第5章模具电加工技术电火花加工（ElectricalDischargeMachining）是利用电腐蚀原理，对工件进行加工的一种工艺方法。它既可以加工一般材料的工件，也可以加工用传统的切削方法难于加工的各种高熔点、高硬度、高强度、高韧性的金属材料及精度要求高的工件，因此特别适合模具零件的加工。电火花加工形式很多，其中以电火花成形加工（简称电火花加工）和电火花线切割加工（WireCutEDM，简称WEDM）应用最为广泛。电火花成形加工主要用于形状复杂的型腔、凸模、凹模的加工，电火花线切割加工主要用于冲模、挤压模的加工。5.1电火花加工的基本原理与特点5.1.1电火花加工的基本原理研究结果表明，要想利用火花放电产生的电蚀现象对工件进行加工，必须具备以下基本条件。5.1.1电火花加工的基本原理如图5-1所示:电压脉冲的持续时间ti称为脉冲宽度（单位为μs），在精加工时要选用较小的脉冲宽度，以提高加工精度和表面质量；在粗加工时应选用较大的脉冲宽度，以保证加工速度，但是不能过大，一般应小于10s~30s。这样可以使每一个放点局限在很小的范围内，使放电产生的热量来不及传导和扩散到加工表面以外的部位，防止将工件表面烧伤而无法加工。两个电压脉冲之间的间隔时间t0称为脉冲间隙（单位为μs），脉冲间隙的大小也应合理选用，如果间隔时间过短，会使绝缘介质来不及恢复绝缘状态，容易产生电弧放电，烧伤工件和工具；脉冲间隔时间过长，又会降低加工生产率。一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间T称为脉冲周期（单位为μs），显然T=ti+t0。2.脉冲放电要有足够的能量，也就是说放电通道要有很大的电流密度（一般为105A/cm2~106A/cm2）。这样可以保证在火花放电时产生较高的温度将工件表面的金属融化或气化，以达到加工的目的。3.保证有合理的放电间隙。放电间隙指利用火花放电进行加工时工具表面和工件表面之间的距离，用S表示。放电间隙的大小与加工电压、加工介质等因素有关，一般在几微米到几百微米之间合理选用。间隙过大，会使工作电压不能击穿绝缘介质；而间隙过小，易形成短路，都将导致电极间电流为零，不能产生火花放电，从而不能对工件进行加工。4.火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。绝缘介质的作用有4点：一是在达到要求的击穿电压之前，应保持电学上的非导电性，即起到绝缘作用；二是在达到击穿电压后，绝缘介质要尽可能地压缩放电通道的横截面积，从而提高单位面积上的电流强度；三是在放电完成后，迅速熄灭火花，使火花间隙消除电离从而恢复绝缘；四是要求介质具有较好的冷却作用，并将电蚀产物从放电间隙中带走。目前大多数电火花机床均采用煤油作为工作液。但是对大型复杂零件的加工时，功率较大，可能引起煤油着火，这时可以采用燃点较高的机油或者是煤油与机油混合物等作为工作液。另外，新开发的水基工作液也逐渐应用在电火花加工中，这种工作液可使粗加工效率大幅度提高，并且降低了因加工功率大而引起着火的隐患。图5-2电火花加工原理图1-脉冲电源2-工件3-自动进给调节装置4-工具5-工作液6-过滤器7-工作液泵电火花加工原理如图5-2所示。脉冲电源1的两个输出端分别与工件2和工具4连接。自动进给装置3（此处为液压缸及活塞）使工件与工具之间经常保持一个很小的放电间隙，当加在两极间的脉冲电压足够大时，便使两极间隙最小处或绝缘强度最低处的介质被击穿，在该处形成火花放电，瞬时达到高温使工具和工件表面都蚀掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑，如图5-3（a）所示，表示单个脉冲放电后的电极表面。脉冲放电结束后，经过一段时间间隔（即脉冲间隔t0），使工作液恢复绝缘并清除电蚀产物后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会使两极间隙最小处或绝缘强度最低处的介质被击穿，从而又形成小凹坑。这样随着相当高的频率，连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，从而保持一定的放电间隙，就可将工具端面和横截面的形状复制在工件上，加工出所需形状的零件，整个加工表面将由无数个小凹坑所形成。图5-3（b）所示为多次脉冲放电后的电极表面。5.1.2电火花加工的特点2.电火花加工的不足⑴只能对导电材料进行加工。通过电火花加工原理的分析，我们可以看出，电火花加工所用的工具和工件必须是导体，所以塑料、陶瓷等绝缘的非导体材料不能用电火花进行加工。⑵加工精度受到电极损耗的限制。由于加工过程中，工具电极同样会受到电、热的作用而被蚀除，特别是在尖角和底面部分，蚀除量较大，又造成了电极损耗不均匀的现象，所以电火花加工的精度受到限制。⑶加工速度慢。由于火花放电时产生的热量只局限在电极表面，而且又很快被介质冷却，所以加工速度要比机械加工慢。⑷最小圆角半径受到放电间隙的限制。虽然电火花加工具有一定的局限性，但与传统的切削加工