电火花加工过程中机床
Time:2023-12-22 14:54:09
关于电火花加工过程中机床的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
电火花加工过程中机床
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电火花加工过程中机床的运行
一、什么是电火花加工
电火花是一种自激放电，其特点如下：火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放
电。伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间（通常为10-7-10-3s）后及
时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性（即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深），使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用，
可使电极局部被腐蚀。利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。 电火花加工是在较低的电压范围内，在液
体介质中的火花放电。
二、电火花加工的特点
电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和
高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因
此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多
优异性能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。
电火花加工的特点如下：
1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处
理状况影响。
2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。
3.加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。
4.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。
基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项：
1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。 2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。 3) 在金属板材上切割出零件。 4) 加工窄缝。 5) 磨削平面和圆面。 6) 其它（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。
三、电火花加工机床的组成及作用
从上面所谈的情况可以看到，要实现电火花加工过程，机床必须具备三个要素，即：脉冲电源，机械部分和自动控制系统，工作液过滤与循环
系统。下面对这三要素的作用逐一加以简单讨论。
1.脉冲电源
加在放电间隙上的电压必须是脉冲的，否则，放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源，实际就是一种电气线路或装置，它们能发出具有足够能
量的脉冲电压来。
2.机械部分和自动控制系统
其作用是维持工具电极和工件之间有一适当的放电间隙，并在线调整。
3.工作液净化与循环系统
工作液的作用是使能量集中，强化加工过程，带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护
、过滤以及利用工作液强迫循环系统。
上述三要素，有时也称为电火花加工机床的三大件，它们组成了电火花加工机床这一统一体，以满足加工工艺的要求。
四、实现电火花加工的条件
实现电火花加工，应具备如下条件：
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汽化，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105-106A/cm2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。放电持续时间一般为10-7-10-3s。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
避免积炭现象，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（如介质的汽化物）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。
五、极性效应
电火花加工时，相同材料两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同
，则极性效应更加明显。
六、覆盖效应
在油类介质中放电加工会分解出负极性的游离碳微粒，在合适的脉宽、脉间条件下将在放电的正极上覆盖碳微粒，叫覆盖效应。利用覆盖效应
可以降低电极损耗。注意负极性加工才有利做覆盖效应。
七、加工速度
对于电火花成形机来说加工速度是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。一般用体积表示。若在时间T内，工件被蚀除的体积为V，则加
