电火花(EDM)放电加.ppt

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1、电火花（EDM）加工工艺基础,一、电火花的发展史,您了解吗？电火花工艺是在什么时期出现的？电火花（EDM）机床是哪个国家发明的？EDM机床历经了怎么样的变革？,1、电火花加工工艺的起源,见过闪电劈击地面的人其实都见识了电火花加工（EDM）的威力，闪电是电火花加工最原始的形式（图1）。在古罗马时期的神话中，人们传说当伍尔坎（火与锻冶之神）锻造他的剑时，锤打的声音就是雷声，而锤打时溅出的火花便是闪电。其实，这种古老的传说与电火花加工的原理相去不远了。,左图1：在钛氧化物上进行电火花加工。来自电极（云层）的能量形成闪电，并通过电介质（空气）作用于工件（最近的物体）。,早期 在一战之后二战之前，电火花

2、加工工艺开始进入加工车间。当时只能应用于去除工件上损耗的钻头、丝锥等。操作比较困能，进给由手工控制，易导致更多的拉弧而非火花，因此没有用于生产上。,二战期间，人们使用如图所示的螺孔钻抢救有用的零件。战后，一些制造螺孔钻的公司继续研制真正的电火花机。（资料由Agie集团公司Elox提供；北卡罗莱纳洲，戴维森）,在这段时期内，出现了控制火花间隙的振荡器，由于上下运动可以达到理想的火花间隙，所以提高了加工速度。,到了二战期间，由前苏联科学家们做出了第一项发明引进RC阻容张弛电路。从而对脉冲时间的控制提供了可靠的方式。并由此发现了电极与工件之间的最佳距离。第二项是给火花机加了一个侍服控制电路，能够自动

3、确定并保持设定的火花间隙。,由于这两项改革，1943年5月10日，由前苏联科学家B.P.拉扎连柯教授、院士发明的电火花加工工艺不再是偶尔用之的修补的工具，而成为生产工具。使用电火花机能够获得精确、可靠、恒定的结果。,发展时期 苏联科学家们的发明，受到美国的极大关注，人们开始致力于电火花加工的设置，并形成了大量的基本理论。尽管各理论观点不尽相同，但有关火花间隙中电火花加工的原理在主要理论中是普遍认同的。到五十年代，人们不仅注重可控制火花间隙，而且致力于发展电源。人们开始使用真空管来提供直流电（DC）保证持续的脉冲时间，可以提高加工速度，减少电极损耗。但真空管无法负载足够大的电流，开关转换也不够快

4、，因此无法精准控制脉宽和间隙。,晶体管的发展解决了这个问题。晶体管固态装置能够提供高电流，而且开关转换速度之快远非真空管可比。人们大力发展使用晶体管的电路，使脉宽、间歇、电流密度，以及脉冲向电极的传输都可得到精确的空制。至此，电火花加工的基本系统完成了。而电火花加工业也开始蓬勃发展。,闪电启发,发明电火花应用工艺,振荡器,RC阻容张弛电路,侍服控制电路,真空管电路,晶体管电路,电火花加工的历程,电火花加工对传统加工的挑战 平动头、线切割加工、数控（CNC）加工，旋转主轴、自动换刀和自适应系统等技术代表了电火花加工从原先的 巫术转变为广为接受、发展迅速的技术。这些改革使电火花加工机操作简便，精确

5、度增加，表面光洁度得以改善。尽管在速度方面，它无法同传统的铣削、研磨媲美，但已经有了极大的提高。电火花加工的魅力还在于它可以实现无人管理操作。,最新型的自适应性控制是实现电火花加工无人化管理的关键。该装置能够监测火花间隙中的状态，避免直流拉弧。它可以自动检测到加工时的不稳定状态并加以调整，在电蚀开始前，调整火花间隙达到稳定状态。直流拉弧是由于蚀除下来的工件材料和电极的碎屑阻塞了火花间隙，由此产生直流电引起的。这种情况危害很大，因为它会损坏甚至彻底破坏电极和工件。现在我们可以完全避免直流拉弧，所以电火花机就可以长期无需人为管理了。,对众多设计师和制造工程师而言，电火花加工是一种理想的加工过程。许

