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∙脉冲宽度的选择

∙脉冲间隔的选择

∙峰值电流的选择

6、电火花成型机加工中电参数选择的一般规律（25分钟）

7、本课小结（5分钟）

8、学生问题汇总及解答（5分钟）

备注

思考与

练习

电极的极性效应？

教学后记

机床基本操作

4

1.熟悉电火花机床结构和加工范围。

2.学习电火花机床基本操作

放电参数的确定；

难点：

放电参数的确定。

现场讲授与巡回指导

讨论交流、熟记

1、课程目标概述（5分钟）

∙本节学习内容

∙教学目的概述。

2、知识点回顾（5分钟）：

∙电火花成型机床加工原理

3、机床结构（15分钟）

∙机床

∙脉冲电源

∙控制器

∙机床附件

4、系统介绍（15分钟）

5、程序编辑（15分钟）

6、放电条件说明（20分钟）

7、电极装夹与校正（15分钟）

8、工件定位（10分钟）

9、工件坐标系的设定（15分钟）

10、本课小结（5分钟）

11、机床操作练习（75分钟）

12、学生问题汇总及解答（5分钟）

电加工机床的正负两极为哪两极？

为什么严禁同时接触呢？

零件型腔的加工

实践型

6

熟悉电火花成型机加工整个工艺流程

电火花成型机床的操作；

工件的电参数的选择

示范与巡回指导

小组讨论+实践

1、操作机床加工型腔（290学时）

∙装夹电极与工件，并校正

∙确定加工电参数

∙加工

∙检测工件

∙学生根据自身情况灵活安排时间进行实训报告的填写等。

教师巡回指导，及时解决编程、加工过程中出现的问题。

2、小结（10学时）

总结当天编程练习与加工情况，统一解决加工过程中出现的问题。

学生根据加工操作，总结电规准的参数选择。

我来教大家制作一个小型的火花间隙特斯拉线圈（SGTC）。

此线圈的高度在四十厘米左右，具体高度和很多因素有关。

材料：

（以下带“*”的为可选材料）

1.高压包一个，不要问如“用什么型号的”一类的话题，因为从理论上讲，任何型号的高压包都可以。

——高压包原则上要买彩电高压包，越大的电视机的高压包，理论上越好。

2.直径0.25mm漆包线200m。

尽量用铜的，这么小的线圈，没必要用铝的„„

——漆包线在修理电机的地方或电子市场可以买到，绕一个这样的初级，只需要买10元钱的漆包线就够了，一顿饭的钱，大家都承受得起。

3.直径2mm漆包线三米。

三米应该差不多。

——同样，在修理电机的地方或者电子市场可以买到。

4.直径十二厘米金属球一个，这个可以在买防盗窗一类的东西的地方买到。

而且并不贵，理论上，也就十块钱。

——金属球的强度高，表面光滑，所以用它来做TC的顶端。

如果没有球，可以用个表面光滑的导电物体来代替，但是表面积必须和直径12厘米的球相同。

5.直径5厘米，长30厘米PVC管子一根，聚氯乙烯的更好，而有机玻璃是最理想的。

——卖管子的地方也许不会切30厘米卖给你，你也许只能买一根4米长的回来。

但是，一根直径五厘米，长四米的管子，价格大约20元，不算贵。

反正多买一些没有坏处，以后还可以做其它的东西嘛。

6.2N3055三极管一个。

这个也就三块。

——2N3055是大功率NPN晶体管，由于年代较早，有些电子市场已经没有2N3055卖了。

如果没有，可以用其它大功率NPN管代替。

记住，必须买一个大大的散热片装上。

7.240Ω5W，27Ω1W电阻各一个。

也许没有正好这么大的，稍微有一点差别也将就。

——如果没有240Ω电阻，可以用1kΩ2W的电阻四个并联使用。

而27Ω的，可以拿4个100Ω的并联代替。

8.一些厚几毫米的绝缘板，不能用木头，最好用塑料。

——有机玻璃是个不错的选择，如果没有有机玻璃，可以用其它类型的绝缘材料代替。

9.12V蓄电池一个。

——如果买不到，可以用12V电脑电源代替。

10.无极性电容若干。

——最好的选择是专用的谐振电容，但是那种电容价格十分高（30～40元）而且体积巨大，容量过大，所以用这种电容是不明智的。

用电磁炉MKPH电容吧，这种电容比较适合做小到中型特斯拉线圈。

如果没有MKPH电容，就用高压瓷片电容，尽管这种电容效果不怎么好。

如果连高压瓷片电容都买不到，就„„云母电容吧。

切忌使用CBB电容。

11.胶一瓶，502啦，101啦啥的都可以。

——这个不是必须的，但是如果有的话会更好。

12.直径1mm漆包线数米。

——这一项，如果用多股细漆包线代替也不错。

*13.场效应管IRFP250两个。

——用来做ZVS，如果用ZVS，效果远比单管自激好，但是ZVS比单管自激稍复杂。

*14.12V1W稳压二极管两个。

——用来做ZVS。

*15.10kΩ，470Ω3W电阻各两个。

*16.FR107快恢复二极管两个。

如果没有FR107，可以用UF4007或者RU2代替。

理论上用肖特基二极管代替也可以，但是我没试过。

*17.模型电路板（俗称洞洞板）一张。

——用来搭建ZVS。

工具：

钳子，剪刀，美工刀，烙铁，锡丝，等等等等„„

开始制作之前，先说一下，在制作过程中尽量不要改我列出的这些数据。

1.次级线圈的制作：

用0.25mm漆包线在管子上绕，如下图。

线不能交叉。

绕1000圈。

尽量保证线和线之间没有空隙。

有条件的，可以用绝缘漆刷一层。

”

