特种加工技术.pptx

《特种加工技术.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《特种加工技术.pptx（190页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章 特种加工概述u 了解特种加工及其发展趋势；u 掌握特种加工的特点及分类；u 理解特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响。学习目标第1页/共190页1.1 1.1 特种加工及其发展趋势 从蒸汽机的使用到第二次世界大战，从蒸汽机的使用到第二次世界大战，传统的切削加工传统的切削加工几乎占据了整个机械加工业。几乎占据了整个机械加工业。前苏联科学家拉扎连科夫妇在研究开关触点受电火花放前苏联科学家拉扎连科夫妇在研究开关触点受电火花放电腐蚀损坏的现象时，发现电火花放电所产生的瞬间高温电腐蚀损坏的现象时，发现电火花放电所产生的瞬间高温对金属材料有熔化和气蚀作用，于是产生了一种新的金属对金属材料有熔化

2、和气蚀作用，于是产生了一种新的金属加工方法加工方法电火花加工电火花加工。“特种加工特种加工（NTM，Non-Traditional Machining）”技技术。即利用术。即利用电能、热能、光能、化学能电能、热能、光能、化学能等，在不产生切削等，在不产生切削力的情况下，以低于工件硬度的工具去除工件上多余材料，力的情况下，以低于工件硬度的工具去除工件上多余材料，达到达到“以柔克刚以柔克刚”的目的。的目的。1.1.特种加工的由来特种加工的由来第2页/共190页2.2.特种加工的发展趋势特种加工的发展趋势（1 1）设备向）设备向自动化、柔性化自动化、柔性化方向发展；方向发展；（2 2）大力开发特种加

3、工领域中的新方法，充分发挥）大力开发特种加工领域中的新方法，充分发挥特种特种加工的优势加工的优势；（3 3）某些特种加工方法的应用会造成环境污染，充分做）某些特种加工方法的应用会造成环境污染，充分做好防污、治污处理，向好防污、治污处理，向绿色加工方向绿色加工方向发展。发展。第3页/共190页1.2 特种加工的特点及分类 （1 1）不是主要依靠机械能不是主要依靠机械能，而是采用其他能量（电能、，而是采用其他能量（电能、热能、光能、化学能、电化学能等）去除工件上多余材料；热能、光能、化学能、电化学能等）去除工件上多余材料；与加工对象的力学性能无关，故可加工各种硬、软、脆、耐与加工对象的力学性能无关

4、，故可加工各种硬、软、脆、耐腐蚀、高熔点、高强度等金属或非金属材料。腐蚀、高熔点、高强度等金属或非金属材料。（2 2）非接触加工非接触加工，即加工时工具与工件不发生直接接触，即加工时工具与工件不发生直接接触，工具与工件间不存在作用力，故可加工高耐磨、刚性低和弹工具与工件间不存在作用力，故可加工高耐磨、刚性低和弹性工件。性工件。1.1.特种加工的特点 特种加工无论在加工机理和加工形式上与传统的切削加工有着本质的区别，主要体现在以下几点：第4页/共190页 （3 3）加工时由于工具与工件不发生直接接触，故热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小。可获得较低的表面粗糙度，尺寸稳定性好。（4 4）两种或两

5、种以上的不同类型能量可以相互组合，形成新的复合加工，更突出其优越性，综合加工效果明显，且便于推广使用。如电解电火花加工（ECDM）、电化学电弧加工（ECAM）就是两种特种加工复合而成的新的加工方法。第5页/共190页2.2.特种加工存在的问题特种加工存在的问题 虽然特种加工已解决了传统切削加工难以解决的许虽然特种加工已解决了传统切削加工难以解决的许多问题，在提高产品质量、生产效率和经济效益上显示出多问题，在提高产品质量、生产效率和经济效益上显示出很大的优越性，但目前仍存在一些问题与不足。很大的优越性，但目前仍存在一些问题与不足。（1 1）有些特种加工机理（如超声加工、激光加工等）有些特种加工机

6、理（如超声加工、激光加工等）还不十分清楚，其工艺参数的选择、加工过程的稳定性均还不十分清楚，其工艺参数的选择、加工过程的稳定性均需进一步提高。需进一步提高。（2 2）有些特种加工（如电化学加工）在加工过程中会）有些特种加工（如电化学加工）在加工过程中会产生有毒的废渣、废气，若排放、处理不当会造成环境污产生有毒的废渣、废气，若排放、处理不当会造成环境污染，影响工人健康。染，影响工人健康。（3 3）有些特种加工（如快速成型、等离子弧加工等）有些特种加工（如快速成型、等离子弧加工等）加工精度和生产效率有待提高。加工精度和生产效率有待提高。（4 4）有些特种加工（如电火花成型加工、电火花线切）有些特种