6、多机械厂已经开始考虑用电火花加工取代传统加工方法，配合现有的铣床、磨床、获得更好的加工效果。电火花在加工硬质材料和其他难以加工的材料时表现最出色。人们能够使用这种没有接触的加工方法制造加工脆性零件和薄壁零件。,2.电极材料 由于技术的不断改善和发展，电火花加工各方面的竞争日趋激烈。20世纪60年代，人们开始仔细研究电极的材料，开展了大量实验寻找经济、易于加工、损耗率低的材料。,石墨是在60年代中期开始被用作电极材料，但那时它只占很小的市场份额。虽然当时的石墨十分廉价，加工方便，比大多数的金属都耐高温，并且损耗比普通金属要低，但是另一方面，它无法加工到精密尺寸，质量不均匀，而且由于石墨颗粒粒组成

7、方向不同，用于电极时导电等向性表现就不一至。,1964年，美国开发了一种新型石墨，消除了以上所有的问题。当时，并没有意识到这项发明将对电火花加工业的发展起到举足轻重的作用。随著现场实验的断续，新一代石墨的作用越来越明显，其对于电加工业贡献绝不亚于先前的固态电源、主轴伺服控制和其它发明。这项贡献为美国的电极材料市场带来了巨大的变革。在美国以前百分之八十的厂商使用的是金属，石墨的比例不到百分之二十。而到1984年底，情况恰好相反，这得归功于先进的石墨材料本身具备的优越性和电火花加工业的发展。,3.电火花机床 电火花加工的基本系统 在基本的活塞型电火花加工系统（下图）中，主轴头在伺服系统驱动下作精确

8、的上下运动。伺服系统由同电源连接的微处理器控制。电源的一极与工件相连，工件浸没于介质油中。油槽与油箱、油泵及过滤系统相连。油泵提供压力对加工面进行冲油，并使介质油流动；过滤器用于去除介质油中的杂质；而油箱用于提供和储存加工中使用和排出的介质油。电源的另一极与电极相连。,电火花加工的基本系统,电源向电极/工件系统提供直流脉冲。脉宽、间歇、电压和电流值均由手工设置。电火花机启动后，伺服微处理器若检测到放电间隙太大，无法进行电蚀，它将通知伺服机制降低主轴头。一旦火花产生，主轴头的下降运动就停止。这时，若火花间隙固定不变，电火花就不断蚀除工件表面。当蚀除的金属达到一定的程度，火花间隙变大时，微处理器也

9、能检测到这一情况，并通知伺服机制降低主轴头达到设置的间隙，继续进行电火花加工。,可平动的手动电火花加工机床 20世纪70年代平动系统开始发展。通过平动头，伺服系统能够按预置方式使电极侧向运动。这样，电极用于切削的不仅是其端面，而且是它的每个侧面。平动加工可以减少加工型腔所需的电极数量。也因此，用于粗加工的电极同样还可用于精加工。,电极的平动能够提高加工速度，改善表面光洁度，改善冲油条件，提高加工精度。但由于机床上平动的电极是无人控制的，所以火花间隙中的问题可能导致电极缩回，必须等到操作人员清理火花间隙，重新启动机器后才能继续工作。,平动头机头,平动头控制器,数控电火花加工机床 20世纪80年代

10、，电火花加工机床配备了电脑，用于编程控制整个加工过程。这些机器都是为实现无人化操作设计的。主轴头的三轴工作方式不再由操作者手工设置来控制，而被编入这些新电脑的程序，由它们控制。由于最新的自适应性电源能够监测火花间隙的情况并自动调整，所以可以重置或维持稳定的加工环境。一旦加工出现异常，间歇就会自动延长，使油泵和过滤器能够及时清除间隙内的杂质。,到了20世纪90年代，计算机控制系统能够对所有的加工参数进行控制。它可以自动调节电流强度、脉宽、间歇、伺服系统和其他设置，从而提高加工效率。同时，在精加工回路和平动加工控制方面也有了很大的进步。多轴向加工及电极或工件的移位和旋转均可以实现程序控制。,如今，

11、电极的损耗可以自动监测，机床的监测系统使电极的修整和加工方向的调整都无须操作者动手。机床可以自动更换电极，连续加工，用机械手装夹工件，电火花加工机床因此进入了一个全新的时代。,电火花加工业 最新的电火花机床是模拟技术精湛的操作者制成，它能在无人监控的情况下获得最佳的加工效果。这些巨大的进步使制造行业中越来越多的部门开始使用电火花机床（下图）。,二、放电过程原理,您知道吗？EDM加工靠什么去除工件上的材料？火花油的作用是什么？铜电极与石墨电极有什么不同？一样的火花位同时加工两个型腔快还是逐个加工快？电极为什么会损耗？,间隙内电火花加工状况,了解EDM加工中电极和工件间发生的加工情况对我们帮助非常

