原理
進行電火花機加工時,工具電極和工件分別接脈衝電源的兩極,並浸入工作液中,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,兩電極上施加的脈衝電壓將工作液擊穿,產生火花放電。
在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能,溫度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,並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。
緊接著,下一個脈衝電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿,產生火花放電,重複上述過程。這樣,雖然每個脈衝放電蝕除的金屬量極少,但因每秒有成千上萬次脈衝放電作用,就能蝕除較多的金屬,具有一定的生產率。
在保持工具電極與工件之間恆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,最後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,就能加工出各種複雜的型面。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,但小於工件金屬的蝕除量,甚至接近於無損耗。
工作液作為放電介質,在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩定的介質,如煤油、去離子水和乳化液等。電火花機是一種自激放電,其特點如下: 火花放電的兩個電極間在放電前具較高的電壓,當兩電極接近時,其間介質被擊穿後,隨即發生火花放電。伴隨擊穿過程,兩電極間的電阻急劇變小,兩極之間的電壓也隨之急劇變低。火花通道必須在維持暫短的時間(通常為10-7-10-3s)後及時熄滅,才可保持火花放電的“冷極”特性(即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極縱深),使通道能量作用於極小範圍。通道能量的作用,可使電極局部被腐蝕。 利用火花放電時產生的腐蝕現象對材料進行尺寸加工的方法,叫電火花機加工。
發展
蘇聯學者拉扎連科夫婦研究發明電火花機,之後隨著脈衝電源和控制系統的改進,而迅速發展起來。最初使用的脈衝電源是簡單的電阻-電容迴路。50年代初,改進為電阻-電感-電容等迴路。同時,還採用脈衝發電機之類的所謂長脈衝電源,使蝕除效率提高,工具電極相對損耗降低。
隨後又出現了大功率電子管、閘流管等高頻脈衝電源,使在同樣表面粗糙度條件下的生產率得以提高。60年代中期,出現了電晶體和可控矽脈衝電源,提高了能源利用效率和降低了工具電極損耗,並擴大了粗精加工的可調範圍。
到70年代,出現了高低壓複合脈衝、多迴路脈衝、等幅脈衝和可調波形脈衝等電源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進展。在控制系統方面,從最初簡單地保持放電間隙,控制工具電極的進退,逐步發展到利用微型計算機,對電參數和非電參數等各種因素進行適時控制。
安全
1、操作者經專業學習,指導老師同意,才能單獨操作。
2、操作室內禁止一切明火和吸菸,應備有撲滅油著火的泡沫或粉末滅火器材。
3、工作時檢查機械、脈衝電源、控制旋鈕、顯示儀表、抽風機,都應保持完整可靠。
4、裝卸工件、定位、校正電極、擦拭工具機時,必須切斷脈衝電源。
5、工作液面,應保持高於工件表面50~60毫米,以免液面過低著火。
6、禁止用手觸及電極。
7、及時排除分解出來的有害氣體,抽風機發生故障應採取措施或停止工作。
8、定期檢查清洗工作液箱內過濾器有無鐵屑泥堵塞,檢查工作液泵完好無損、聲音清晰、噪音小。存在問題及時處理。