工速度Vw为： Vw=V/t（mm3/min） 对于线切割机来说，加工速度是指在单位时间内，工件被切面积。即用mm2/min来表示。在规定表面粗糙度
（如Ra=2.5μm），相对电极损耗（如1%）时的最大加工速度，是衡量电加工机床工艺性能的重要指标。一般情况下，生产厂给出的是最大加工
电流，在最佳加工状态下所能达到的最高加工速度。因此，在实际加工时，由于被加工件尺寸与形状的千变万化，加工条件，排屑条件等与理
想状态相差甚远，即使在粗加工时，加工速度也往往大大低于机床的最大加工速度指标。
八、工具电极损耗
在电火花成形加工中，工具电极损耗直接影响仿形精度，特别对于型腔加工，电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。
电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。
绝对损耗最常用的是体积损耗Ve和长度损耗Veh二种方式，它们分别表示在单位时间内，工具电极被蚀除的体积和长度。即
Ve=V/t（mm3/min） Veh=H/t（mm/min）
相对损耗——工具电极绝对损耗与工件加工速度的百分比。通常采用长度相对损耗比较直观，测量也比较方便。在线切割加工中，电极丝的损
耗对工件质量的影响不大，故一般不加以讨论。但快走丝机床使用钼作为电极丝，是重复放电，所以丝的损耗影响到电极丝的使用寿命，在实
际加工中应予适当考虑。
在电火花成形加工中，工具电极的不同部位，其损耗速度也不相同。
在精加工时，一般电规准选取较小，放电间隙太小，通道太窄，蚀除物在爆炸与工作液作用下，对电极表面不断撞击，加速了电极损耗，因此
，如能适当增大电间隙，改善通道状况，即可降低电极损耗。
九、表面粗糙度
表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差。对电加工表面来讲，即是加工表面放电痕——坑穴的聚集，由于坑穴表面会形成一个加工硬
化层，而且能存润滑油，其耐磨性比同样粗糙度的机加表面要好，所以加工表面允许比要求的粗糙度大些。而且在相同粗糙度的情况下，电加
工表面比机加工表面亮度低。
国家标准规定：加工表面粗糙度用Ra（轮廓的平均算术偏差）和Rz（不平度平均高度）之一来评定。
工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能，如耐磨性，配合性质，接触刚度，疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速高洁，高压条件
下工作的模具和零件，其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。
十、放电间隙
放电间隙，亦称过切量，加工中是指脉冲放电两极间距，实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量。对电火花成形加工放电间隙的定量认
识是确定加工方案的基础。其中包括工具电极形状，尺寸设计，加工工艺步骤设计，加工规准的切换以及相应工艺措施的设计。
十一、两电极蚀除量之间的矛盾
本篇中，已经明确阐述了脉冲放电时间越长，越有利于降低工具电极相对损耗。在电火花加工的实用过程中，粗加工采用长脉冲时间和高放电
电流，既体现了速度高，又体现了损耗小，反映了加工速度和工具电极损耗这一矛盾的缓解。
但是，在精加工时，矛盾激化了。为了实现小能量加工，必须大大压缩脉冲放电时间。为达到脉冲放电电流与脉冲放电时间参数组合合理，亦
必须大大压缩脉冲放电电流。这样，不仅加大了工具电极相对损耗，又大幅度降低了加工速度。
十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾
为了解决电火花加工工艺的这一基本矛盾，人们试图将一个脉冲能量分散为若干个通道同时在多点放电。用这种方法既改善了加工表面粗糙度
，又维持了原有的加工速度。
到目前为止，实现人为控制的多点同时放电的有效方法只有一种，即分离工具电极多回路加工。
为了实现整体电极的多通道加工，人们设想了各种方法，并进行了多年的实验摸索。但是迄今为止，尚没有彻底解决。 在实用过程中，型腔模具的加工采用粗、中、精逐档过渡式加工方法。加工速度的矛盾是通过大功率、低损耗的粗加工规准解决的；而中、精
加工虽然工具电极相对损耗大，但在一般情况下，中、精加工余量仅占全部加工量的极小部分，故工具电极的绝对损耗极小，可以通过加工尺
寸控制进行补偿，或在不影响精度要求时予以忽略。
电火花加工过程中机床的作用是
故障检修是一个不断深化的认识过程,寻找故障的方法和程序既有一定规块括会名矿台王师活铁味律,但又不是一个固定不变的模式,根据不同的情况,灵活应用不同的方法,制订出一个可*而又周密的检修方案,才能收到事半功倍的效果。
(1)机型:低速走丝线切割机CUT100D 故障检修是一个不断叶指大离深化的认识过程,寻找故月脚百障的方法和程序既有一定规律,但又不是一个固定不变的模式,根据不同的情况,灵活应用不同的方法,制订出一个可*而轮从投治划感宽针圆简企又周密的检修方案,才能收到事半功倍的效果。
(1)机型:低速走丝线切割机CUT100D 故球亲书突费随露越分障现象:不能自动穿丝。 故障检修:自动穿丝时,从上机头喷嘴喷出的水流正常,但下机头喷嘴本应吸水,却向外喷水。检查水箱管路,发现节流阀(旁接一管可作吸水用)下的阀门被关死了,打开后穿丝正常。但穿孔时发现穿孔机头上的电极一碰到工件,立即抬刀,不能放电加工。这有两种可能:放电板故障或连线故障。本着先易后难的原则先检查连线,发现有一负极连线已断,连好后,故障排除。在低速走丝线切割机CUT150HSS上也发生类似故障,现象是不能放电加工。根据经验,遇到这种情况,应优先考虑连线是否良好。放电板故障,只遇到过一次:是在低速走丝线切割机SPRINT20上出现故障信息735。经查是由于7号放电板PMO211灰尘太多造成的。