12、大，了解EDM加工的理论的基本知识有助于解决技术问题，有助于正确选择电极材料，有助于理解适合一项工作的材料为什么有时候在另一项工作中却差强人意的原因。了解EDM操作原理，有助于操作者提高工作效率，降低人为出错率。如果加工技术与操作技巧相结合，那么将会使你成为一个出色的EDM技师。,热电模型,虽然多年来建立了众多电火花加工理论，但大部分实践都支持热电模型。热电意味着热能和电能共同作用。电火花加工就是利用电极间隙脉冲放电产生局部瞬时高温（高达800012000），对金属材料进行蚀除（电蚀）的一种加工方法。,热电模型形成的过程,右图：九张图片逐步显示了单个电火花加工周期中发生的情况，说明了热电模型形

13、成的过程。,图解1：电压开始上升，带电电极慢慢靠近工件。电极与工件之间是绝缘油，即电火花加工中的介质油（火花油）。,众所周知，火花油（介质油）是良好的绝缘物，但是电压足够大时可以使它分解成带电离子，因此，在产生电火花前的高压空载电压设定越高，就越容易分解电离子。悬浮在火花油中的石墨微粒和金属微粒有助于电流的传导，这些微粒能够参与火花油的电离，直接携带电流，还可以促进火花油被电离击穿，随着带电离子的增多，火花油绝缘能力开始下降。,左图中：带电的电极受到火花油的绝缘作用，不至于把电传导到整个机身上。,图解二：随着电离（带电）粒子的增多，火花油的绝缘力下降。同时在电场最强的部分开始形成一条狭窄的通道

14、。电压达到峰点，但电流保持为零。,图解四：当电极靠近工件时，由于火花油绝缘力下降及电极周围都是电离子，电流开始传导向工件，并趋於上升，电压开始下降。,图解五：随着电流的增加，热量快速积聚，电压继续下降。热量使部分火花油、工件和电极气化，形成放电放电通道。,图解五：一个气泡试图向外膨胀，但由于离子受到强烈的电磁场作用，不断冲向放电通道。这股冲力抑制了气泡的膨胀。此时，电流不断增加，电压继续下降。,图解六：当脉冲将近结束时，电流和电压都呈稳定状态，气泡中的热量和压力达到最大值，一些金属被熔蚀。此刻，直接位于柱形放电通道下的金属层处于熔融状态，受到气泡的压力而原地不动。强烈的电流通过放电通道，其中充

15、满了金属、火花油和碳气化后的过热等离子体。,图解七：一进入间歇，电流和电压就降至零，温度骤然下降，导致气泡爆炸，熔融的金属被抛离工件表面。,图解八：新的火花油涌入型腔，冲走杂质，冷却工件表面。未被抛离的熔融金属凝固成重铸层。,图解九：被抛离的金属凝固成圆形小颗粒和电极上掉下来的碳屑一起分散在火花油中。没在破碎的气泡浮到油面。如果间歇不够长，那么杂质可能会集结起来，影响放电的稳定性。在这种情况下还可能会产生直流拉弧（二次放电），损坏电极和工件。,以上九张图示说明了单个电火花加工周期中发生的过程状态。一个电火花周期由脉冲和间歇构成。脉冲和间歇以时间微秒（s，一百万分之一秒）为单位（机床的设定亦会以

16、级数设置）。如下图示（以夏米尔EDM为例），它们的时间可以各在1.2至3200微秒（1至8级）内控制，每分钟最多可以循环25万次电火花周期，但在某一个指定的时刻内只有一个循环。一旦了解了这个循环周期，我们就能通过控制脉冲和间歇，让电火花加工为我们工作服务。,2、进入型腔内部的状态,在工件上进行熔蚀时会形成一个型腔。型腔越深，去除杂质越困难，电极和工件的冷却也越,困难，要使加工稳定进行，必须确保介质油冲过间隙，因此，冲油成了电火花加工过程中必要的组成部分。,成功的冲油可以清除放电间隙中熔蚀的工件微粒和损耗的电极微粒，让介质油顺利进入间隙。要维持稳定的加工，防止产生电弧，就必须做到以上两点。,友联

