(1)极间介质的电离,击穿及放电通道的形成
当脉冲电压施加于工具电极与工件之间时,两极之间立即形成一个电场.电场强度与电压成正比,与距离成反比,随着极间电压的升高或是极间距离的减小,极间电场强度也将随着增大.由于工具电极和工件的微观表面是凸凹不平的,极间距离又很小,因而极间电场强度是很不均匀的,两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大.当电场强度增大到一定数量时,介质被击穿,放电间隙电阻从绝缘状态迅速降低到几分之一欧姆,间隙电流迅速上升到最大值.由于通道直径很小,所以通道中的电流密度很高.间隙电压则由击穿电压迅速下降到火花维持电压(一般约为20~30V),电流则由0上升到某一峰值电流.
(2)介质热分解,电极材料熔化,汽化热膨胀
极间介质一旦被电离,击穿,形成放电通道后,脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极,正离子奔向负极.电能变成动能,动能通过碰撞又转变为热能.于是在通道内正极和负极表面分别成为瞬时热源,达到很高的温度.通道高温将工作液介质汽化,进而热裂分解汽化.这些汽化后的工作液和金属蒸汽,瞬间体积猛增,在放电间隙内成为气泡,迅速热膨胀并具有爆炸的特性.观察电火花加工过程,可以看到放电间隙间冒出气泡,工作液逐渐变黑,并听到轻微而清脆的爆炸声.电火花加工主要靠热膨胀和局部微爆炸,使熔化,汽化了的电极材料抛出蚀除.
(3)电极材料的抛出
通道和正负极表面放电点瞬时高温使工作液汽化和金属材料熔化,汽化,热膨胀产生很高的瞬时压力.通道中心的压力最高,使汽化了的气体不断向外膨胀,压力高处的熔融金属液体和蒸汽,就被排挤,抛出而进入工作液中.由于表面张力和内聚力的作用,使抛出的材料具有最小的表面积,冷凝时凝聚成细小的圆球颗粒.
熔化和汽化了的金属在抛离电极表面时,向四处飞溅,除绝大部分抛入工作液中并收缩成小颗粒外,还有一小部分飞溅,镀覆,吸附在对面的电极表面上.这种互相飞溅,镀覆以及吸附的现象,在某些条件下可以用来减少或补偿工具电极在加工过程中的损耗.
实际上,金属材料的蚀除,抛出过程比较复杂的,目前,人们对这一复杂的机理的认识还在不断深化中.
(4)极间介质的消电离
随着脉冲电压的结束,脉冲电流也迅速降为零,但此后仍应有一段间隔时间,使间隙介质消电离,即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复本次放电通道处介质的绝缘强度,以及降低电极表面温度等,以免下次总是重复在同一处发生放电而导致电弧放电,从而保证在两极间最近处或电阻率最小处形成下一次击穿放电通道.
由此可见,为了保证电火花加工过程正常地进行,在两次脉冲放电之间一般要有足够的脉冲间隔时间.此外,还应留有余地,使击穿,放电点分散,转移,否则仅在一点附近放电,易形成电弧.
2. 电火花成形加工机床的组成
电火花成形加工机床由床身和立柱,工作台,主轴头,工作液和工作液循环过滤系统,脉冲电源,伺服进给机构,主轴头和工作台附件等部分组成.
(1)床身和立柱
床身和立柱是基础结构,由它确保电极与工作台,工件之间的相互位置.位置精度的高低对加工有直接的影响,如果机床的精度不高,加工精度也难以保证.因此,不但床身和立柱的结构应该合理,有较高的刚度,能承受主轴负重和运动部件突然加速运动的惯性力,还应能减小温度变化引起的变形.
(2)工作台
工作台主要用来支承和装夹工件.在实际加工中,通过转动纵横向丝杆来改变电极与工件的相对位置.工作台上装有工作液箱,用以容纳工作液,使电极和工件浸泡在工作液里,起到冷却,排屑作用.工作台是操作者装夹找正时经常移动的部件,通过移动上下滑板,改变纵横向位置,达到电极与工具件间所要求的相对位置.
(3)主轴头
主轴头是电火花成形加工机床的一个关键部件,在结构上由伺服进给机构,导向和防扭机构,辅助机构三部分组成.用以控制工件与工具电极之间的放电间隙.
主轴头的好坏直接影响加工的工艺指标,如生产率,几何精度以及表面粗糙度,因此对主轴头有如下要求:
1)有一定的轴向和侧向刚度及精度;
2)有足够的进给和回升速度;
3)主轴运动的直线性和防扭转性能好;
4)灵敏度要高,无爬行现象;
5)具备合理的承载电极质量的能力.
我国早在20世纪60~70年代曾广泛采用液压伺服进给的主轴头如DYT-l型,DYT-2型,目前已普遍采用步进电动机,直流电动机或交流伺服电动机作进给驱动的主轴头.
(4)电火花加工机床的工作液和循环过滤系统
电火花加工时工作液的作用有以下几方面:

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