对于次级线圈，我没有什么好说的，也没有什么技巧。

我们要遵循两个原则：

一，线不能交叉；

二，绕线要紧密。

用0.25的线绕1000圈，大约有27.5厘米长。

因为漆包线的表面是有一层漆的。

开始绕之前，一定要先在管子一段钻个小小的洞，再把线的一头用胶固定好，然后开始绕。

绕的过程中务必要小心，如果线乱了那就大杯子了。

绕好后务必要把线固定好。

2.初级线圈的制作：

用2mm的漆包线绕成如下图形状。

类似一个压扁的弹簧。

直径7.5厘米，绕七圈。

这一步，我建议大家找一小段直径7.5厘米的塑料管来绕，这样容易绕，也比较坚固。

线之间尽量不留空隙。

3.组装线圈

把次级线圈的线的一头接在那个金属球上。

这个球，我们称为放电顶端。

它和地面形成了一个电容。

然后用胶或者热胶枪把球固定在管子一头。

把次级线圈固定在塑料板上，初级线圈固定在次级线圈附近，如下图。

次级线圈的线的另一头接地。

这样，我们先把初级线圈用胶固定在有机玻璃板中间（我假设你买的是有机玻璃板），然后再把次级线圈固定在初级线圈中间。

然后，把次级线圈的一头的漆包线的一小段弄掉一点漆，接在那个圆球上，再把球固定好。

次级线圈的线的另一头要接地。

注意，初级线圈和次级线圈之间不直接接触。

4.组合电容

我们需要一些无极性电容，推荐使用MKPH电容或者陶片电容。

根据这个线圈的数据，我计算的结果是需要一个21717pF的电容。

呃，要这么精确干什么，就取0.022μF吧（可根据打火器间距进行微调）。

电容的耐压取决于电源的电压，而高压包可以产生一到两万伏的电压，所以电容的耐压还是越高越好。

电容的计算很简单，在此，再提一下。

串联电容的耐压等于各电容耐压之和，容量的倒数等于各电容的容量的倒数之和。

并联电容的耐压不变，容量等于各电容的容量之和。

（我们组合电容时，尽量使用同种电容。

）

建议使用20kv1000p的电容串并联22次，比较省材料。

我错了，我真的错了，我道歉......顺便替健美兄也道歉......我们不是故意算错的。

在这个项目里，我建议你们买二十五个耐压3kV容量10nF的陶片电容，五并五串，花费大约8元。

这样，可以十分接近谐振。

或者买30个耐压1200V容量0.3微法的MKPH电容串联，花费大约30元。

一般情况下，用MKPH电容的效果比用其它电容的效果要好很多。

所以，尽管MKPH电容贵一点，还是尽量使用它吧。

大家明白了没有？

这两种方案都是可以的。

但是，用MKPH电动的话，效果肯定要比陶片电容好。

而且使用寿命也高。

唯一的缺点是价格有点高。

5.制作电源

我们可以采用单管自激推高压包的方法来产生高压。

如下图。

我们使用一个2N3055三极管。

那个黑色的东西，就是高压包的磁芯。

绕在铁氧体上的那两个线圈，上面到下面两个分别用1mm漆包线绕八圈和二十圈。

绕线的方向必须相同！

最好给三极管装一个散热装置，因为单管自激会产生高温，不吱温度过高会不会把三极管烧坏。

高手可以直接搭棚，而菜鸟们还是老老实实用洞洞板吧„„

用那个12V蓄电池作为它的电源。

