一  电火花加工原理:

     电火花加工的原理是基于工具电极和工件脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除金属,对工件进行尺寸加工,以达到工件尺寸形状、表面质量等预定的要求。

    电火花加工是直接利用电能和热能对工件进行无接触加工,所以适应范围极广,对于一些机械难以加工的高硬度、高强度、高脆性、高黏度、半导体等新材料,诸如导电陶瓷、聚晶金刚石、硬质合金等等,只要有良好的导电性均可进行放电加工。

     要把有害的火花放电转变为实用的电加工技术必须具备以下几点:

1  脉冲电源:

        使火花放电为瞬时的脉冲性放电,并在延续一段时间后,停歇一段时间。这样才能使放电所产生的热量来不及扩散到其余部分,把每一次的放电点控制在很小的范围内,每一个脉冲在工件上电蚀出一个小坑。否则放电将形成持续电弧,放电点大面积发热融化、烧伤,无法对工件进行尺寸加工。所谓脉冲电源,实际上就是一种电气装置,它能发出具有足够能量的脉冲来。

2  伺服跟进系统:

        工具电极和被加工表面之间要保持一定的放电距离(放电间隙),这一距离随加工条件而订,通常为几微米到几百微米。如果间隙过大,极间电压不能击穿极间介质,因而不会产生火花放电;如果间隙过小,造成放电通道过小,产生烧伤甚至拉弧。因此,在电火花加工过程中,必须具有工具电极自动进给和调节装置。

3  工作液:

        工作液的作用是使火花放电在有一定绝缘性能的液体介质中进行,如煤油、火花加工液等。以有利于产生脉冲性的火花放电并带走放电时产生的热量和电蚀物。

    脉冲电源的好坏及伺服系统的优劣直接影响加工的效率、损耗等各种加工指标。

二  电火花加工机理

        电火花放电时,电极表面的金属材料是怎样被蚀除下来的,这一微观的物理过程也就是电火花加工的物理本质,或称机理。电火花电蚀的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。这一过程大致可分为四个连续阶段:极间介质的电离、击穿、形成放电通道;介质热分解、电极材料融化、汽化膨胀;电极材料的抛出;极间介质的消电离。

1  极间介质的电离、击穿形成放电通道

当脉冲电压施加于电极与工件表面之间时,两电极之间立即形成一个电场。电场强度 与电压成正比,与距离成反比。随着电压升高或极间距离的减小,极间电场强度 也随着增大。电场强度增加到一定值时,极间介质形成电离,介质被击穿,而电阻率迅速下降,形成放通道。
2  介质热分解、电极材料融化、汽化膨胀。

      极间介质一旦被电离、击穿形放电通道,脉冲电源使通道中的电子高速奔向正极,正离子奔向负极。电能变成动能、动能变成热能。于是通道内正极和负极表面分别形成细圆柱状的瞬时热源。达到很高的温度。高温将介质热裂分解汽化为多种气体和游离碳黑膜等,同时也使金属材料溶化甚至沸腾汽化。这些汽化的工作液和金属蒸汽瞬时体积猛、增爆炸。将蚀除物抛出。

3   极间介质的消电离

      随着脉冲的结束。脉冲电流也迅速降为零,间隙介质消电离,恢复原来的绝缘强度以及降低电极表面温度等。两脉冲之间要有足够的脉冲间隔时间,让介质充分消电离。脉冲间隔的选择不仅要考虑本身消电离所需的时间,还要考虑电蚀物排离放电区域的难易程度。在加工过程中产生的电蚀物如果来不及排除、扩散出去,就会改变间隙介质的成分,降低绝缘强度。火花放电产生的热量如果不及时排除,带电粒子自由能不降低,将大大减少复合的几率,使消电离不充分。不利于放电点的分散和转移。