石墨模具电火花加工技术（一）

石墨模具电火花加工原理是基于刀具和工件（正极和负极）之间的脉冲火花放电过程中产生的电腐蚀现象来去除多余的金属，以满足尺寸、形状和尺寸的要求。零件表面质量。

石墨模具电火花加工方法的分类：电火花线切割、电火花线切割、电火花磨削、电火花加工、电火花表面强化、电火花雕刻等。

1、石墨模具电火花加工的基本原理和必要条件

1）在工具电极和工件电极之间必须保持间隙，通常是几微米到几百微米。

2）火花放电必须在具有一定绝缘性能的介质中，通常是煤油和去离子水。工作流体也具有冷却作用。

3）放电点的局部区域的功率密度足够高（W＝IV）。

4）火花放电是瞬时脉冲放电，持续时间为1～1000秒。

5)在两次脉冲放电之间，应有足够的间歇时间以消除腐蚀产物，使得电极之间的电介质可以完全去离子，并且可以恢复介电性能。

2、石墨模具电火花加工的特点

优势：机械加工材料的去除是通过放电的热作用实现的，并且几乎与机械性能(硬度、强度)无关，因此它适合于加工难切削的材料。刀具电极不与工件接触，适合于加工低刚度、微细加工、表面形状复杂的工件。它可以直接通过电能进行处理，易于数字化和智能化控制。

局限性：导电材料的加工；慢速加工速度；电极磨损。

3、石墨模具电火花加工的微观过程

（1）极性介质的击穿和放电

由于刀具电极和工件的微表面不均匀，电极之间的距离很小，电极之间的电场强度很不均匀。在突出点或尖端附近的电场强度通常是最大的。放电通道是由大约相等数量的带电粒子（正离子）和带负电粒子（电子）和中性粒子（原子或分子）组成的等离子体。当带电粒子高速碰撞时，会产生大量的热量，使通道温度很高，但分布不均匀。通道中心的温度从中心逐渐减小到边缘。通道中心的温度可高达10000℃。

在放电过程中，还会产生一系列导数现象，包括热效应、电磁效应、光效应、声效应、宽频带电磁波辐射和爆炸冲击波。

（2）能量转换、分配和传输

一旦电极间介质被击穿，脉冲电源通过放电通道瞬时释放能量，并将电能转换为热能、动能、磁能、光能、声能和电磁辐射能(其中大部分为：转化成热能），使放电点和通道本身的温度急剧上升，通道内发生局部熔化或汽化。培养基也蒸发或解理。热源产生非常高的温度和熔化和蒸发的电极材料。

（3）电极材料的放电

1）抛出条件（原因）：A.热爆炸力；B.泡泡；C材料低压再沸。

2）形状：表面张力；内聚力。

3）电蚀产物抛出聚集区：在第一脉冲放电结束后，应该有一段时间间隔来去掉间隙电介质，即放电通道中的带电粒子复合成中性粒子，以恢复放电通道上的间隙电介质的绝缘强度，从而不重复在同一位置放电，并导致电弧放电，从而确保放电根据两极。下一个击穿通道形成在最近或最低电阻率。

作用：充分消除电离时间。排除腐蚀产物。排除热量。

4、石墨模具电火花加工常用术语和符号

10)放电时间(电流脉冲宽度)te(s)是在工作液体电介质击穿之后流过放电间隙的放电电流。

11)在从间隙的两端添加脉冲电压之后，击穿延迟TD(s)，一旦经过一小段时间TD，工作液体介质就可能发生概率击穿和放电。这个时间叫做击穿延迟。

12)脉冲周期TP(s)从电压脉冲的开始到下一个电压脉冲的开始的时间称为脉冲周期。很明显，TP＝Ti＋。完成后，它又小又粗糙。

13）开路电压（空载电压）或峰值电压UI（V）

14）在电流表上指示电流I（a）流量放电。间隙中的平均电流。加工小，粗加工大；

15）峰值电流IE（a）是火花隙放电时脉冲电流的最大值（瞬时值）。

16)正负极性加工基于工件，工件与脉冲电源(高电位端)的正极性连接，称为正极性加工，反之，工件与负极性连接。电源（低电位端），称为负极性处理。

17)放电状态是指电火花加工过程中放电间隙中每个脉冲的基本状态，一般分为五个放电状态。

a.开路：放电间隙不破。

b.火花放电：

c.短路：放电间隙的直接短路连接。

d.电弧放电：由于切屑去除不良，放电点集中在局部而不分散，局部积热、温升、恶性循环，此时火花放电成为电弧放电。

e.瞬态电弧放电

18)加工速度是以单位时间(min)从工件上去除的金属体积()，当用质量(g)计算时用Vm表示。

19）工具电极每单位时间（min）损失的损失率Ve（/min或g/min）。