火花機,全稱為電火花加工機床(Electrical Discharge Machining,簡稱 EDM),其工作原理基于放電蝕除效應(yīng)。在加工過程中,工具電極和工件分別連接到脈沖電源的兩極,并浸沒于工作液中,常見工作液有煤油、去離子水等。當(dāng)工具電極向工件靠近,二者間隙達到一定距離時,脈沖電壓會擊穿工作液,形成放電通道。在這一通道中,瞬間會集中大量熱能,溫度可飆升至 10000℃以上,致使工件表面局部微量金屬迅速熔化、氣化,并在壓力急劇變化下,飛濺到工作液中,冷凝成金屬微粒后被帶走。每個脈沖放電雖蝕除金屬量極少,但每秒成千上萬次的脈沖放電累加,就能實現(xiàn)可觀的材料去除,逐步加工出與工具電極形狀對應(yīng)的工件形狀。例如,在加工復(fù)雜模具型腔時,通過精心設(shè)計電極形狀,并配合精確的電極進給控制,利用這種放電蝕除機制,能準確塑造出所需的復(fù)雜輪廓,滿足模具高精度、高復(fù)雜度的制造需求。電火花機的加工深度可達 300mm,勝任深型腔模具制造。清遠石墨火花機
電火花加工是一個復(fù)雜的物理過程,主要包括以下幾個階段。首先是介質(zhì)電離與擊穿階段,在工具電極與工件間施加脈沖電壓后,工作液中的雜質(zhì)或微觀凸起處電場集中,自由電子在電場加速下撞擊介質(zhì)分子,引發(fā)電離,形成電子雪崩現(xiàn)象,進而產(chǎn)生導(dǎo)電的等離子體通道,即放電通道。這一過程通常在極短時間內(nèi)完成,擊穿時間約為 10?? - 10??秒。接著進入能量釋放與材料蝕除階段,放電通道內(nèi)瞬間產(chǎn)生的高溫(局部可達 8000 - 12000℃)使工件表面材料迅速熔化甚至氣化,放電結(jié)束后,等離子體通道迅速收縮,產(chǎn)生沖擊波將熔融材料拋出,在工件表面形成微小凹坑,單次放電形成的凹坑直徑約為 5 - 500μm,深度為直徑的 1/5 - 1/3。隨后是消電離與介質(zhì)恢復(fù)階段,放電結(jié)束后,工作液迅速冷卻,吸收殘留熱量,使通道內(nèi)介質(zhì)重新恢復(fù)絕緣狀態(tài),同時將蝕除的金屬碎屑(直徑約 0.1 - 50μm)通過流動帶出加工區(qū)域。通過不斷重復(fù)脈沖循環(huán),眾多微小凹坑累積起來,實現(xiàn)對工件的逐步加工和成型?;鸹C按需設(shè)計電火花機的振動抑制技術(shù),提升深孔加工直線度。
電極損耗是影響火花機加工精度的關(guān)鍵因素,現(xiàn)代設(shè)備通過多重補償機制控制誤差:實時補償(通過電流傳感器檢測放電能量,按 0.001mm/1000μC 的比例修正電極位置)、形狀補償(預(yù)存電極損耗模型,如銅電極在 10A 電流下的前列損耗率為 0.8%/ 小時)、路徑補償(在 CAD 模型中預(yù)設(shè)余量,自動生成補償后的加工軌跡)。在汽車模具加工中,該技術(shù)可使大型電極(500×300mm)的整體損耗控制在 0.02mm 以內(nèi),確保模具型腔的尺寸一致性,減少后續(xù)裝配調(diào)試時間 30%。