7、加工（如电火花成型加工、电火花线切割加工等）只能加工导电材料，加工领域有待拓宽。割加工等）只能加工导电材料，加工领域有待拓宽。第6页/共190页加工方法加工方法主要能量形式主要能量形式作用形式作用形式英文缩写英文缩写电火花加工电火花加工电火花成型加工电火花成型加工电、热能电、热能熔化、汽化熔化、汽化EDMEDM电火花线切割加工电火花线切割加工电、热能电、热能熔化、汽化熔化、汽化WEDMWEDM电化学加工电化学加工电解加工电解加工电化学能电化学能阳极溶解阳极溶解ECMECM电铸加工电铸加工电化学能电化学能阴极溶解阴极溶解EFMEFM涂镀加工涂镀加工电化学能电化学能阴极溶解阴极溶解EPMEPM电解

8、磨削电解磨削电化学能、机械能电化学能、机械能阳极溶解、机械磨削阳极溶解、机械磨削ECGECG高能束加工高能束加工激光束加工激光束加工光、热能光、热能熔化、汽化熔化、汽化LBMLBM电子束加工电子束加工电、热能电、热能熔化、汽化熔化、汽化EBMEBM离子束加工离子束加工电、机械能电、机械能切蚀切蚀IBMIBM等离子弧加工等离子弧加工电、热能电、热能熔化、汽化熔化、汽化PAMPAM物料切蚀加工物料切蚀加工超声加工超声加工声、机械能声、机械能切蚀切蚀USMUSM磨料流加工磨料流加工流体能、机械能流体能、机械能切蚀切蚀AFMAFM液体喷射加工液体喷射加工流体能、机械能流体能、机械能切蚀切蚀LJCLJC

9、快速成型加工快速成型加工光固化法光固化法光、化学能光、化学能增加材料增加材料SLSL粉末烧结法粉末烧结法光、热能光、热能SLSSLS叠层实体法叠层实体法光、机械能光、机械能LOMLOM熔丝堆积法熔丝堆积法电、热、机械能电、热、机械能FDMFDM复合加工复合加工电化学电弧加工电化学电弧加工电化学能电化学能熔化、汽化腐蚀熔化、汽化腐蚀ECAMECAM电解电火花磨削电解电火花磨削电、热能电、热能阳极溶解、熔化、切削阳极溶解、熔化、切削MEECMEEC电化学腐蚀加工电化学腐蚀加工电化学能、热能电化学能、热能熔化、汽化腐蚀熔化、汽化腐蚀ECPECP超声放电加工超声放电加工声、热、电能声、热、电能熔化、切

10、蚀熔化、切蚀USECUSEC复合电解加工复合电解加工电化学、机械能电化学、机械能切蚀切蚀CECMCECM复合切削加工复合切削加工机械、声、磁能机械、声、磁能切削切削CSMMCSMM其他加工方法其他加工方法化学铣削加工化学铣削加工化学能化学能腐蚀腐蚀CMCM光化学加工光化学加工光、化学能光、化学能光化学、腐蚀光化学、腐蚀OCM/OCCOCM/OCC刻蚀加工刻蚀加工化学能化学能腐蚀腐蚀CECE3.3.特种加工的分类特种加工的分类第7页/共190页第二章 电火花加工技术u 理解电火花加工原理基础；u 了解电火花加工设备；u 掌握电火花加工工艺；u 掌握电火花加工方法。学习目标第8页/共190页2.1

11、 电火花加工原理基础电火花加工原理及特点电火花加工原理及特点图图2-1 -1 电火花加工原理图电火花加工原理图1 1工件工件 2进给装置进给装置 3工具电极工具电极 4工作液工作液 5泵泵图 2-2-2 加工表面放大图第9页/共190页 与传统的金属切削加工相比，电火花加工有如下优点：与传统的金属切削加工相比，电火花加工有如下优点：（1）便于加工在传统切削加工中难以加工甚至是）便于加工在传统切削加工中难以加工甚至是无法加工无法加工的材料的材料；(2)便于加工深孔、型腔及复杂形状的工件；因此适宜加工便于加工深孔、型腔及复杂形状的工件；因此适宜加工低刚度零件和微细加工低刚度零件和微细加工；(3)电

12、极材料不必比工件材料电极材料不必比工件材料硬硬；（4）直接利用）直接利用电能、热能电能、热能作为加工能源，便于实现加工过程作为加工能源，便于实现加工过程的自动化。的自动化。电火花加工的特点第10页/共190页 （1）一般只能加工金属等导电材料。（2）加工速度较慢，效率低。（3）电火花加工中，电极也会损耗，影响加工精度。（4）电蚀产物在排除过程中常会引起二次放电，形成加工斜度，进而影响加工精度。电火花加工也有一定的局限性：第11页/共190页2.2 电火花加工设备机床型号、规格和分类机床型号、规格和分类：我国国标规定，电火花加工机床均用我国国标规定，电火花加工机床均用D71加上机床工作台面加上机