17、明辉,海尔,东江,清除微粒的效果由间隙内介质油的流量决定，而流量的大小由油槽内的涡流反映。理想的油压通常是3至5psi，事实上，冲油时压力太大会阻碍微粒从间隙中排出，而且间隙中的介质油也得不到更新。油压过高时还会增加电极损耗。,维持介质油容量和压力的平衡至关重要。进行粗加工时，放电间隙较大，因此为了达到较好的加工效果需要较大的流量和较小的压力。而进行精加工时，放电间隙减小，则需要较高的压力，并加速介质油的流动。,浸油是保证容量和压力的有力措施,冲油的三种基本方式分别为：压力冲油、抽油和侧面冲油。冲油方式的选择应根据具体加工情况而定。电极的形状和尺寸也会限制冲油方式的选择。,三种冲油方式,压力冲

18、油,抽油,侧面冲油,压力冲油 作为最常用的冲油方法，压力冲油使介质油在压力作用下强行通过电极中的冲油孔进入放电间隙，与微粒一道从型腔边缘流出。由于液体从电极中通过，所以这种方法有助于电极的冷却。另一种类似的方法是从工件上的小孔压入介质油。,二次放电和移动微粒的摩擦作用会磨损型腔侧壁，破坏表面光洁度。抽油法则可以避免这种缺陷。,二次放电 高温介质油沿著型腔侧壁流出放电间隙时能够造成大量热能的积聚。这些热能可以使型腔壁轻微膨胀。这时，沿著型腔壁移动的导电微粒会产生二次放电。由于放电总在电阻最小的地方产生，所以它可能在电极的侧面而非端面的间隙处放电。,二次放电造成的结果,抽油 这种方式恰好和压力冲油

19、相反。介质油和微粒是从电极或工件上的孔吸出放电间隙的杂质。这种方法可以减少二次放电，减轻侧壁磨损。，还可以降低压力引起排斥力，提高加工速度和精度。,侧面冲油 在这里可以使用喷嘴或软管将介质油注入放电间隙，使液体和微粒从另一面喷出。这是最不理想的冲油方式。如果冲油条件比较差，会使微粒聚集，造成直流拉弧和麻点。,利用电极的抬刀升起，保证足够的时间清除放电间隙可以改善这一状况。但这样做却降低了加工速度。,平动电极 平动电极能够简化冲油操作。由于较小的电极平动时，会使放电间隙的一边相对变宽，有利于介质油和微粒从型腔中排出。电极的平动同时还有助于介质油的更新。如果平动功能灵活的EDM机床应用平动加工，不

20、单简化了冲油操作，而且加工效率和质量也得到提高。当电极平动量大于冲油孔的半径时，工件型腔内便不会留下锥凸痕迹。,机械式排渣,利用机械快速升降性能，能有效地更新型腔内的火花油。,气泡 电火花产生的气泡集聚在盲孔中，可能像汽油机的气缸里发生的爆炸一样，会损伤电极和工件。如果气泡累积过多，还会产生火灾隐患（如下图）。,上图所示原为一块电极。未放出的气体一经电火 花点燃，会破坏有用的电极，造成火灾，甚至人员受伤。,虽然现在自动监视装置和介质油温控设置已大大降低了火灾的可能性，我们仍然必须牢记火花油是易然品。如果设计过程中预见到了气泡产生的可能性，就应采取措施将气泡排到表面。例如在电极上加排气孔或工件型

21、腔上保持通孔，而且还可以减除压力对放电稳定性的影响，提高加工速度。,电火花加工光洁度 电火花加工表面由无数次放电造成的微小蚀坑形成。每个电火花加工周期结束后，蚀坑的边缘又形成新的高点，使之成为下一个周期熔蚀的优先位置，于是不同的蚀坑最终融合在一起，构成电火花加工表面的随意性。由此得到的表面粗糙度是电火花加工在众多行业中倍受青睐的魅力所在之一。加工表面连成一片的蚀坑峰谷可用光洁度测量仪测定，通常用峰谷间算术平均值表示，单位是（m Ra）。,加工表面连成一片的蚀坑峰谷可用光洁度测量仪测定，通常用峰谷间算术平均值表示，单位是（m Ra）。,工件材料 电火花加工时改变的不仅是工件表面，还有它的次表面。

22、加工后的工件表面结构分为三层（如下图）。,电火花加工形成的三层层面。,电火花加工表面冲击层是由被抛出的熔融金属和少量电极微粒冲击而成。这一层很容易去除。下一层是硬质层（氧化层）。电火花加工实质上改变了硬质层的冶金结构和特性。在介质油的作用下，熔融金属迅速冷却，未被抛出去的熔融金属就凝固在型腔中形成了硬质层。这层硬而脆的氧化层会出现显微裂纹。如果这一层太厚，或者通过抛光无法变薄或去除，那么这块工件可能在有些使用条件下过早损坏。,最后一层是受热层或退火层。它只是受热，并没有熔化。硬质层和受热层的厚度由工件材料的散热能力和加工能量决定。不管如何，改变的金属层都会影响工件表面原来的属性。数控电火花机床

23、上的自动精加工电路（个别品牌机不一定俱备）能够有效减少硬质层的形成，但仍然无法消除受热层。,三、电火花加工控制,了解EDM加工参数进行加工控制：1、加工速度 2、电极损耗 3、表面粗糙度 4、加工精度,放电加工条件参数,放电加工时机床可以根据预先设定的条件来工作。这些条件组成主要由以下的工件条件参数构成：脉宽（On Time）、间歇（Off Time）、峰值电流（Peak Current）、间隙（GAP）、电压、极性、放电时间、起跳时间（高度）、跳速。其中有的参数可轻易而举地修改而不会对电火花产生物理变化，这些参数即为付参数。其它的参数就叫主参数，因为如果你改变其值，就会改变电火花，换句话说就

24、是间隙大小。,主参数：峰值电流、脉宽、电压。当某些机床俱备某些特殊功能时，会增加有一些功能性的加工条件参数，它们许是主参数或者是付参数。每个加工周期由脉宽和间歇组成，它们均以微秒为单位。由于电蚀在放电时才进行，所以脉宽及其频率至关重要。,脉宽（脉冲持续时间）金属蚀除量同脉冲能量成正比。后者由峰值电流和脉宽决定。脉宽越长，蚀除的金属材料越多，产生的蚀坑越深越宽，由此得到的工件表面比较粗糙。同时延长脉宽意味著更多的热能作用于工件并向下延展，这样势必造成更厚的硬质层，而氧化层也更深了。,脉宽过长会影响加工效率。如果超出对应于每个电极和工件组合的最佳脉宽时，加工速度（MRR）实际上是下降的。较宽的脉冲

25、可以使电极处于无损耗状态。但超过一定数值，再延长脉宽就会造成电极增长（负损耗），就像电镀一样。有研究表明最佳脉宽可使工件金属的熔化层达到最深，而且热量能够散发，不再熔化更多的金属，这时型腔底部的温度降至熔点以下。,间歇（脉冲中断时间）从一个循环到下一个循环开始，必须有足够长的间歇，这样才算完成一个周期。间歇会影响加工速度和稳定性。理论上而言，间歇越短，加工速度越快。但如果间歇过短，介质油就无法将杂质冲洗干净，本身也无法消除电离。由此造成下一次放电不稳定，循环变形，伺服系统自动回撤，与较长且稳定的间歇相比，反而会降低加工速度。,能量 电火花能量由电流强度、电压、脉宽三者共同决定。电流在脉冲持续时

26、间内，电流从零一直上升到设定值，即电流峰值。电压电流产生之前，放电间隙内的电压不断增加直到介质油中形成电离通道。,一旦电压产生了电离 通道，电流就开始增强，电压便降至预设工作值。电流在加工周期的有效脉宽时升至最高点,当一旦电流产生，电压便很快下降，并稳定在预设的工作间隙电压。该值决定了电极端面同工件之间放电间隙的宽度。电压值越高，放电间隙越宽，冲油条件就越好，加工也比较稳定。,极性 极性是指电极的极性，它决定了电流的方向。电极极性正负皆可。根据不同的加工情况，有时改变极性可以改善加工效果。通常，将石墨作为电极时，使用正极性损耗较少，使用负极性则加工速度较快。,加工深度：30mm正极性加工时间：

27、9：04（一粗一幼）负极性加工时间：2：32：22（一粗二幼）,石墨电极极性选择指南,上图表显示了2种电极材料的损耗率和金属蚀除率。左图中，两者均使用正极，所以加工速度一样，损耗不大。对于精加工而言，这是非常理想的。右图中，两者均使用负极，加工速度翻倍，损耗随之增加。这对电极损耗相对而言不重要的粗加工非常适合。,铜电极、石墨电极正负加工比较,正极加工,负极加工,2.基本操作参数,在操作中最基本的设置参数包括：极性、脉宽、间歇和峰值电流。脉宽、间歇和峰值电流还可以用占空比表示它们之间的相互作用。,占空比 占空比是脉宽占整个周期的百分比。通常，比率越高，加工效率越高。将脉宽除以整个周期时间（脉宽+

28、间歇）再乘以100就是占空比或效率的百分比。,频率 频率指一秒钟内电火花加工周期在放电间隙内循环的次数。频率越高，得到的表面光洁度越好，因为频率变快，脉宽就变短（如下图，这样蚀除的金属少，形成的蚀坑小，而且热能对工件产生的破坏小，因此加工后的表面更光滑。,使用不同的频率得到的工件表面光洁度不同。,粗加工通常使用低频率。较长的脉宽能蚀除较多的金属，形成较深较宽的蚀坑。但会有更多的热能作用于工件，使硬质层加厚，氧化层更深。频率以千赫（KHz）为单位，用1000除以一个周期的时间，其中周期的时间以微秒为单位。,平均电流 峰值电流是电源产生的脉冲所能达到的最大电流值。平均电流是整个周期火花间隙内电流的

29、平均值，该值在加工过程中显示在电火花加工机床的电流表上。理论上说，平均电流可以通过占空比和峰值电流的乘积得出。它是衡量加工效率的指标之一。平均电流（A）=占空比（%）峰值电流（IP）,3.利用电火能量进行加工,金属的蚀除在放电时间内进行。如果峰值电流和脉宽固定，即使平均电流由于间歇的改变而改变，电火花能量也保持恒定。因此间歇的改变不会影响金属的蚀除量和表面光洁度。,改变间歇会影响频率，从而改变加工速度。而表面光洁度只取决于脉宽和峰值电流两个参数。,下例中使用的是恒定的50微秒脉宽和15安培峰值电流，占空比为50%，间歇为50微秒。占空比降为33%时（间歇100微秒），因为间歇延长了，金属蚀除速

30、度显著下降。此时，将间歇减半，占空比达到67%，加工速度明显提高。,上述三种占空比所蚀除的金属量没有多大改变（因电流和脉宽不变），所以三者加工后的表面光洁度差异很小。我们还必须注意，当占空比较高时，电极的损耗，特别是端面损耗（EW）降到了很小的程度。,过切削（间隙）电火花加工的型腔总是比电极宽。两者的差异称之为过切削（火花间隙）。过切削（火花间隙）随著电流强度和脉宽的增加而变宽。这两个参数直接影响过切削（火花间隙）的宽度和表面光洁度。为了正确加工电极，必须明确过切削的数值（火花位）。多数机床制造商会提供精确的数据。,工件与电极不直接接触。电极总是比型腔小，这样才能留出火花间隙,火花间隙是EDM

31、电火花加工的一个典型的特性，电极的“工件范围”等于它自身的半径加上间隙。,设想电极相对于工件处于静止状态，并且电极和工件保持合理的距离。当打开放电电源时，电极和工件之间将产生火花，从而出现腐蚀痕槽，并随时间不断地加深。一定时间后，腐蚀痕槽的深度不再加深，因为电极与工件之间的距离太大而不能产生火花。最大的工作距离（称为渐进间隙）处在火花可能变为零的地方。,实际上，根据所进行的操作和所设置的参数不同，间隙可在1mm-1%mm之间变化。但是根据加工类型间隙可分为以下几种：静态间隙侧边与前沿间隙轨迹间隙（动态间隙）极限间隙（粗加工）最终间隙（精加工）,静态间隙 当电极不运动时所测量的间隙 侧边与前沿间

32、隙 相对于电极切入轴，在垂直方向上电极前沿的测量间隙。当切入加工时，只有电极底部在工作，而侧边没有工作（静态）。侧边间隙为渐近间隙，而前沿间隙为动态间隙。根据经验，前沿间隙要比侧边间隙小。,轨迹间隙（动态）轨迹加工属于电极前沿和侧边同时要作的一种方式。在这种情况下，电极的各个面均为动态工作面。,轨迹间隙（动态）,极限间隙（粗加工）该间隙定义为加工时电极与放电痕纹根部（火花纹底）之间的距离。电极的尺寸减量（火花位）正是由此间隙决定的。,最终间隙（精加工）该间隙为加工时，电极与放电痕纹顶部间的距离。最终间隙也被称为检测间隙，因为这种类型间隙用于检查工件的表面精度和最终尺寸。最终间隙、极限间隙也可以