(2)机型:低速走丝线切割机CUT100D 故障信息:104。 故障现象:机床回零点时,向U轴负方向移动机床至极限-30.50mm处时,机床仍然不停(手压行程开关记旧副硫向U轴正方向移动时,机床只能回到零点)步针计迅降,直冲到-36.00mm处被米议案愿妈岁降顶死,只得人为暂凯并表地何有停。 故障检修:拆下行程开关,用万用表测WID282电路板J5插座21、22脚,+20V输入电压正常。关机十论修称采程新弱染资,手压行程开关,用万龙但华言创督用表测WID282电路板J5插座21、22脚,通断显示正常。初步断定是STB203、IMC202两块控制板有问题。将STB201、STB202、STB203电路板(STB202电路板与此故障无关,当时怕换乱了,就一齐换掉)与SPRINT20机床的相同电路板互换。故障依旧。又换相关的D民太红精态医BE201、IMC202、DMC201、DMC2宗妒许爱陈单帮响然02、SBC201电路板。这时向U轴正方向能移动,却不能冲水了(STB202电路板GL4、显支难客日还于齐GL6指示灯不亮。SE5中间继电器线圈没有+24V电压,水泵无法工作)。考数混虑SPRINT20冲水方积特利再剂缺地加引社析式与CUT100D不同,所以又把电路板统统换回,开机后出现450信息说政画冲界律正,冷却系统出故障,且无冲水。按手动按钮(不论正负U、V、X、Y轴)机床只能移动一下,又出现450信息,然后死机。这种情况似乎与DWC205板有关。于是更换DWC205电路板,无效果。最后,把分站站长DMC202板换掉(低速走丝线切割机单板机控制板有好几块,由主单板机(站长)分别控制其下各级分单板机(分站站长),各分单板机把各分功能控制板的工作情况汇总给主单板机控制板)。开机后,屏幕显示乱码,遥控盒无显示。把电路板重插一遍后开机,乱码消除。出现信息123、109、421、300、301、451、486、450、108,系电源电路板故障,经仔细察看,发现LPS220电源电路板指示灯全不亮,关机检查,发现该电源电路板没插牢。插紧后再开机,故障排除。其实出现104信息,可能只是STB01或STB03接触不良。
(3)机型:低速走丝线切割机SPRINT20 故障信息:421,123。 故障现象:M2送丝电机不转。 故障检修:上下移动配重,改变Rx2磁敏电位器阻值,M2电机没有转停动作。测DWC206电路板J6插座的3、4脚,无电压输出,拔下DWC206板,发现V5场效应三极管BDW84D已开路,更换后M2电机正常转动。
(4)机型:低速走丝线切割机SPRINT20 故障现象:机床M4皮带驱动电机不转。故障检修:M4皮带驱动电机分别由三块电路板DWC205、DMD212、DMD215控制,DWC205电路板上有单板机是起控制作用的,负责输出电信号。DMD212电路板承前启后,是前置放大板。DMD215电路板是功率驱动放大板。DMD215电路板上的COMS三极管直接驱动M4皮带电机转动。根据DMD215电路板GL1指示灯不亮,首先应检测DMD215电路板发现前极没有电压信号加入。查其前级电路板DWC212,也没有发现有电压信号加入。最后查到DWC205电路板的UA9638输出放大器发现其已击穿。更换一新的后,故障排除。还有一次M4皮带驱动电机开机就自转不停,按停止按钮也停止不下来。在开机时,测量DMD212电路板J2插头11、12脚,有+2.79V电压,当机床自检完成后,变成20.2V振荡(在按手动穿丝按钮时,J2插头11、12脚有+2.81V电压。按停止按钮后,变成20.2V振荡)。继续从前向后往下查DMD215电路板上SN75182双差分线接收器4脚,+20V高电平,光藕三极管C极2.3V。R31电位器0.5V。V3IRF750COMS三极管B极0.75V,C极40V(按手动穿丝按钮时,C极+45V)。不难判定功率驱动V3COMS三极管有问题,拆下测量,V3COMS三极管已击穿。更换一新的后,故障排除。 7)机型:电火花加工机床2U 故障信息:4247,349,4302,4493,4442。 故障现象:机床换油后,在加工过程中,出现以上信息后,循环油泵自动关闭,机床停止加工。疑是换油时空气进入管道造成。将油泵气门打开放气也没效果(事后得知2U机床由于油位低,换油后不用放气)。为判断是控制柜故障还是油路故障,把S10油量继电器短接(PM1板上的AP1接线排7、8脚用导线连上),此时这路检测信号成开路状态,微机关闭油泵自动保护。机床可进行完整加工。说明是油路故障。而且故障出在循环油泵电机上,把油箱内的油放掉,卸下油泵,发现离心转子塞满了抹布,清理干净后,注意到油盖密封圈也开有一小油口,对准两油口装好,开机后机床正常。 (8)机型:电火花加工机床1U 故障现象:按动主轴电极装夹按钮SE2,L2电磁阀时有时无。致使电极装夹装置失灵,无法装夹。 故障检修:出现此故障应作以下4部分检查:①按扭接触是否好良好。②电磁阀是否有脏堵、卡住现象。③WID230、PEC202电路板是否出故障。④相关连线是否有接触不良现象。用手按SE2按钮,PEC202电路板GL2、GL9指示灯有亮度变化,说明信号送到,按扭无问题。用螺丝刀试电磁阀铁芯时,有时有磁有时无磁,是电没加上。故障属于3、4部分,拔下PEC202电路板,外接+5V电源于K14继电器线圈两端,用万用表测量其常开触点。