13、床工作台面宽度的宽度的1/10表示。表示。例如：D 71 32 71表示电火花机床；32表示机床工作台宽度为320mmD表示电加工机床（若该机 床为数控电加工机床，则在D后面加上K，即DK）；第12页/共190页电火花加工机床结构211床身 2液压油箱 3工作液槽 4主轴头 5立柱 6数控电源柜图23 电火花机床 电火花机床外观第13页/共190页机床主体机床主体床身与立柱工作台主轴头机床附件夹头平动头1）保证加工稳定性，维持最佳放电时间。保证加工稳定性，维持最佳放电时间。2）放电过程中，如发现短路或起弧时，）放电过程中，如发现短路或起弧时，主轴头能迅速抬起使电弧中断。主轴头能迅速抬起使电弧中

14、断。3）保证主轴移动的直线性，以满足精密）保证主轴移动的直线性，以满足精密加工的要求。加工的要求。4）主轴应有足够的刚性。）主轴应有足够的刚性。5）主轴应有均匀进给而无爬行现象。）主轴应有均匀进给而无爬行现象。永磁吸盘油杯第14页/共190页工作介质循环过滤系统21图29 工作介质循环过滤系统油路1粗过滤器 2单向阀3涡旋泵 4电机 5安全阀 6压力表 7精过滤器8压力调节阀 9射流抽吸管 10冲油选择阀 11快速进油控制阀 12冲油压力表 13抽油压力表第15页/共190页210 工作液强迫循环方式图211纸质过滤芯第16页/共190页电火花加工脉冲电源电火花加工脉冲电源图212 脉冲电源系

15、统电路简图嵌入式系统模糊控制电源控制+工具-工件间隙电压检测第17页/共190页自动进给调节系统组成伺服进给系统作用有较广的速度调节跟踪范围，有较广的速度调节跟踪范围，以适应粗、半精、精加工的要以适应粗、半精、精加工的要求求；有足够的灵敏度和快速性，有足够的灵敏度和快速性，及时应对间隙变化和调整间隙。及时应对间隙变化和调整间隙。这就要求伺服进给系统的惯性、这就要求伺服进给系统的惯性、摩擦、放大倍数等尽量小摩擦、放大倍数等尽量小；有必要的稳定性，以提高有必要的稳定性，以提高抗干扰能力和避免执行机构的抗干扰能力和避免执行机构的低速爬行现象低速爬行现象；结构简单、工作可靠结构简单、工作可靠；比较环节

16、放大环节执行环节测量环节间隙进给速度设定值图213 伺服进给系统的基本组成第18页/共190页代码代码功功 能能代码代码功功 能能G00快速移动，定位指令快速移动，定位指令G81移动到机床的极限移动到机床的极限G01直线插补直线插补G82回到当前位置与零点的一半处回到当前位置与零点的一半处G02顺时针圆弧插补指令顺时针圆弧插补指令G90绝对坐标指令绝对坐标指令G03逆时针圆弧插补指令逆时针圆弧插补指令G91增量坐标指令增量坐标指令G04暂停指令暂停指令G92制定坐标原点制定坐标原点G17XOYM00暂停指令暂停指令G18XOZM02程序结束指令程序结束指令G19YOZM05忽略接触感知忽略接触

17、感知G20英制英制M08旋转头开旋转头开G21公制公制M09旋转头关旋转头关G40取消电极补偿取消电极补偿M80冲油、工作液流动冲油、工作液流动G41电极左补偿电极左补偿M84接通脉冲电源接通脉冲电源G42电极右补偿电极右补偿M85关断脉冲电源关断脉冲电源G54选择工作坐标系选择工作坐标系M89工作液排除工作液排除G55选择工作坐标系选择工作坐标系M98子程序调用子程序调用G56选择工作坐标系选择工作坐标系M99子程序结束子程序结束G80移动轴直到接触感知移动轴直到接触感知 电火花加工数控系统第19页/共190页如图如图2-15所示，所示，ABCD为矩形工件，为矩形工件，AB、BC边为设计边为

18、设计基准，现欲用电火花加工一圆形图案，图案的中心为基准，现欲用电火花加工一圆形图案，图案的中心为O点，点，O到到AB边、边、BC边的距离如图中所标。已知圆形电极的直边的距离如图中所标。已知圆形电极的直径为径为20 mm，请写出电极定位于，请写出电极定位于O点的具体过程。点的具体过程。第20页/共190页平动与摇动摇动：对数控电火花机床，由于工作台是数控的，可以实现工件加工轨迹逐步向外扩张。平动：普通电火花加工机床为了修光侧壁和提高其尺寸精度而添加平动头，使工具电极轨迹向外可以逐步扩张。LN STEP 摇动半径（m）摇动幅度05摇动轨迹形状02摇动加工所在平面02摇动加工伺服方式摇动加工第21页

19、/共190页数控摇动的伺服方式自由摇动锁定摇动步进摇动第22页/共190页摇动轨迹摇动轨迹 类型类型 所在平面所在平面无摇动无摇动 自由摇动自由摇动000000001001002002003003004004005010010011011012012013013014014015020020021021022022023023024024025步进摇动步进摇动100100101101102102103103104104105110110111111112112113113114114115120120121121122122123123124124125锁定摇动锁定摇动200200201201

