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。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的工件形狀。例如,在汽車模具制造領域,通過精心設計電極形狀,并配合精確的電極進給控制,利用這種放電蝕除機制,能精確塑造出汽車覆蓋件模具的復雜輪廓,滿足汽車制造對模具高精度、高復雜度的需求;在醫(yī)療器械領域,可加工出手術刀、植入體等精密零部件的細微結構,保證其使用安全性和功能性。電火花機的雙電柜設計,保障大功率加工穩(wěn)定運行。cnc火花機廠家供應
火花機的放電過程具有獨特特性。放電前,工具電極與工件間存在較高電壓,當二者逐漸接近,其間工作液被擊穿后,立即引發(fā)火花放電。在放電瞬間,兩電極間電阻急劇變小,電壓也隨之大幅降低?;鸹ㄍǖ佬纬珊?,其存在時間極為短暫,通常在 10?? - 10?3 秒之間,隨后必須及時熄滅,以維持火花放電的 “冷極” 特性。這一特性保證了通道能量主要作用于極小范圍的工件表面,避免熱量向電極縱深傳遞,從而實現(xiàn)對工件表面的精確蝕除。每個放電脈沖都會在工件表面留下一個微小凹坑,通過連續(xù)的脈沖放電,眾多凹坑累積起來,實現(xiàn)材料的逐步去除和工件形狀的加工。例如,在加工細微復雜的電子零件模具時,正是利用這種精確的放電特性,能夠在極小的區(qū)域內(nèi)進行精確加工,確保模具的高精度和高表面質(zhì)量,滿足電子零件對模具的嚴苛要求。cnc火花機廠家供應電火花機的加工區(qū)域防護門,防止工作液飛濺,保障安全。
工作液在火花機加工中扮演著多重關鍵角色。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,如普通五金模具加工領域,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,如光學鏡片模具的鏡面火花機加工,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,乳化液也在汽車發(fā)動機零部件模具加工等部分情況下應用,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。
電火花加工是一個復雜的物理過程,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)恢復階段,放電結束后,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),加工出葉片的復雜型面;在陶瓷模具加工領域,可應對陶瓷材料硬度高、難加工的特點,實現(xiàn)高精度成型。電火花機的電極損耗實時補償,保障型腔尺寸精度。
火花機工作液需同時滿足絕緣(擊穿電壓≥30kV/mm)、冷卻(比熱容≥2.1kJ/kg?℃)和排屑三大功能。常用類型包括:煤油基工作液(適用于普通鋼加工,閃點≥60℃)、去離子水(適用于鈦合金等導電材料,電導率≤5μS/cm)、合成工作液(含極壓添加劑,適用于硬質(zhì)合金加工)。維護時需通過三級過濾系統(tǒng)(粗濾 50μm→精濾 10μm→超濾 5μm)保持清潔度,每周檢測 pH 值(6.5-8.5)和濃度(5-8%),每月更換 20% 新液防止老化。在精密加工中,工作液污染度超過 NAS 8 級會導致放電不穩(wěn)定,使表面粗糙度波動增大 2 倍以上。電火花機的加工日志記錄,便于質(zhì)量追溯與工藝優(yōu)化。中山高精密放電火花機生產(chǎn)廠家
電火花機的加工參數(shù)云存儲,便于多設備協(xié)同調(diào)用。cnc火花機廠家供應
在環(huán)保意識日益增強的現(xiàn)在,火花機的環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展也受到越來越多的關注。在工作液方面,研發(fā)和應用更加環(huán)保的工作液替代傳統(tǒng)的煤油等工作液。例如,一些生物降解型工作液逐漸興起,它們在滿足加工性能要求的同時,能夠在自然環(huán)境中較快分解,減少對土壤和水源的污染。同時,優(yōu)化工作液的循環(huán)過濾系統(tǒng),提高工作液的利用率,減少工作液的排放。在放電過程中,通過優(yōu)化放電參數(shù)和采用先進的電源技術,降低能耗,提高能源利用效率。此外,在設備設計和制造過程中,選用可回收利用的材料,延長設備的使用壽命,減少設備更新?lián)Q代對資源的浪費,使火花機在實現(xiàn)高效、高精度加工的同時,更好地符合環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的理念,為制造業(yè)的綠色發(fā)展做出貢獻。cnc火花機廠家供應