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火花机
阅读:12542时间:2011-07-14 15:23:43

  火花机(EDM),英文全称为Electrical Discharge Machining,又名电脉冲、电火花、电火花成型机。它是一种用于放电加工的机械特殊加工设备,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,广泛应用在各种金属模具、机械设备的制造中。

发展

  一、火花机的发展

  火花机自1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明火花机加工,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。

  二、火花机的发展趋向

  火花机的发展是一直持续着的,其具体发展趋向主要有智能化、精密化、高效化、自动化这几方面。具体如下:

  1)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的加工条件。

  2)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。

  3)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。

  4)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。

特性

  1、友好人机界面,全中文显示操作;

  2、只需输入电流和深度;

  3、每组99段加工参数编程,使模具加工由粗→中→精一次完成;

  4、丰富的工艺专家库和成熟的加工策略,可按照用户要求,自动生成粗、精加工程式,令加工操作更加简单;

  5、完善的液位、液温、感光保护,配备自动灭火器,确保机床安全加工;

  6、增加等能量脉冲控制,放电能量控制精确,适合精细、复杂零件加工;

  7、电极不麻面保证电路;

  8、超细加工电路;

  9、大电流自适应电路;

  10、双段式排渣功能;

  11、独特的深孔加工;

  12、大屏幕加工状态切换;

  13、三轴高精密光栅尺;

  14、精密滚珠丝杠;

  15、三洋伺服电机;

  16、结构刚强,高稳定性。

工作原理

  火花机加工时,其具体加工过程及原理分析如下:

  首先,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。

  (原理分析: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。)

  其次,当火花机在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹时,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。

  (原理分析: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,形成小凹坑痕迹。)

  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。

  (原理分析: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,便加工出与工具电极形状相对应的形状来。

  (原理分析: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。)

  值得注意的是:

  1、工作电极: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。

  2、工作液: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。

  火花机是一种自激放电,其特点如下: 火花机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。

频率对影响

  频率对火花机的电极损耗的影响很大,频率越高其电极损耗肯定也会越大。因为放电周期越多引弧的次数也会越多,而引弧时的电极损耗是的。

  频率对火花机加工的表面光洁度有很大的影响,频率越高其光洁度也就越好,因为放电的次数将几何倍増加,单位面积内的放电坑密度也大大增加,自然表面光洁度会有很好的表现。同理,反之低频放电则会降低表面光洁度。

  关与加工速度请参照占空比计算方式:占空比=ontime/(offtime+ontime)×100%

  以此方式计算的结果来判断加工速是否会有差异,占空比数值大加工速度越快。

  其中,高频放电是指在单位时间秒内ontime及offtime设定的数值较小,既在单位时间秒内重复的次数(频率)也就较多;反之则为低频放电。

保养常识

  根据电火花机加工要求选择冲液、抽液方式,因此需要合理设置工作液压力及严格控制高度。所以要定期检查工作液过滤器的滤芯,如果出现堵塞时要及时更换,以确保工作液的清洁度。同时要定期检查润滑油是否充足,管路有无堵塞,对于采用易燃类型的工作液,使用时一定要注意防火。以下是几点关于火花机的保养常识:

  1、定期擦拭机床的外表;

  2、定期检查电器柜以及电器柜进出线处是否有粉尘,是否有粉尘,有则请将擦之;

  3、定期检查电器柜内强电盘、伺服单元、主轴单元是否有浮尘,有则在断电的情况下清除;

  4、定期检查检查主轴风扇是否旋转,是否有杂物,有则清除,以免影响主轴运转;

  5、建立相关方面的保养报表之类的统计方式,进行定期的审核,确认是否有保养。

技术参数

  火花机的技术参数以群基火花机CR5/CJ340为例,其具体内容如下:

  XYZ行程:400mm×300mm×220mm

  机头行程:220mm

  工作台面:650mm×320mm

  油槽内径:920mm×570mm×360mm

  油箱容量:310litre

  电极重量:50kg

  工件重量:900kg

  电流:50A

  加工速度:480 mm/min

  表面粗糙度:0.2um

  最小损耗:0.3%

  机器尺寸:1200mm×1300mm×2150mm

  机器总重:1500kg      群基电火花

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