20、202202203203204204205210210211211212212213213214214215220220221221222222223223224224225电火花数控摇动类型第23页/共190页数控电火花机床常见的功能第24页/共190页2.3.2 影响加工速度的主要因素电参数的影响电参数的影响峰值电流的影响峰值电流的影响脉冲间隔对加工速度的影响脉冲间隔对加工速度的影响脉冲宽度对加工速度的影响脉冲宽度对加工速度的影响第25页/共190页2.3 电火花加工工艺规律2.3.1 影响材料电蚀量的因素影响材料电蚀量的因素1.极性效应对电蚀量的影响极性效应对电蚀量的影响“正极性”接线法

21、“负极性”接线法2.覆盖效应对电蚀量的影响覆盖效应对电蚀量的影响3电参数对电蚀量的影响电参数对电蚀量的影响 4金属材料对电蚀量的影响5工作液对电蚀量的影响工作液对电蚀量的影响第26页/共190页峰值电流150A峰值电流80A峰值电流40A峰值电流20A脉冲间隔1200s脉冲间隔100s脉冲间隔50s脉冲间隔20s图219脉冲宽度与加工速度的关系图2 220 20 脉冲间隔与加工速度关系图221 峰值电流与加工速度关系第27页/共190页2.3.2 影响加工速度的主要因素电极材料和加工极性的影响电极材料和加工极性的影响排屑条件的影响排屑条件的影响加工面积的影响加工面积的影响工件材料的影响工作液的

22、影响“抬刀抬刀”对加工速度的影响对加工速度的影响冲冲(抽抽)油压力的影响油压力的影响 非电参数的影响第28页/共190页峰值电流48A峰值电流30A 加工面积与加工速度的关系自适应抬刀定时抬刀抬刀方式对加工速度的影响第29页/共190页2.3.3 影响电极损耗的主要因素峰值电流的影响峰值电流的影响脉冲间隔的影响脉冲间隔的影响脉冲宽度的影响脉冲宽度的影响加工极性的影响加工极性的影响电参数的影响第30页/共190页脉冲宽度与电极相对损耗的关系脉冲宽度50s脉冲宽度200s脉冲宽度1000s峰值电流与电极损耗的关系工件钢工具铜负极性加工脉冲间隔对电极相对损耗的影响加工极性对电极损耗的影响负极性正极性

23、第31页/共190页2.3.3 影响电极损耗的主要因素冲油或抽油的影响冲油或抽油的影响电极的形状和尺寸的影响电极的形状和尺寸的影响加工面积的影响加工面积的影响电极材料的影响电极材料的影响非电参数的影响第32页/共190页加工面积对电极损耗的影响 冲油压力对电极损耗的影响石墨纯铜 电极加工方式第33页/共190页影响因素影响因素说明说明减少点击损耗的措施减少点击损耗的措施脉冲宽度脉冲宽度脉宽越大，损耗越小脉宽越大，损耗越小脉冲宽度足够大脉冲宽度足够大峰值电流峰值电流峰值电流越大，电极损耗越大峰值电流越大，电极损耗越大减小峰值电流减小峰值电流加工面积加工面积影响不大影响不大大于最小加工面积大于最小

24、加工面积极性极性影响很大。应根据电源、电参数、工作液、电影响很大。应根据电源、电参数、工作液、电极材料、工件材料，选择合适的极性极材料、工件材料，选择合适的极性脉宽大时用正极性；脉宽小时用负脉宽大时用正极性；脉宽小时用负极性；钢电极用负极性极性；钢电极用负极性电极材料电极材料黄铜的电极损耗最大，纯铜、铸铁和钢次之，黄铜的电极损耗最大，纯铜、铸铁和钢次之，石墨和铜钨、银钨合金较小石墨和铜钨、银钨合金较小石墨适宜做粗加工电极；纯铜适宜石墨适宜做粗加工电极；纯铜适宜做精加工电极做精加工电极工件材料工件材料硬质合金工件的电极损耗比铜工件大硬质合金工件的电极损耗比铜工件大采用高压脉冲或水做工作液采用高压

25、脉冲或水做工作液工作液工作液水和水溶液比煤油容易实现低损耗加工水和水溶液比煤油容易实现低损耗加工在许可条件下，最好不采用强迫冲在许可条件下，最好不采用强迫冲（抽）油（抽）油排屑条件和排屑条件和二次放电二次放电在损耗较小加工时，排屑条件越好则损耗越大；在损耗较小加工时，排屑条件越好则损耗越大；在损耗较大的参数加工时，二次放电会使损耗在损耗较大的参数加工时，二次放电会使损耗增加增加影响电极损耗的因素第34页/共190页2.3.4 影响加工精度的主要因素加工斜度加工斜度放电间隙放电间隙d dad其中：其中：d d为单边起始放电间隙；为单边起始放电间隙；a为单边放电蚀除量；为单边放电蚀除量；d为电极单

