火花机

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