单轴数控电火花成形机在模具行业的运用： 1、电火花线切割机床：适用于各种形状的冲模，调整不同的间隙补偿量，只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等，模具配合间隙、加工精度通常都能达到要求。此外，还加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑压模等通常带锥度的模具。 A、数控电火花线切割在动模和定模加工中的应用 在塑料模具中，动模和定模是塑料模具的主要组成部分。动模也称型芯或凸模，是成型塑件内表面的模具零件，多装在注塑机的动模板上。定模也称型腔或凹模，是成型塑件外表面的模具零件，多装在注塑机的定模板上。动模和定模通常都要经过淬火处理，硬度极高，一般加工方法难以加工，特别是小孔与异型孔。数控电火花线切割在动模加工中的应用常有镶件孔、顶针孔、司筒孔、斜顶孔等的加工。在定模加工中的应用常有镶件孔、镶针孔等的加工。 B、数控电火花线切割在工具电极加工中的应用 在塑料模具中，特别是动模、定模有许多微小的地方刀具不宜加工，或者形状较复杂的面，这时就需要制作工具电极，采用电火花成型加工。工具电极苦有细异形孔、窄缝和复杂斜面的型柱、型孔，刀具不宜加工，就必须使用数控电火花线切割机床进行切割成形。由于铣刀总存在着半径R，在要求尖角的模具中，电极也常常要用数控电火花线切割进行清角。清角加工充分利用了电极丝R小，可变锥度大的优点。 C、数控电火花线切割在零配件加工中的应用 数控电火花线切割在零配件加工中的应用常有：动模定模镶件、斜顶、滑块、销钉孔、以及一些耐磨板、压板压条等。零配件加工时常常也考虑配合间隙，一般取值的规则是将镶孔割大0.003～0.005MM，而镶件照正常数据加工。或者在不知镶孔大小的情况下将镶件单边放大0.003～0.008MM，以免镶件过小不能使用。在斜度镶件加工时，底部顶部一般都放长1MM左右。因为在装配时可以把镶件装得很紧，不留一点缝隙，多余的部分可以用铣刀或钞轮加工去掉。 D、数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法 斜导柱是抽芯滑块中的一个零件，斜导柱孔也就是导柱斜向通过的通道。由于是圆孔，又有单向斜度，常是线切割加工中的难题。斜导柱孔简单加工方法是用辅助夹具进行辅正加工，采用一条边线碰数或画线取数加工，故该方法加工精度低不准确，采用软件分析处理才是较合理的加工方案。在编程取数时切记要小心，在它的程式面上是一个椭圆，而不是一个标准圆。它的程式上实际上就是两个椭圆的上下异形程式。 E、数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法 斜顶也是塑料模中常见的一零件，它常常是成对的在动模左右两边出现。斜顶孔也就是斜顶顶出的通道。斜顶孔一般都有斜度，而且它的斜度是两边同向而斜，两边为直身，不同于一般的斜度工件加工。 2、高速电火花小孔加工机床：做模具顶针板的顶针小孔，零件的销孔，线切割穿丝预孔深径比很大的小孔等。 3、精密单轴数控电火花成形机：适用于型腔模的加工，型腔模包括冲模、拉丝模、锻模、压铸模、胶木模、塑料模、挤压模等，能按要求加工出复杂的型腔。加工花纹模具、注塑模、精锻模具，加工各种形状复杂型孔、型腔零件，包括加工圆孔、方孔、多边孔、异形孔、曲线孔、螺纹孔、微孔、深孔，及各种型面的型腔工件。 因此，电火花始终模具加工的利器，广泛应用于动模、定模、电极以及零配件。在特殊加工场合，只要能编制出正确的数控程式，电火花定会在模具加工中发挥出越来越重要的作用。 四、总结 此次的电火花加工实训，让我们了解到电火花的一些知识，了解到电火花的应用范围广，电火花的加工原理、加工特点。掌握电火花线切割机床、高速电火花小孔加工机床、精密单轴数控电火花成形机的基本操作和编程。此次的实训也让我们对模具生产有了新的认识，让我们有了贴近实际的经验。 五、参考文献： 现代加工技术丛书——电火花加工技术（曹凤国主编、化学工业出版社） 现在加工技术（张辽远主编、机械工业出版社） 六、附程序格式表 零 件 图 序号加工内容3B格式程序备注 1引入线B002900B000241B002900GXL1 2斜线B005100B005100B005100GXL4 3圆弧B005000B005141B004130GYSR2 4斜线B005070B005071B005071GYL4 5斜线B005070B005071B005071GYL3 6圆弧B005071B005071B010071GXSR4 7斜线B005100B005100B005100GXL3 8直线B0B0B020482GYL2 9引出线B002900B00241B002900GXL3