26、边损耗量。为电极单边损耗量。工具电极的损耗工具电极的损耗第35页/共190页2.3.5 影响表面质量的因素1.影响表面粗糙度的主要因素影响表面粗糙度的主要因素 电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能，如耐磨性、配合性质、接触刚度、疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速、高压条件下工作的模具和零件，其表面粗糙度往往决定其使用性能和使用寿命。电火花加工工件表面的凹坑大小与单个脉冲放电能量有关，单个脉冲能量越大，则凹坑越大。若把粗糙度值大小简单地看成与电蚀凹坑的深度成正比，则电火花加工表面粗糙度随单个脉冲能量的增加而增大。第36页/共190页2.3.5 影响表面质量的因素2.电火花加工表面变化层和机械性

27、能电火花加工表面变化层和机械性能电火花加工表面熔化层热影响层基体金属疲劳性能力学性能显微硬度及耐磨性表面变化层残余应力第37页/共190页2.3.6 加工稳定性和电参数的选择电火花加工稳定性电火花加工稳定性电参数与加工稳定性电参数与加工稳定性电极进给速度电极进给速度蚀除物的排出情况蚀除物的排出情况电极材料与工件材料电极材料与工件材料极性极性加工形状加工形状第38页/共190页注：表示影响较小，表示降低或减小，表示增大。常用参数对电火花加工工艺的影响第39页/共190页2.4 电火花加工工艺图235 电火花加工步骤第40页/共190页电极材料电极材料电加工性能电加工性能机械加工机械加工性能性能说

28、明说明稳定性稳定性电极损耗电极损耗钢钢较差较差中等中等好好在选择电参数时注意加工稳定性在选择电参数时注意加工稳定性铸铁铸铁一般一般中等中等好好加工冷冲模时常用的电极材料加工冷冲模时常用的电极材料黄铜黄铜好好大大较好较好电极损耗太大电极损耗太大紫铜紫铜好好较大较大较差较差机械加工性好，易成形；电加工稳定性好，不易产机械加工性好，易成形；电加工稳定性好，不易产生烧弧。但磨削困难生烧弧。但磨削困难石墨石墨较好较好小小较好较好极易成形；密度小，易于大型电极的制作；成本低极易成形；密度小，易于大型电极的制作；成本低仅为纯铜电极的仅为纯铜电极的铜钨合金铜钨合金好好小小较好较好价格贵，在深孔、直壁孔、硬质合

29、金模具加工中使价格贵，在深孔、直壁孔、硬质合金模具加工中使用用银钨合金银钨合金好好小小较好较好价格贵，一般少用价格贵，一般少用 2.4.1 电火花加工准备工作 1.电极准备第41页/共190页2.电极设计电极设计加工电极实线为工件电极的理论形状、尺寸虚线为工件修正后的理论形状、尺寸工件型腔电极补偿图第42页/共190页（1）电极的结构形式）电极的结构形式 整体电极整体电极 整体电极阶梯电极第43页/共190页 组合电极组合电极组合电极第44页/共190页 镶拼式电极镶拼式电极 电极垂直尺寸图电极水平截面尺寸缩放示意图第45页/共190页电极开孔示意图第46页/共190页3.电极的制造电极的制造

30、 在进行电极制造时，尽可能将要加工的电极坯料装夹在在进行电极制造时，尽可能将要加工的电极坯料装夹在即将进行电火花加工的装夹系统上，避免因装卸而产生定位即将进行电火花加工的装夹系统上，避免因装卸而产生定位误差。误差。常用的电极制造方法有：常用的电极制造方法有：切削加工切削加工、线切割加工线切割加工 电极的机械加工（a）与线切割加工(b)第47页/共190页4.电极装夹与校正电极装夹与校正 标准套筒形夹具 螺纹夹头夹具钻夹头夹具第48页/共190页石墨电极的装夹按辅助基准面校正电极第49页/共190页5.工件的准备工件的准备(1)工件的预加工件的预加工工 所留余量要合适，尽量做到余量均匀，否则会影

31、响型腔所留余量要合适，尽量做到余量均匀，否则会影响型腔表面粗糙度和电极不均匀的损耗，破坏型腔的精度。表面粗糙度和电极不均匀的损耗，破坏型腔的精度。对一些形状复杂的型腔，可直接进行电火花加工。对一些形状复杂的型腔，可直接进行电火花加工。预加工后使用的电极上可能有铣削等机加工痕迹，如用预加工后使用的电极上可能有铣削等机加工痕迹，如用这种电极精加工则可能影响到工件的表面粗糙度。这种电极精加工则可能影响到工件的表面粗糙度。预加工过的工件进行电火花加工时，在起始阶段加工稳预加工过的工件进行电火花加工时，在起始阶段加工稳定性可能存在问题。定性可能存在问题。(2)热处理热处理(3)其它工序其它工序 工件在预