照图连接好后，拿高压包输出端，即最粗的那条线和高压包屁股上的那一排接脚试着拉弧，找出拉弧最长的那个接脚，把其它接脚都用绝缘漆或热胶枪之类的东西封住。

然后，就引出了图中右边的那两条线。

这个是我做的。

由于时间关系，没给它加散热片。

拍摄时，手抖了一下，有点模糊，不要介意„„

看看左边，拉出了一厘米左右的电弧。

P.S.

单管自激这种方式效率不高，切发热量巨大，如果有条件的还可以使用ZVS等电路。

在这里特别说一下高压包的问题。

我们要用那1毫米的漆包线绕在高压包的磁芯上。

大家一定注意，高压包的磁芯是整个高压包最脆弱的地方，一不小心就会弄坏。

大家千万千万要小心。

再提一下，两个线圈绕线的方向必须相同，分别是8圈和20圈。

绕不开的话绕4圈和10圈也可以。

6.制作打火器

SGTC的原理就是先给电容充电，电容的电压达到一定程度时，在打火器出放出电弧，形成一个回路，然后放电，之后重新开始这个循环。

我们可以用稍粗的漆包线来制作打火器。

一般，打火器是不能用尖端的，需要用光滑表面。

把两段粗漆包线的一头的皮刮掉，弯成两个光滑表面，然后用热胶枪固定在塑料板上，中间留6~10毫米间隙。

打火器有很多种制作方法。

由于我们制作的这个是小功率的，所以不需要考虑散热的问题，大功率的线圈的打火器发热是很厉害的。

P.S.这种打火器装置也可以做成间距可调的，这对最后的调谐会有所帮助的。

打火器，是火花间隙特斯拉线圈的心脏。

很多人都认为电容是它的心脏，其实打火器的重要性和电容不相上下。

打火器的制作方法有很多。

在这里，两个表面之间的距离在大约6-8毫米就可以了。

务必使用光滑表面！

原因可以参考XX百科“尖端放电”。

我们的线圈很小，不考虑散热的问题了。

再次厚着脸皮说一句，一定要光滑表面。

7.最终的装配

这个“对地等效电容”没必要做，因为它是放电顶端和地面形成的一个等效电容。

根据电容

的概念，这个“电容”的两个极板分别是放电顶端和地面，介质是空气。

在这里要提一下特斯拉线圈的谐振。

呃，算了，不慢慢写谐振的问题了，我来复制一下XX百科里面对于特斯拉线圈的原理的描写的那一段。

反正这本来就是我写的，复制一下也不侵犯著作权。

“工作过程

首先，交流电经过升压变压器升至2000V以上（可以击穿空气），然后经过由四个（或四组）高压二极管组成的全波整流桥，给主电容（C1）充电。

打火器是由两个光滑表面构成的，它们之间有几毫米的间距，具体的间距要由高压输出端电压决定。

当主电容两个极板之间的电势差达到一定程度时，会击穿打火器处的空气，和初级线圈（L1，一个电感）构成一个LC振荡回路。

这时，由于LC振荡，会产生一定频率的高频电磁波，通常在100kHz到1.5MHz之间。

放电顶端（C2）是一个有一定表面积且导电的光滑物体，它和地面形成了一个“对地等效电容”，对地等效电容和次级线圈（L2，一个电感）也会形成一个LC振荡回路。

当初级回路和次级回路的LC振荡频率相等时，在打火器打通的时候，初级线圈发出的电磁波的大部分会被次级的LC振荡回路吸收。

从理论上讲，放电顶端和地面的电势差是无限大的，因此在次级线圈的回路里面会产生高压小电流的高频交流电（频率和LC振荡频率一致），此时放电顶端会和附近接地的物体放出一道电弧。

