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機械制造基礎之特種加工-文庫吧

2024-09-29 16:38 本頁面


【正文】 2)加工的基本原理 當工具電極 ( 簡稱工具 ) 與工件電極 ( 簡稱工件 ) 在絕緣液體中靠近時 , 極間電壓將在兩極間 “ 相對最靠近點 ” 電離擊穿 , 形成脈沖放電。在放電通道中瞬時產生大量的熱能 , 使金屬局部熔化甚至氣化 , 并在放電爆炸力的作用下 , 把熔化的金屬拋出去 , 達到蝕除金屬的目的。 16 ( 3) 電火花加工原理圖 直流電源經變阻器 R 向電容器 C 充電儲能 , 當電容器儲電至某千極限電壓時 , 液體介質被擊穿 , 電流則通過工具 ( 陰極 ) 和工件 ( 陽極 ) 之間的一定間隙 , 以火花放電的形式驟然接通。隨后 , 電極間電壓驟降 , 火花通道熄滅 , 電源又重新向電容器充電儲能。 依次循環(huán) , 構成電火花加工的脈沖放電。 由于放電的結果 , 在工件上形成與工具截形相同的精確型孔 。而工具仍保持原來的截面形狀。 17 ② 間隙自動調節(jié)器 :自動調節(jié)極間距離和工具電極的進給速度 , 維持一定的放電間隙 , 使脈沖放電正常進行。 ( 4) 電火花加工機床簡介如圖所示 , 電火花加工機床一般由以下 四大部分組成 : ① 脈沖電源 :是放電蝕除的供能裝置 , 產生所需要的重復脈沖 , 加在工件電極與工具電極上 , 形成脈沖放電。每次放電延續(xù)時間( 1010 ) 7 3 ③ 機床本體 用來實現工件和工具電極的裝夾固定 , 以及調整其相對位置精度等的機械系統。 ④ 工作液 及其 循環(huán)過濾系統 放電必須是在一定的絕緣強度( 1010)的液體介質中進行,多用煤油、礦物油 皂化水或去離子水。還可排除電蝕產物及冷卻電極和工件。 3 7 18 ( 5)電火花加工的特點 (1)可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導電材料。 (2)加工時無明顯的機械力,故適用于低剛度工件和微細結構的加工。由于可以簡單地將工具電極的形狀復制在工件上,再加上數控技術的運用,因此特別適用于復雜的型孔和型腔加工。甚至可以使用簡單的工具電極加工出復雜形狀的零件。 (3)脈沖參數可根據需要進行調節(jié),因而可以在同一臺機床上進行粗加工、半精加工和精加工。 (4)在一般情況下生產效率低于切削加工。為了提高生產率,常采用切削加工進行粗加工,再進行電火花加工。目前電火花高速小孔加工的生產率已明顯高于鉆頭鉆孔。 (5)放電過程有部分能量消耗在工具電極上,從而導致電極損耗,影響成形精度。 19 電火花加工的應用 ? 按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同,電火花加工主要分為: 電火花成形加工 、電火花線切割 加工、 電火花表面強 化等。 ( 1)電火花成形加工 ? 電火花成形加工是通過工具電極相對于工件作進給運動,將工件電極的形狀和尺寸復制在工件上,從而加工出所需要的零件,如圖 所示。 20 ? 電火花成形加工主要用于加工各類熱鍛模,壓鑄模、擠壓模,塑料模和膠木模的型腔。這類型腔多為盲孔,內形復雜,各處深淺不同,加工較為因難。為了便于排除加工產物和冷卻,以提高加工的穩(wěn)定性,有時在工具電極中間開有沖油孔。 ? 電火花成形加工還可以用于加工型孔 (圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔 ),曲線孔 (彎孔、螺旋孔 )、小孔和微孔,如圖所示。 21 ? 近年來,在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工,解決了小孔加工中電極截面小,易變形,孔的深徑比大,排屑困難等問題,取得了良好的社會經濟效益。加工時,一般采用管狀電極,內通以高壓工作液。工具電極在回轉的同時作軸向進給運動如圖。這種方式適合于 — 3 mm的小孔。其加工速度可遠遠高于小直徑麻花鉆頭鉆孔,而且避免了小直徑鉆頭容易折斷的問題。 這種方法還可以用于在斜面和曲面上打孔,且孔的尺寸精度和形狀精度較高。 22 ? 2. 電火花線切割加工 ? 電火花線切割加工是利用移動的細金屬絲作工具電極,按預定的軌跡進行脈沖放電切割。 ? 電火花線切割按線電極移動的速度大小可分為 高速走絲線切割 和低 速走絲線切割 。我國普遍采用高速走絲線切割。近年還在發(fā)展低速走絲線切割。 ( 1)高速走絲時,線電極是直徑為 高強度鉬絲;鉬絲往復運動的速度為 8— 10m/ s。 ( 2)低速走絲時,多采用鋼絲,線電極以小于0. 2 m/ s的速度作單方向低速移動。 23 ( 3)電火花線切割的原理 如圖所示,工作時,脈沖電源的一極接工件,另一極接纏繞金屬絲的儲絲筒。如果切割圖示的內封閉結構零件,電極絲須先穿過工件上預加工的工藝小孔,再經導輪由儲絲筒帶動作正,反向的往復移動。工作臺在水平面兩個坐標方向按各自預定的控制程序,根據放電間隙狀態(tài)作伺服進給移動,合成各種曲線軌跡,把工件切割成形。與此同時,工作液不斷噴注在工件與鉬絲之間,起絕緣、冷卻和沖走屑末的作用。 24 ? 與電火花 成形加 工不同的是,線電極在切割時.只有當電極絲和工件之間保持一定的輕微接觸壓力時,才形成火花放電。由此可以推斷,在電極絲和工件間必然存在某種電化學作用產生的絕緣薄膜介質,當電極絲相對工件移動摩擦和被頂彎所造成的壓力使絕緣薄膜減薄到可以被擊穿的程度,才發(fā)生火花放電。放電產生的爆炸力使鉬絲或銅絲局部振動而暫時脫離接觸,但宏觀上仍屬輕壓放電。 ? 線切割時,電極絲不斷移動,其損耗很小,因而加工精度較高。其平均加工精度可達 0. 01 mm.大大高于電火花成形加工,表面粗糙度 Ra可達 1. 6 μ m甚至更小。 ? 國內外絕大多數數控電火花線切割機床都采用了不同水平的微機數控系統,基本上實現了電火花線切割數控化。 ? 目前,電火花線切割廣泛用于加工各種沖裁模 (沖孔和落料用 )、樣板以及各種形狀復雜的型孔、型面和窄縫等。 ? 此外,電火花加工還可以進行表面強化 。 25 ? 當工具陰極不斷向工件進給時 , 在工件表面上 , 金屬材料按陰極型面的形狀不斷地溶解 , 電解產生物被高速電解液帶走 , 于是在工件的相應表面上就加工出和陰極型面近似相反的形狀。電解加工采用低的工作電壓 (624 V) 、大的工作電流 ( 某些場合可高達 20220A) 、狹小的加工間隙 () 和高的電解液流速 (560m/s) 。 二、 電解加工 ( 電化學加工 ) 電解加工加工的基本原理 :是利用金屬在電解液中產生陽極溶解的電化學反應原理 , 對金屬材料進行成形加工的一種方法。 ( 1) 電解加工原理 如圖
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