32、加工后，便可以进行淬火、回火等热处理，即工件在预加工后，便可以进行淬火、回火等热处理，即热处理工序尽量安排在电火花加工前面，因为这样可避免热热处理工序尽量安排在电火花加工前面，因为这样可避免热处理变形对电火花加工尺寸精度、型腔形状等的影响。处理变形对电火花加工尺寸精度、型腔形状等的影响。工件在电火花加工前还必须除锈去磁，否则在加工工件在电火花加工前还必须除锈去磁，否则在加工中工件吸附铁屑，很容易引起拉弧烧伤。中工件吸附铁屑，很容易引起拉弧烧伤。第50页/共190页6.工件的装夹与找正工件的装夹与找正工件可直接装夹在垫块或工作台上，通过压板压紧即可，也可采用永磁吸盘将工件吸牢在工作台上。若工作台

33、有坐标移动时，应使工件基准线与拖板一轴移动方向一致，便于电极与工件间的校正与定位。7.电极相对于工件的定位电极相对于工件的定位找正工件中心第51页/共190页2.4.2 电火花加工方法电火花加工方法1.电火花穿孔加工方法电火花穿孔加工方法 凹模的电火花加工L1L2若若凹模的尺寸为凹模的尺寸为L2，工具电极，工具电极相应的尺寸为相应的尺寸为L1单边火花间隙值单边火花间隙值为为SL，则，则：L2=L1+2SL 其中其中：火花间隙值火花间隙值SL主要取决主要取决于脉冲参数与机床的精度。于脉冲参数与机床的精度。第52页/共190页（1）间接法）间接法间接法 间接法的优点是：间接法的优点是：可以自由选择

34、电极材料，电加工性能好。可以自由选择电极材料，电加工性能好。因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹模的配合间隙与放电间隙无关。模的配合间隙与放电间隙无关。间接法的缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙间接法的缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。难以保证均匀。第53页/共190页（2）直接法）直接法凸模刃口主轴头工具电极（冲头）工件（凹模）主轴头工件（凹模）切除部分主轴头工具电极（冲头）工件（凹模）凸模刃口（a）加工前（c）切除损耗部分（b）加工后 直接法第54页/共190页直接法的优点是：可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。无须另外

35、制作电极。无须修配工作，生产率较高。直接法的缺点是：电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。第55页/共190页（3）混合法）混合法凸模刃口主轴头工具电极（冲头）工件（凹模）主轴头工件（凹模）切除部分主轴头工具电极（冲头）工件（凹模）凸模刃口（a）加工前（c）切除损耗部分（b）加工后 混合法凸模冲头第56页/共190页混合法的特点是：混合法的特点是：可以自由选择电极材料，电加工性能好。无须另外制作电极。无须修配工作，

36、生产率较高。电极一定要粘结在冲头的非刃口端。第57页/共190页（4）阶梯工具电极加工法 阶梯工具电极加工法在冷冲模具电火花成型加工中极为普遍，其应用方面有两种：无预孔或加工余量较大时;在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，精加工段工具电极（冲头）粗加工段工件精加工段精加工段工具电极（冲头）工具电极冲头粗加工段工件工件粗加工段 阶梯工具电极加工冲模第58页/共190页2.电火花成型加工方法电火花成型加工方法电火花电火花成型加工成型加工和和穿孔加工穿孔加工相比有下列特点：相比有下列特点：电火花成型加工为盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除电火花成型加工为盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差

37、。条件差。型腔多由球面、锥面、曲面组成，且在一个型腔内常有各种圆型腔多由球面、锥面、曲面组成，且在一个型腔内常有各种圆角、凸台或凹槽，有深有浅，还有各种形状的曲面相接，轮廓形状角、凸台或凹槽，有深有浅，还有各种形状的曲面相接，轮廓形状不同，结构复杂。这就使得加工中电极的长度和型面损耗不一，故不同，结构复杂。这就使得加工中电极的长度和型面损耗不一，故损耗规律复杂，且电极的损耗不可能由进给实现补偿，因此型腔加损耗规律复杂，且电极的损耗不可能由进给实现补偿，因此型腔加工的电极损耗较难进行补偿。工的电极损耗较难进行补偿。材料去除量大，表面粗糙度要求严格。材料去除量大，表面粗糙度要求严格。加工面积变化大

38、，要求电规准的调节范围相应也大。加工面积变化大，要求电规准的调节范围相应也大。电火花成型加工方法主要有：电火花成型加工方法主要有：单电极直接成型工艺、多电极更换单电极直接成型工艺、多电极更换成型工艺、数控平动成型工艺成型工艺、数控平动成型工艺等。选择时要依据工件的技术要求、等。选择时要依据工件的技术要求、复杂程度、以及机床类型等确定。复杂程度、以及机床类型等确定。第59页/共190页（1）单电极直接成型法）单电极直接成型法单电极直接成型法是指在电火花加工中只用一只电极加工出所有单电极直接成型法是指在电火花加工中只用一只电极加工出所有的型腔部位。该方法操作简单、不需要重复装夹定位，提高了生产的型

39、腔部位。该方法操作简单、不需要重复装夹定位，提高了生产效率。下列几种情况适宜单电极直接成型法。效率。下列几种情况适宜单电极直接成型法。没有精度要求的电火花加工场合。没有精度要求的电火花加工场合。例如模具钳工中取出折断例如模具钳工中取出折断在工件中的钻头、丝锥等，利用单电极简单、方便、省时、省力。在工件中的钻头、丝锥等，利用单电极简单、方便、省时、省力。加工形状简单、精度要求不高的型腔。加工形状简单、精度要求不高的型腔。模具零件中很多部位模具零件中很多部位是没有精度要求的，电火花加工时由于电极损耗而残留的部位还可是没有精度要求的，电火花加工时由于电极损耗而残留的部位还可以通过钳工修复来完成。以通

40、过钳工修复来完成。加工深度很浅的型腔。加工深度很浅的型腔。例如模具表面上的一些图案、花纹等。例如模具表面上的一些图案、花纹等。由于深度较浅，所以电极损耗小，单电极完全能满足其加工精度的由于深度较浅，所以电极损耗小，单电极完全能满足其加工精度的要求。要求。第60页/共190页（2）多电极更换成型法）多电极更换成型法采用几个尺寸有缩放量的电极分别完成型腔的粗、半精、精加工。粗加工半精加工精加工 多电极更换成型法示意图第61页/共190页（3）数控平动成型法数控平动成型法 电火花加工机床的数控系统能够实现电火花加工机床的数控系统能够实现X、Y、Z等多轴等多轴控制，电极和工件间可以按照预先编制好的程序

41、进行微量控制，电极和工件间可以按照预先编制好的程序进行微量移动。称为数控平动加工法。移动。称为数控平动加工法。平动加工是数控电火花加工的一种重要工艺方法，平平动加工是数控电火花加工的一种重要工艺方法，平动方式一般分为两种：自由平动和伺服平动。自由平动一动方式一般分为两种：自由平动和伺服平动。自由平动一般用于浅表加工，加工时边打边平动可以改善排屑性能，般用于浅表加工，加工时边打边平动可以改善排屑性能，提高加工速度，减少积炭；伺服平动一般用于深度加工场提高加工速度，减少积炭；伺服平动一般用于深度加工场合，先加工完底面再修侧面。合，先加工完底面再修侧面。第62页/共190页2.5 电火花加工操作实例

42、例例1：冲模加工：冲模加工 材料为钢材料为钢温馨提示：温馨提示：冲模是在生产中常用的一种模具，零件的尺寸精度、表面粗糙冲模是在生产中常用的一种模具，零件的尺寸精度、表面粗糙度直接取决于模具的凸凹模的加工精度。所以凸凹模的制造就成为度直接取决于模具的凸凹模的加工精度。所以凸凹模的制造就成为生产上的关键技术之一。尤其是凹模，采用常规的机械加工方法是生产上的关键技术之一。尤其是凹模，采用常规的机械加工方法是困难的甚至是无法加工的，仅靠钳工修配一则劳动强度大，质量很困难的甚至是无法加工的，仅靠钳工修配一则劳动强度大，质量很难保证，二则往往因为淬火变形而导致工件的报废。如果采用电火难保证，二则往往因为淬

43、火变形而导致工件的报废。如果采用电火花成型加工就可以很好的解决这一难题。一方面电火花成型加工可花成型加工就可以很好的解决这一难题。一方面电火花成型加工可以安排在工件淬火后进行，避免了因热处理而导致的工件变形，另以安排在工件淬火后进行，避免了因热处理而导致的工件变形，另一方面可以不受材料硬度的限制，扩大了模具材料的选用范围。一方面可以不受材料硬度的限制，扩大了模具材料的选用范围。凹模加工第63页/共190页脉冲宽度脉冲宽度m ms脉冲间歇脉冲间歇m ms峰值电流峰值电流702011.凸模的加工凸模的加工:以采用线切割或成形磨削来加工完成；以采用线切割或成形磨削来加工完成；2.凹模的加工凹模的加工

44、:采用直接配合法来加工完成；采用直接配合法来加工完成；3.电极、工件的装夹电极、工件的装夹:首先将选好的电极安装在机床主轴的首先将选好的电极安装在机床主轴的电极夹头中，用直角尺在电极夹头中，用直角尺在X X、Y Y方向调整，保证电极与机床工方向调整，保证电极与机床工作台面的垂直，其次将工件安装在工作台面上，利用压板固作台面的垂直，其次将工件安装在工作台面上，利用压板固定。最后移动工作台，保证电极中心与工件中心一致；定。最后移动工作台，保证电极中心与工件中心一致；4.选择电参数：5.工作液的选择：采用煤油作为工作液；具体加工步骤如下：最后启动电源，加工深度由模具深度决定。最后启动电源，加工深度由

45、模具深度决定。第64页/共190页例例2：电火花加工塑料叶轮注塑模型腔：电火花加工塑料叶轮注塑模型腔叶轮电极温馨提示：温馨提示：工件的形状：在工件的形状：在120圆范围内，以圆范围内，以其轴心作为对称中心，均匀分布六片其轴心作为对称中心，均匀分布六片叶片的型槽。槽的最深处尺寸为叶片的型槽。槽的最深处尺寸为15 mm；槽的上口宽；槽的上口宽2.2mm；槽壁有；槽壁有0.2mm的脱模斜度的脱模斜度(约约30)。参见右侧。参见右侧257叶轮电极图，工件的中心有一叶轮电极图，工件的中心有一个个10+0.03mm孔。孔。第65页/共190页1.工件在电火花加工前的工艺路线：工件在电火花加工前的工艺路线：

46、车：精车车：精车10+0.03mm孔和其它各尺寸，上、下面留磨量；孔和其它各尺寸，上、下面留磨量；磨：精磨上、下两面；磨：精磨上、下两面；最好待加工的最好待加工的6个叶片部位，各钻一个个叶片部位，各钻一个1mm的冲油孔，的冲油孔，加工时下冲油。加工时下冲油。具体加工步骤如下：2.工具电极的技术要求：工具电极的技术要求：分别用紫铜材料加工分别用紫铜材料加工6片成型工具电极，然后镶在一块固片成型工具电极，然后镶在一块固定板上。电极固定板中心加工一个定板上。电极固定板中心加工一个10+0.03mm孔，与工件孔，与工件中心孔相对应。中心孔相对应。电火花加工之前的工艺路线：电火花加工之前的工艺路线：铣或

47、用线切割：加工铣或用线切割：加工6个叶片电极；个叶片电极；钳：拼镶或焊接工具电极并修型、抛光；钳：拼镶或焊接工具电极并修型、抛光；车：校正后加工车：校正后加工10+0.03mm孔。孔。3.工艺方法单电极平动修光法工艺方法单电极平动修光法第66页/共190页脉冲宽度脉冲宽度m ms脉冲间歇脉冲间歇m ms功放管数功放管数峰值电流峰值电流总进给深总进给深度度平动量平动量表面粗糙表面粗糙度度 a/m极性极性高压高压低压低压5122004121512.50负负256200481014.50.212负负1281044214.80.37负负6410441.3150.363负负2408240.815.10.

48、401.5正正4.装夹、校正、固定：装夹、校正、固定：准备定位心轴：用准备定位心轴：用45圆钢车长为圆钢车长为40mm、直径、直径10 mm定定位心轴作为校正棒；位心轴作为校正棒；工具电极：以各叶片电极的侧壁为基准校正后予以固定。固工具电极：以各叶片电极的侧壁为基准校正后予以固定。固定后将定位心轴校正棒装入固定板中心孔；定后将定位心轴校正棒装入固定板中心孔；工件：将工件平置于工作台面。移动工件：将工件平置于工作台面。移动X、Y坐标，对准心轴坐标，对准心轴校正棒与工件上对应孔，直到能自由插入止。将工件夹紧后抽出校正棒与工件上对应孔，直到能自由插入止。将工件夹紧后抽出定位心轴。定位心轴。5.加工参

49、数：第67页/共190页6.加工效果加工效果 因精加工中采用了低损耗参数，工具电极综合损耗约因精加工中采用了低损耗参数，工具电极综合损耗约为为1%2%；加工表面粗糙度值加工表面粗糙度值Ra=1.52m，可以直接使用，不，可以直接使用，不需要钳工抛光；需要钳工抛光；加工后，槽侧壁有加工后，槽侧壁有0.2mm的脱模斜度，符合设计要求。的脱模斜度，符合设计要求。第68页/共190页例例3：手机电池盖的加工。如图手机电池盖的加工。如图所示。要求：所示。要求：T型部位型部位采用电火花加工，深度为采用电火花加工，深度为0.2mm，此部位对尺寸、形状、，此部位对尺寸、形状、位置及表面粗糙度均无严格要求位置及

50、表面粗糙度均无严格要求,工件材料：工件材料：4Cr5MoV1Si。零件图 电极结构请同学们尝试，自己动手写出具体的操作步骤。第69页/共190页2.7 2.7 电火花加工中应注意的一些问题1 1加工精度问题加工精度问题2 2表面粗糙度问题3 3影响模具表面质量的影响模具表面质量的“波纹波纹”问题问题第70页/共190页第三章 电火花线切割加工技术u掌握电火花线切割加工原理、特点、应用;u了解电火花线切割机床的种类与性能;u 掌握电火花线切割3B代码、ISO代码编程指令及格式；u 介绍电火花线切割加工工艺及影响因素;u 掌握电火花线切割应用。学习目标第71页/共190页 电火花线切割加工电火花线