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1、要利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工,必须解决那几个问题?指出具体措施?

一 必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙,这一间隙随加工条件而定,通常约为0.02~0.1mm。

二火花放电必须是瞬间的脉冲性放电,放电间隙加上电压后,延续一段时间,需停歇一段时间,延续时间一般为1~1000微妙,停歇时间一般需20~100微妙。

三火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行,例如煤油、皂化液或等离子水等。 2、结合图2-2说明电火花加工机床的工作原理?

工件1与工具4分别与脉冲电源2的两输出端相连,自动进给调节装置3使工具和工件间保持一很小的放电间隙,当脉冲电压加到两极之间时,便在当时条件下工具端面和工件加工表面间某一相对间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质,在该局部产生火花放电,瞬时高温时工具和工件表面都蚀除掉一小部分金属,各自形成一个小凹坑。 3、指出电火花加工的特点? 优点:

适合于任何难切削导电材料的加工 可以加工特殊及复杂形状的表面和零件 局限性

主要用于加工金属等导电材料 一般加工速度较慢 存在电极损耗

4、指出电火花加工工艺方法分类? 电火花穿孔成形加工 电火花线切割加工

电火花内孔、外圆和成型磨削 电火花同步共轭回转加工 电火花高速小孔加工 电火花表面强化、刻字

5、结合图2-4说明电火花加工机理?

极间介质的电力、击穿,形成放电通道,介质热分解、点击材料融化、气化热膨胀,点击材料的抛出,极简介质的消电离

6、什么是极性效应,产生极性效应的原因,影响极性效应的因素? 单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。

在火花放电过程中,正、负电极表面分别受到负电子和正离子的轰击和瞬间热源的作用,在两极表面所分配到的能量不一样,因而熔化、气化抛出的电蚀量也不一样。

除了脉宽、脉间的影响外,还有脉冲峰值电流,放电电压,工作液以及电极对的材料等都会影响到极性效应。 7、什么是正极性加工?什么是负极性加工?什么时候采用正极性加工?什么时候采用负极性加工?要在加工过程中利用极性效应,应采用什么样的脉冲电源? 工件接脉冲电源的正极时,称“正极性加工”,工件接脉冲电源的负极时,称“负极性加工”。 在段脉冲加工时,电子的轰击作用大于离子的轰击作用,正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度,这是工件应接正极。当采用长脉冲加工时,工件应接负极。 应使用单向脉冲直流电源

8、电参数主要是指哪几个?指出电参数对电蚀量的影响?

电压脉冲宽度,电流脉冲宽度,脉冲间隔,脉冲频率,峰值电流,峰值电压,极性

提高脉冲频率,增加单个脉冲能量,或者增加平均放电电流和脉冲宽度,减小脉间提高系数可提高电蚀量。 9、简述金属材料的热学常数对电蚀量的影响?

当脉冲放电能量相同时,金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热越高,电蚀量将越少,越难加工,另一方面,热导率越大的金属,由于较多地把瞬时产生的热量传导散失到其他部位,因而降低了本身的蚀除量。 10、电加工工作过程中工作液的作用?

形成火花击穿放电通道,并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态 对放电通道产生压缩作用 帮助电蚀产物的抛出和排除

对工具工件产生冷却作用

11、影响加工稳定性的因素?应采用那些措施提高加工稳定性? (1)加工过程的稳定性:

加工过程不稳定,会影响正常的放电加工,降低有效的脉冲利用率

对稳定性影响最大的是电火花加工的自动进给和调节系统,以及正确加工参数的选择和调节。 A、随着加工深度及加工面积的增加 、加工复杂程度的增大。 B、加工面积较小,而采用的加工电流较大。 (以上因素都不利于电蚀产物的排出,影响加工稳定性,降低加工速度,严重时将造成结碳拉弧,使加工难以进行) 措施:采用强迫冲油 工作电极定时抬刀 C、电极材料 措施:用铜加工钢 (2)其它影响因素:

脉冲电源的波形及其前后沿陡度: 影响能量的集中、分散程度。 电蚀产物抛出的速度:

过快会冲击另一个电极。 过慢会粘在另一个电极上。 碳黑膜的形成 12、什么是加工速度?如何提高加工速度以及应注意的事项?采用哪个指标度量工具电极损耗?如何降低工具电极损耗(指出具体措施)?

