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火花机简介(简称EDM,全称Electrical Discharge Machining)
一种机械加工设备,主要用于电火花加工。广泛应用在各种金属模具、机械设备的制造中。
电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。
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火花机的发展过程 1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50年代初,改进为电阻-电感-电容等回路。同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗降低。
随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代中期,出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的可调范围。
到70年代,出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面,从最初简单地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到利用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。
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火花机加工原理 进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属的蚀除量,甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。电火花机是一种自激放电,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。 电火花的加工 按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征,可将电火花加工方式分为五类:利用成型工具电极,相对工件作简单进给运动的电火花成形加工;利用轴向移动的金属丝作工具电极,工件按所需形状和尺寸作轨迹运动,以切割导电材料的电火花线切割加工;利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极,进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工;小孔加工、刻英表面合金化、表面强化等其他种类的加工。电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件;加工时无切削力;不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷;工具电极材料无须比工件材料硬;直接使用电能加工,便于实现自动化;加工后表面产生变质层,在某些应用中须进一步去除;工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。
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电火花加工的主要作用 火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件;加工各种硬、脆材料,如硬质合金和淬火钢等;加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具。
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火花机的种类 1、镜面火花机,是一种可以加工出镜面效果的火花机,是当今最好的火花机,,加工出来的模具不用省模,可以直接用于生产当中,节省了人工,提高了效率,而且,镜面火花机的精度高,犹其在精密模具的应用当中优势明显。镜面火花机成本高,进口镜面火花机少则七,八十万,高则上百万,我国最近几年也引进了镜面火花机,都是与国外镜面火花机生产厂家合资生产。
2.、塑胶模具放电加工机,也就是我们比较常见的火花机,主要用于塑胶模具的放电加工,在我国比较常见,价格便宜,应用广泛,均价不超过十万。 3、细孔放电机,也是电火花的一种,它的主要用途用于打孔加工,就是在模具上打个孔。
4、另外还有一些专用机,如专打石墨的,专打钨钢的.
5、ZNC火花机,Z 轴数控,X轴及Y轴手动,是较为实用型的火花机
6、CNC火花机,XYZ 三轴数控。CNC火花机具有自动靠模、自动寻心、自动编程、G码编程、三轴联动放电等诸多功能。
火花机保养
一 每日保养
火花机工作台面保持干净,如不当易引起台面生锈。
油泵压力确认是否正常。
设备外观保持整洁。
二 每周保养
手压式注油器注油,每次压3次。
检查手压式注油器油量。
三 每月保养
火花机各导轨注黄油。
检查磁盘精度。(以千分表测平面度是否正确)
四 每季保养
检查火花机水平是否正常。(以水平仪测工作台面水平是否正确)
检查火花机三轴精度。(以节矩规测行程是否正确)
五 每年保养
1 检查并清理火花机油箱。
2 检查并更换火花机Z轴润滑油。(具体请洽群基服务部)
检查并清理电柜。(具体请洽群基服务部)
六 备注
关于放火花油:因于使用频率、熔蚀量等相关。建议每半年检查一次,依实际状况确认是否更换。
关于滤沁:因于使用频率、熔蚀量等相关。建议每季检查一次,依实际状况确认是否更换。
关于滤棉:因于使用频率、熔蚀量等相关。建议每季检查一次,依实际状况确认是否更换。
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火花机未来的发展方向 火花机精密化