尽管从理论上讲，放电顶端和地面的电势差为无限大，但是在实际上电弧的长度不会无限大，它受到供电电源（升压变压器）的功率限制，计算方式为：

电弧长度（单位：

厘米）=4.318×

根号下P（单位：

W），前提是初级LC振荡回路和次级LC振荡回路的LC振荡频率完全一致（即所谓的“谐振”状态，此时电弧长度会达到最长且效率最高）。

如果不谐振（初级和次级频率不相等），电弧长度将无法达到公式计算的结果。

判断是否谐振的方法：

1.L1C1=L2C2；

2.初级LC振荡频率=次级LC振荡频率。

达到两个情况中的任意一种，即位谐振。

事实上，这两种情况的实质是一样的，即，符合条件1的时候，一定会符合条件2。

嗯，是不是晕了？

那肯定的。

慢慢理解就行了。

这几段中间包含了谐振的内容，大家慢慢理解。

值得一提的是，我们的特斯拉线圈一定要良好接地，否则效果不好。

可以接在金属管道上，比如暖气片、水管等。

或者使用虫哥的接地方法：

用一根金属棍砸进土地1米，周围浇上水。

接在这根棍子上。

听起来不错哦~~

我还有个不错的想法，不知道行不行。

找棵大树，拿根钉子砸进去......

尤其值得一提的是，我们千万千万不能把地线接在市电插座上。

那样，搞不好会损坏家里的其它用电器，因为家里所有电器的地线都是拧在一起的。

最后一步，非常激动人心！

按下那个开关，整个线圈开始工作。

理论上，这个线圈产生的电弧能有几厘米吧，我也没按照这些数据做过。

SGTC工作时，打火器会产生不小的噪音，做好心理准备„„

特别注意！

！

绝对不能把地线直接接在插座上，因为这个地线是和家里所有电器的地线相连的，如果这样做了，后果自己想象吧（如果你的那个插座后端实在是良好接地了，那么使用插座底线也行）。

由于次级LC回路的工作频率可达上千Hz，很高了。

高频电有一种趋肤效应，即只从导体表面流过，这样，如果通过人体，只会从皮肤表面过，不会伤到内脏，所以这个线圈的安全性还是不错的。

大家看到了，很多人可以摸特斯拉线圈的电弧，那倒不是因为他们有特异功能，原因还是那个高频交流电。

所以，我以前制作了一个比这稍微小一点的线圈，然后我就摸了电弧，感觉还不错。

呃，还是不要轻易去摸电弧为好，如果真的想摸，那就先找根长铁丝，拿在手里，用铁丝去引电弧，如果手不麻，那就可以摸了（如果电弧粗的话，当心被烫伤）。

注意，我们使用的是高频电，所以可以摸，要是用工频电源啥的那还是算了。

祝大家玩得开心！

SGTC打火的噪音的确不小。

鉴于我们的线圈功率不大，打火时应该不会弄得惊天动地的。

注：

在这里我又犯了个错误，LC振荡回路的频率不止上千赫兹，经过计算，实际上大约有1400kHz（1.4MHz），很高了。

我们制作特斯拉线圈应该降低频率，除非有特殊目的。

可是，几个月前，我怎么会设计频率这么高的一个TC出来......难道当时我抽了？

不会吧。

十分值得一提的是，这个线圈制作成功时候，会放出10厘米左右的电弧，而且电弧可以摸哦......

这是因为，高频电有趋肤效应（:

//baike.baidu/view/906.htm），即使流过人体，也只会从皮肤表面流过，并不会通过内脏，而且由于我们的功率很小，

不会对人体造成损伤。

但

是，摸一摸可以，别摸上瘾了，长时间摸不知道有没有什么副作用。

一定要让特斯拉线圈远离一切用电器，防止损坏！

不过，节能灯例外。

你可以把一个节能灯拿到TC附近，然后你会惊奇地发现，节能灯在TC打火的时侯居然亮了！

这是十分奇妙的。

建议大家给放电顶端安装一根尖细的针，指向一边或者天空。

然后你就能看到TC对空气放电的美妙情景。

玩的时候一定不要陶醉在它的魅力中，注意一下2N3055的温度......别烧坏了。

最后值得一提的是，用ZVS是个不错的选择。

下面这是原电路图。

如果看不懂，可以看看下面的实物图。

图中，电容可以用2微法的MKP电容，IRFP260用IRFP250或IRFP460代替。

电感，用粗线在铁氧体磁环上绕20到30圈。

然后，这个高压包就可以代替单管自激的高压包了。

注塑