電火花加工是一個復(fù)雜的物理過程,主要包括以下幾個階段。首先是介質(zhì)電離與擊穿階段,在工具電極與工件間施加脈沖電壓后,工作液中的雜質(zhì)或微觀凸起處電場集中,自由電子在電場加速下撞擊介質(zhì)分子,引發(fā)電離,形成電子雪崩現(xiàn)象,進而產(chǎn)生導(dǎo)電的等離子體通道,即放電通道。這一過程通常在極短時間內(nèi)完成,擊穿時間約為 10??-10??秒。接著進入能量釋放與材料蝕除階段,放電通道內(nèi)瞬間產(chǎn)生的高溫(局部可達 8000-12000℃)使工件表面材料迅速熔化甚至氣化,放電結(jié)束后,等離子體通道迅速收縮,產(chǎn)生沖擊波將熔融材料拋出,在工件表面形成微小凹坑,單次放電形成的凹坑直徑約為 5-500μm,深度為直徑的 1/5-1/3。隨后是消電離與介質(zhì)恢復(fù)階段,放電結(jié)束后,工作液迅速冷卻,吸收殘留熱量,使通道內(nèi)介質(zhì)重新恢復(fù)絕緣狀態(tài),同時將蝕除的金屬碎屑(直徑約 0.1-50μm)通過流動帶出加工區(qū)域。通過不斷重復(fù)脈沖循環(huán),眾多微小凹坑累積起來,實現(xiàn)對工件的逐步加工和成型。這一過程在航空發(fā)動機葉片模具加工中得到充分體現(xiàn),加工出葉片的復(fù)雜型面;在陶瓷模具加工領(lǐng)域,可應(yīng)對陶瓷材料硬度高、難加工的特點,實現(xiàn)高精度成型。電火花機加工醫(yī)療器械零件,滿足高精度、無毛刺要求。
工作液在火花機加工中扮演著多重關(guān)鍵角色。首先,它作為放電介質(zhì),只有在合適的工作液中,兩極間的脈沖放電才能穩(wěn)定發(fā)生,實現(xiàn)對工件的蝕除加工。其次,工作液具有冷卻作用,能迅速帶走放電瞬間產(chǎn)生的大量熱量,避免工件和電極因過熱而產(chǎn)生變形或損壞,確保加工過程的穩(wěn)定性和精度。再者,工作液還承擔(dān)著排屑功能,將放電過程中產(chǎn)生的金屬碎屑及時沖走,防止碎屑在放電間隙堆積,影響后續(xù)放電效果和加工質(zhì)量。在工作液的選擇上,需綜合考慮多種因素。對于一般的火花機加工,煤油是較為常用的工作液,其粘度較低,有利于排屑,閃點較高,安全性好,且性能穩(wěn)定,能滿足大多數(shù)常規(guī)加工需求。在一些對加工表面質(zhì)量要求極高的場合,如鏡面火花機加工,去離子水可能是更好的選擇,因為其純凈度高,能減少雜質(zhì)對加工表面的污染,有助于獲得更光滑的表面。此外,乳化液也在部分情況下應(yīng)用,它兼具潤滑和冷卻性能,可根據(jù)具體加工材料和工藝要求進行合理選用。電火花機的放電能量分級控制,適配粗、精加工需求。珠海雙頭火花機設(shè)備廠家
雙牛頭電火花機,同步加工大型模具,效率翻倍提升。清遠石墨火花機
模具制造是火花機應(yīng)用**為廣和重要的領(lǐng)域之一。在塑膠模具制造中,火花機可用于加工復(fù)雜的型腔和型芯,如手機外殼塑膠模具,對于具有精細紋理、倒扣結(jié)構(gòu)或薄壁特征的塑膠模具,傳統(tǒng)機械加工難以實現(xiàn)高精度加工,而火花機通過精心設(shè)計電極形狀,并結(jié)合精確的放電參數(shù)控制,能夠輕松塑造出這些復(fù)雜形狀,確保模具在注塑過程中能精細成型塑料制品,滿足產(chǎn)品外觀和功能需求。在五金模具制造方面,如汽車沖壓模具、鋁合金壓鑄模具等,火花機可用于加工模具的關(guān)鍵工作部位,如沖頭、凹模等。對于硬度較高的模具鋼材,火花機能夠在不產(chǎn)生機械應(yīng)力的情況下,實現(xiàn)高精度加工,保證模具零件的尺寸精度和表面質(zhì)量,提高模具的使用壽命和沖壓、壓鑄產(chǎn)品的質(zhì)量。同時,在模具的修復(fù)和維護中,如家電模具的修復(fù),火花機也發(fā)揮著重要作用,能夠?qū)δp或損壞的模具部位進行局部放電加工修復(fù),延長模具的服役周期,降低生產(chǎn)成本。清遠石墨火花機