33、用于侧边、前沿和轨迹间隙，可以称之极限轨迹间隙或最终侧边间隙。,四、加工实例 EDM使用者的职责是控制加工参数，达到预期效果。改变脉宽和（或）间歇会改变占空比和频率，再加上改变峰值电流，则加工速度、电极损耗和表面粗糙度。,例1基本加工 本例为基本切削。一个周期的时间为100微秒，其中脉宽为40微秒，间歇为60微秒。峰值电流为50安培。从以上数据可得出占空比和频率。,计算占空比的公式如下：,例1的加工参数及一个周期内对工件产生的作用。,计算频率公式如下：,现状使用40%的占空比和10千赫的频率将得到一定的表面光洁度和加工速度。实际结果加工速度（MRR）=0.8in3/hr电极损耗率(EW)=2.

34、5%表面光洁度(SF)=400inRa,例2改变频率 本例中的占空比保持不变，脉宽和间歇减半。现在脉宽为20微秒，间歇为30微秒。峰值电流仍为50安培。占空比还是40%，但是频率从原来的10千赫增至20千赫。,现状峰值电流虽然不变，但脉宽减半使金属蚀除量相应减少。由于相同时间内（100微秒）完成了两个周期，所以加工速度不变。而金属蚀除量与每次放电量成正比。,左、右图分别为例二的加工参数以及一个周期和两个周期内对工件产生的作用。,预期效果表面光洁度改善。虽然现在每次只有一半的金属被蚀除，但是频率加快了一倍，所以加工速度不变，消耗的能量也不变。实际结果 加工速度（MRR）=0.7 in3/hr 电

35、极损耗率（EW）=6.3%表面光洁度（SF）=300inRa,例3改变占空比 本例脉宽恢复到40微秒，间歇减少10微秒。这样，占空比上升至80%，频率保持在20千赫。在例2中，改变频率改善了光面光洁度；而本例得到的结果却与之大相迳庭。,左、右图分别为例三的加工参数以及一个周期和两个周期内对工件产生的作用。,现状每次放电的能量和金属蚀除量保持不变。最大的变化就是缩短了间歇，使放电次数在同样时间内达到原来的两倍。,预期效果表面光洁度相对不变，加工速度翻倍。关键在于占空比的改变。占空比和频率相配合能更全面地演绎电加工的特性。在频率固定的情况下，占空比从1%到98%的改变将使加工结果产生巨大的变化。,

36、实际结果加工速度（MRR）=1.2in3/hr电极损耗率（FW）=1.4%表面光洁度（SF）=430inRa,例4改变峰值电流 通过控制脉宽和间歇可以改变表面光洁度和加工速度。以上例子中唯一保持恒定的是峰值电流。其实改变峰值电流同样可以影响加工效果。本例中使用最初的参数：脉宽40微秒、间歇60 微秒、占空比40%、频率10千赫。峰值电流原为50安培，现在改为25安培。,例四的加工参数及一个周期内对工件产生的作用。,现状峰值电流减半，火花能量相应减半。预期效果加工速度减慢，表面光洁度改善。实际结果：加工速度（MRR）=0.28in3/hr 电极损耗率（EW）=2.5%表面光洁度（SF）=350i

37、nRa,小结 以上加工实例的结果和数据表明了由电流强度、脉宽和频率控制的加工速度、表面光洁度以及电极损耗之间关系。例1这是我们的基准参照实验。参数设置为脉宽40微秒、间歇60微秒、峰值电流50安培。占空比为40%，频率为10千赫。例2本加工实例改变频率了。参数设置分别为脉宽20微秒、间歇60微秒、峰值电流50安培。占空比保持在40%，频率增加到20千赫。结果改善了表面光洁度，但加工速度几乎不变。电极损耗由于脉宽变短而增加。,例3本加工实例改变了占空比。参数设置分别为脉宽40微秒、间歇10微秒、峰值电流50安培。占空比提高到80%，频率保持在20千赫。结果加工速度提高了，表面光洁度稍有下降，电极几乎无损耗。例4本加工实例改变了峰值电流。参数设置分别为脉宽40微秒、间歇60微秒、峰值电流降为25安培。占空比为40%，频率为10千赫。结果改善了表面光洁度，加工速度大大下降，电极损耗稍有增加。,所有加工实例比较。,