电火花机加工的核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。通过采用一些先进加工技术,可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。因此电火花机全面推动已有数控加工技术的进一步发展,不断提高模具加工精度。
火花机智能化 火花机采用了智能控制技术。电火花机的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。在线自动监测、调整加工过程,实现加工过程的最优化控制。模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态,在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件。
火花机自动化
火花机在配有电极库和标准电极夹具的情况下,只要在加工前将电极装入刀库,编制好加工程序,整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转,几乎无需人工操作。机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。火花机具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。自动操作过程不需人工干预,可以提高加工精度、效率。
火花机高效化
火花机在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域,都要求将大面积工件的放电时间大幅缩短,同时又要降低粗糙度。使放电后不必再进行手工抛光处理。这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦,同时提升了模具品质,使用火花机粉末加工型可达到要求。
电火花加工最新技术进展
放电堆积造型
毛利尚武教授、斋藤让针错身失长男教授和三菱电有笔极名古屋制作所合作,在进行液景衣交很又虽中电火花放电表面改性处理时,在S45C钢上成功地堆积除WC厚膜(层),并进行了将电火花堆积和电火花去除加工相组合对工件进行修复的试验。毛利尚武教授还用钨电极(Φ0.1mm)成功地进行了电火花堆积。日本名古屋工业大学早川伸哉波士等,通过汽研下厂等另示你型计算钢打钢时正极和负极的温度分布,经选择合适的电参数,使得工具电极的放电温度超过器材料的沸点,工件电极的虽前温度在材料熔点和沸点之间,在元只守风空气中进行了电火花堆积造型试验。用此法在气体中电火花附着堆积出直径约140μm,高2.2mm的微细圆柱,工件和电极都是S45C钢,电极直径0.1mm,放电电流2.5A,脉冲宽度5μm,工件接脉冲电源负极,加工时间吸只盐6.3h。
气体中放电电律溶居火花加工
日本东京农工大学国枝正典教授开展了气体中放电电火花加工和气体中线切割加工的研究。该方法使用管状电极中喷出,在角关更还状盐七工件与电极间隙形成绝缘介质,从而取代绝缘工作液进行电火花加工。此方法加工没前们二季向客止儿有火灾隐患,不污染环境,电极损耗率非常低,放电加工时的爱模密迫神溶传反作用小,有利于微细加工,选择合适的气体,可使加工表面在凝固层(点价白层)非常薄。富山地方大学岩井等人还利用压缩空气作介质代替验每特丰则液体介质,通过放电修形、修锐金属基金刚石砂轮。结果表明,经过这样处理后的砂轮磨削性能同传统的修形方法几乎相同。这种方法可以钱检线展排越修出曲线轮廓。
钛合金表面电火花放电着色
日轮参华情小刑垂景历局本大阪府立产业技术综合研究所的增井清德和难久开展了钛合金线切割放电着色和钛合金电火刻十伤线井首光府州花放电着色的研究。情刑营部后短线切割着色使用单向脉冲电源,工件接脉冲电源正极,工具电极丝接脉冲电源的负极,工作液为去离子水,电阻率为(1~20)×104Ω.cm。其着色原理是利用线切割的放电作用,在钛合金形成透明的氧化钛膜,由于光的干涉,不同厚度的氧化钛膜将得到不同颜色的干涉光,通过控制氧化钛膜的厚度就可进行不同的颜色着色。
反复拷贝法微细电极电火花加工
日本松下电气与东京大学增泽隆久教授合作开发生产GMG-ED82W型超微细电火花加工机床后,为解决高密度、大深径比、复杂形状微细孔、微细轴、销、冲头等的的加工问题,松下电气生产技术研究所的正本健、和田纪彦开发了先用WEDG加工法加工微细电极,然后用该微细电极加工出具有多孔的中间电极,在用中加电极加工除具有多个微细轴形状的工作电极。用这样的电极可以一次加工出多个小孔。姑且将其称为发反拷贝法微细电极电火花加工方法,即μEDMN 加工法,其中μ代表微细,EDM代表电火花加工,n带便反复次数,即反复多次微细电火花加工。例如n=1,用WEDG加工法加工简单的圆柱微细电极;n=2,用生产的微细圆柱电极在薄板上加工多个微细孔;n=3,用薄板中间电极在大的圆柱棒或块状工件上加工出一体化的具有多个微细轴的工作电极,也可作为销或冲头等工具;n=4,用上述工作电极进行多孔同时加工。在n>2后,为了实现稳定电火花放电加工,在进给方向上要对间隙加上振幅数μm,频率为数+Hz的微振动。又如,用此方法在STAVAX不锈钢上加工了直径100μm、长度400μm和直径50μm、长度100μm公400个锥度2度的微细圆锥柱。
电火花加工放电位置可控形的研究
日本东京农工大国枝正典等人,在研究电火花加工放电位置检测技术原理的基础上,进行了放电位置的可控形研究。其试验原理基于对放电等效电路的分析,认为由于分布电感的存在,如果施加一个足够陡峭的高电压,则仅进点附近的电压较其它远离进电处的高压升高的快一些。也就是说,可以在纳秒数量级内获得优先击穿的几率。经过较为系统的实验研究,它们还发现,施加的高电压上升速度较快,控制效果也就越好;电极和工件中的分布电感越大,控制效果越好;最佳的高压机理放电延迟时间为略短于普通放电延迟时间。在线切割机床上的试验表明:在施加高电压的进展块附近的放电概率高于另一端。
这一研究进展对于电火花加工的过程控制可能带来非常深刻的影响,很有可能将过去被动的控制策略变成为主动控制策略,从而不必依赖延长放电停歇时间来保证间隙消电力,避免放电集中导致的拉弧等有害放电。这样不仅保证加工更加稳定。而且可以大幅度提高加工效率。