加工速度:单位时间内工件的蚀除量(也称生产率) Vw=V / t 或 Vm=m / t

Vw—体积加工速度(mm3 /min) Vm—质量加工速度(g /min) V—被加工掉的体积(mm3) m--被加工掉的质量( g ) t—加工时间(min)

1)提高脉冲频率(f)

缩小脉冲间歇时间,可以提高脉冲频率,但脉冲间歇时间不能过短 2)增加单个脉冲的能量 途径:增大电流

增大脉宽(放电时间)

说明:增加单个脉冲的能量,可以提高加工速度,但会降低零件加工精度和使表面粗糙度变坏。 3)提高工艺系数K及有效脉冲利用率

途径:合理选择电极材料、参数、工作液,改善工作液的循环过滤方式

生产实际中用工具相对损耗或称损耗比θ作为工具电极耐损耗的指标,即: θ=VE / VW×100%

损耗速度VE 的单位也为mm3 /min 或g /min

相应的损耗比θ也为体积相对损耗或质量相对损耗

要降低工具电极损耗必须充分利用极性效应、吸附效应、传热效应等,这些效应又相互影响,综合作用,具体如下: 1、正确选择极性和脉宽:

一般,短脉宽精加工时采用正极性加工,长脉宽粗加工时采用负极性加工。 2、利用吸附效应: 什么是吸附效应?

煤油--热分解--大量碳微粒--碳和金属结合(胶团)--胶团外层脱落(带负电荷的碳胶粒)--吸附在正

当正极表面温度在400度左右,并能维持一段时间时,就能形成一定强度和厚度的化学吸附膜(碳黑膜)。 由于碳的熔点、气化点很高,所以,碳黑膜可对电极起到保护和补偿作用,从而实现低损耗加工。 结论:

碳黑膜只能在正极表面形成,若利用吸附效应的补偿作用来实现电极的低损耗,就必须采用负极性加工

13、影响加工精度的主要因素有哪几个?如何提高加工精度(是指措施)? 影响加工精度的主要因素有:

放电间隙的大小及其一致性 相应措施:缩小放电间隙

(由公式知:采用较小的加工归准)

精加工的放电间隙(单面)一般只有 0.01mm,而粗加工时则可达0.5mm以上。

工具电极损耗及其稳定性 对策:

穿孔加工时:让电极贯穿型孔来补偿电极的损耗。 型腔加工时:采用更换电极的方法 “二次放电” 14、电火花加工的表面质量主要包括那几部分?指出表面粗糙度与脉冲能量的关系?电火花加工的表面粗糙度与加工速度的关系如何?影响表面粗糙度的因素?

电火花加工的表面质量包括:表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能。 单个脉冲能量

实验得: Rmax=KR*te0.3*ie0.4 Rmax 实测的表面粗糙度 KR 常数

te 脉冲放电时间 ie 峰值电流

加工速度愈大,表面粗糙度愈差。(数据书)

对策:采用平动或摇动(工作台按一定轨迹做微量移动)加工工艺可大为 改善。(慢) 提示:一般电火花加工到Ra2.5~0.63之后采用其它研磨方法改善其表面粗糙度比较经济

影响表面粗糙度的因素有1单个脉冲能量、2加工速度、3工件材料对加工表面粗糙度、4工具电极的表面粗糙度。 15、电火花加工过程中材料的表面层由哪两部分组成?并指出它们的特点? 大致可分为:

1)熔化凝固层

位于工件表面最上层,它被放电时瞬时高温熔化而又滞留下来,受工作液快速冷却而凝固。对于碳钢来说,熔化层在金相照片上呈白色,谷又称之为白层。它与基体完全不同,是一种树枝状的淬火铸造组织,与内层的结合也不牢固。

熔化层的厚度随脉冲能量的增大而增厚,一般不超过0.1mm 2)热影响层

它位于熔化层和基体之间.热影响层的金属材料并没有变化,只是受到高温的影响,使材料的金相组织发生了变化,它与基体材料之间没有明显的界限。

对淬火钢:热影响层包括再淬火区、高温回火区和低温回火区。 对未淬火钢:热影响层主要为淬火区

因此,淬火钢的热影响层厚度比未淬火钢大。 16、简述电火花加工后材料表面的力学性能? (1)显微硬度及耐磨性

一般来说,电火花加工表面最外层的硬度比较高,耐磨性好。但对于滚动摩擦,由于是交变载荷,尤其是干摩擦,则因其熔化凝固层和基体结合不牢,容易剥落而磨损。因此,有些要求高的模具需把电火花加工后的表面变质层事先磨掉。

(2)残余应力

电火花加工表面存在残余应力,大部分表现为拉应力。 影响残余应力的大小及其分布的因素: 材料在加工前的热处理状态 脉冲能量

结论;对表面层要求高的零件,应尽量避免使用较大的加工规准。 (3)耐疲劳性

电火花加工的耐疲劳性比机械加工表面低许多倍 因为表面有残余拉应力,和显微裂纹。 对策:可采取回火、喷丸处理等。 使用很小的电规准加工。(即电火花精微加工)

17、对脉冲电源的总的要求?具体要求?脉冲电源的种类及各自的特点? 总的要求:有较高的加工速度 工具电极损耗低 加工过程稳定性好 工艺范围广 具体要求:

1)所产生的脉冲应是单向的,没有负半波,或负半波很小,最大限度的利用极性效应。

2)脉冲电压的前后沿应该较陡,一般采用矩形波脉冲电源。使加工过程稳定,放电宽度和能量比较稳定。 3)电参数能在较宽的范围内调节

4)工作可靠、成本低、维修方便、寿命长、体积小、节省能源等。 RC线路脉冲电源(驰张式脉冲电源) RC线路脉冲电源的最大优点:

1)结构简单,工作可靠、成本低。

2)在小功率时可获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量,可用于光整加工和精微加工。 RC线路脉冲电源的缺点:

1)电能利用率低。最大不超过36%。 2)生产效率低。由图2-12知,脉间大。

3)工艺参数不稳定。受放电间隙及介质的影响。(电源本身不能独立产生脉冲,放电间隙与直流电源直接连通,随时都有放电的可能,并容易转为电弧放电) 晶体管式脉冲电源

晶体管式脉冲电源是利用功率晶体管作为开关元件而获得单向脉冲的。

它具有脉冲频率高,脉冲参数容易调节、脉冲波形好、易实现多回路加工和自适应控制等自动化要求的优点。 在中小型脉冲电源中,都采用晶体管式脉冲电源 高低压复合脉冲电源 多回路脉冲电源

所谓多回路脉冲电源是在加工电源的功率级并联分割出相互隔离绝缘的多个输出端,可以同时供给多个回路的放电加工。

可提高生产效率,在大面积、多工具、多孔加工时很有必要。 等脉冲电源

所谓等脉冲电源是指每个脉冲在击穿介质后所释放的单个脉冲能量相等。

对于矩形波脉冲电流来说,每次放电过程的电流幅值相等,就意味着每个脉冲放电电流持续时间相等。 放电凹坑大小均匀。 节能型脉冲电源

自选加工规准和智能化、自适应控制电源

18、结合图2-21说明自动进给调节系统的作用? 自动进给调节系统的作用:

维持一定的平均放电间隙,保证电火花加工的正常稳定进行,以获得好的加工效果。 自动进给调节系统的作用: