工信版（中职）模具制造技术第四章——模具零件的特种加工教学课件.ppt

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1、YCF（中职）模具制造技术第四章模具零件的特种加工教学课件第四章第四章 模具零件的特种加工模具零件的特种加工第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工第三节第三节 电化学加工电化学加工第四节第四节 其他加工技术简介其他加工技术简介第四章第四章 模具零件的特种加工模具零件的特种加工本章概述本章概述随着模具行业的发展，传统的机加工工艺有时已经不能满足随着模具行业的发展，传统的机加工工艺有时已经不能满足需求，因此近些年发展出了几种特种加工工艺。这些特种加需求，因此近些年发展出了几种特种加工工艺。这些特种加工工艺有着很好的发展前景，我们有必要了解一下。本章

2、介工工艺有着很好的发展前景，我们有必要了解一下。本章介绍了几种特种加工技术和工艺，包括电火花成型加工、电火绍了几种特种加工技术和工艺，包括电火花成型加工、电火花线切割加工、电化学加工及其他几种特种加工技术。着重花线切割加工、电化学加工及其他几种特种加工技术。着重介绍了它们的原理、特点及应用。介绍了它们的原理、特点及应用。教学目标教学目标1.掌握电火花成型加工、电火花线切割加工、电化学加工的原掌握电火花成型加工、电火花线切割加工、电化学加工的原理、特点及应用。理、特点及应用。2.了解电火花成型加工、电火花线切割加工工艺所使用机床的了解电火花成型加工、电火花线切割加工工艺所使用机床的结构特点。结构

3、特点。3.了解超声波加工、激光加工、电子束加工的原理、特点及应了解超声波加工、激光加工、电子束加工的原理、特点及应用。用。4.尝试综合利用本章所述几种加工工艺对不同零件进行加工。尝试综合利用本章所述几种加工工艺对不同零件进行加工。下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工电火花加工是在液体介质中进行的，机床的自动进给调节装电火花加工是在液体介质中进行的，机床的自动进给调节装置使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙，当工具电极置使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙，当工具电极和工件之间施加很强的脉冲电压和工件之间施加很强的脉冲电压(达到间隙中介质的击穿电压达到间隙中介质的击穿电压)时

4、，会击穿介质绝缘强度最低处。由于放电区域很小，放电时，会击穿介质绝缘强度最低处。由于放电区域很小，放电时间极短，所以，能量高度集中，使放电区的温度瞬时高达时间极短，所以，能量高度集中，使放电区的温度瞬时高达1000012000，工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、，工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、甚至汽化蒸发。局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛甚至汽化蒸发。局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛入工作液中，并被冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲入工作液中，并被冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电离工作区，从而使工件表面形成一个微

5、小的凹坑。一次放电后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而达到成型加工的目的。达到成型加工的目的。下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工一、电火花加工的原理一、电火花加工的原理电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使局部金属熔化，甚至汽

6、化，从而将金属蚀除生瞬时高温，使局部金属熔化，甚至汽化，从而将金属蚀除下来。这一过程大致分为以下几个阶段下来。这一过程大致分为以下几个阶段:上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工1.极间介质的电离、击穿，形成放电通道极间介质的电离、击穿，形成放电通道放电通道是由大量带正电和负电的粒子以及中型粒子组成，放电通道是由大量带正电和负电的粒子以及中型粒子组成，带电粒子高速运动，相互碰撞，产生大量热能，使通道温度带电粒子高速运动，相互碰撞，产生大量热能，使通道温度升高，通道中心温度可达到升高，通道中心温度可达到10000以上。由于放电开始阶段以上。由于放电开始阶段通道截面很小，而通

7、道内有高温热膨胀形成的压力高达几万通道截面很小，而通道内有高温热膨胀形成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一个强烈的冲击波帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这就向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这就形成了肉眼所能看到的电火花。形成了肉眼所能看到的电火花。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工2.电极材料的熔化，汽化热膨胀电极材料的熔化，汽化热膨胀液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向

8、负极，粒子间相互撞击，粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作液汽化，进而汽化，然后高温向四周扩散，使两电先使工作液汽化，进而汽化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾汽化。汽化后的工作液极表面的金属材料开始熔化直至沸腾汽化。汽化后的工作液和金属蒸汽瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察和金属蒸汽瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象并听电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象并听到轻微

9、的爆炸声。到轻微的爆炸声。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工3.电极材料的抛出电极材料的抛出正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。通道中心的压力最高，工作液和金属汽化后不断向外膨胀，通道中心的压力最高，工作液和金属汽化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。加工中看到挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。加工中看到的橘红色火花就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。的橘红色火花就是被抛出

10、的高温金属熔滴和碎屑。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工4.极间介质的消电离极间介质的消电离在电火花放电加工过程中产生的电蚀产物如果来不及排除和在电火花放电加工过程中产生的电蚀产物如果来不及排除和扩散，那么产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过扩散，那么产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、结碳，使加工无法进行，热，局部过热的工作液高温分解、结碳，使加工无法进行，并烧坏电极。因此为了保证电火花加工过程的正常进行，在并烧坏电极。因此为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，两次放电之间必

11、须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。实际上，电恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。实际上，电火花加工的过程远比上述复杂，它是电力、磁力、热力、流火花加工的过程远比上述复杂，它是电力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。到目前为止，体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。到目前为止，人们对电火花加工过程的了解还有限，需要进一步研究。人们对电火花加工过程的了解还有限，需要进一步研究。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工要使放电腐蚀原理用于对导电材料进行尺寸加工，必须具备要使放电腐蚀原理用于对导电材料进行

12、尺寸加工，必须具备以下几个基本条件以下几个基本条件:(1)工具电极和工件被加工表面之间必须保持一定的放电间隙，工具电极和工件被加工表面之间必须保持一定的放电间隙，这一间隙随加工条件而定，通常约为几微米至几百微米。如这一间隙随加工条件而定，通常约为几微米至几百微米。如果间隙过小，很容易形成短路接触，不能产生火花放电果间隙过小，很容易形成短路接触，不能产生火花放电;如果如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，同样不会产生火花间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，同样不会产生火花放电。因此，加工中必须用自动进给调节机构来保证加工间放电。因此，加工中必须用自动进给调节机构来保证加工间隙随工作状态而变化。

13、隙随工作状态而变化。(2)火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行，例如，火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行，例如，煤油、皂化液或去离子水等。液体介质又称工作液，有压缩煤油、皂化液或去离子水等。液体介质又称工作液，有压缩放电通道的作用，同时液体介质还能把电火花加工过程中产放电通道的作用，同时液体介质还能把电火花加工过程中产生的金属屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中排出去，并且对生的金属屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中排出去，并且对电极和工件有较好的冷却作用。电极和工件有较好的冷却作用。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工(3)火花放电是瞬时的脉冲性放电，放电的持续时

14、间一般为火花放电是瞬时的脉冲性放电，放电的持续时间一般为11000 s。由于放电时间短，能量集中，使放电时产生的热。由于放电时间短，能量集中，使放电时产生的热量来不及扩散到电极材料内部，放电点集中在很小范围内。量来不及扩散到电极材料内部，放电点集中在很小范围内。如果放电时间过长，就会形成持续电弧放电，使加工表面材如果放电时间过长，就会形成持续电弧放电，使加工表面材料大范围熔化烧伤而无法用作尺寸加工。料大范围熔化烧伤而无法用作尺寸加工。(4)在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电蚀产物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能，以保证每蚀产

15、物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能，以保证每次脉冲放电不在同点进行，避免发生局部烧伤现象，使重复次脉冲放电不在同点进行，避免发生局部烧伤现象，使重复性脉冲放电顺利进行。性脉冲放电顺利进行。如图如图4-1所示为矩形波脉冲电源的电压所示为矩形波脉冲电源的电压波形。波形。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工以上这些问题的解决是通过以上这些问题的解决是通过图图4-2所示的电火花加工原理来实所示的电火花加工原理来实现的。工件现的。工件1和工具和工具4分别与脉冲电源分别与脉冲电源2的两输出端相连接。自的两输出端相连接。自动进给调节装置动进给调节装置3(此处为电动机及丝杠螺母机构

16、此处为电动机及丝杠螺母机构)使工具和工使工具和工件间经常保持一很小的放电间隙，若脉冲电压加到两极之间，件间经常保持一很小的放电间隙，若脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，放电点处产生瞬时高温使工介质，在该局部产生火花放电，放电点处产生瞬时高温使工具和工件表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。具和工件表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。脉冲放电结束后，经过一段间隔时间脉冲放电结束后，经过一段间隔时间(即脉冲间隔即脉冲间隔)，使工作，使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲

17、电压又加到两极上，又会在当时液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一个小凹坑。如此连续不断地重复放电，工具电极不断地向工个小凹坑。如此连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给就可把工具的形状复制到工件上，加工出所需要的零件进给就可把工具的形状复制到工件上，加工出所需要的零件，整个加工表面由无数个小凹坑组成。件，整个加工表面由无数个小凹坑组成。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工二、电火花加工的分类二、电火花加工的分类按照工具电极的形式及其与工件之间相对

18、运动的特征，可将按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类电火花加工方式分为五类:利用成型工具电极，相对工件作简利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成型加工单进给运动的电火花成型加工;利用轴向移动的金属丝作工具利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工的电火花线切割加工;利用金属丝或成型导电磨轮作工具电极，利用金属丝或成型导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成型磨削的电火花磨削进行小孔磨削或成型磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、用于加工螺纹环规、

19、螺纹塞规、齿轮等的电火花共扼回转加工螺纹塞规、齿轮等的电火花共扼回转加工;小孔加工、刻印、小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。表面合金化、表面强化等其他种类的加工。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工三、电火花加工的特点三、电火花加工的特点脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难以加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件，不受材料以加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件，不受材料硬度影响，不受热处理状况影响硬度影响，不受热处理状况影响;脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小

20、，脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小材料受热影响范围小;放电加工中，工具电极和工件不直接接触，没有机械切削力，放电加工中，工具电极和工件不直接接触，没有机械切削力，因此适合低刚度工件的加工和微细加工，由于可以简单地将因此适合低刚度工件的加工和微细加工，由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此适用于复杂表面形状的工具电极的形状复制到工件上，因此适用于复杂表面形状的加工加工;上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工直接利用电能加工，易于实现加工过程的自动控制和无人化直接利用电能加工，易于实现加工过程的自动控制和无人化操作，并可减少机

21、械加工工序，劳动强度低，使用维护方便操作，并可减少机械加工工序，劳动强度低，使用维护方便;加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小，工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制极小，工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。造容易。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械因此其应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械(特别是模特别是模具制造具制造)、航空、电子、电机电器、精密机械、仪器仪表等工、航空、电子、电

22、机电器、精密机械、仪器仪表等工业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。加工范业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。加工范围从小至几微米的孔、缝、小轴到大到几米的超大型模具和围从小至几微米的孔、缝、小轴到大到几米的超大型模具和零件。零件。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工四、电火花加工的应用四、电火花加工的应用基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项。基于上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项。制造冲模、塑料模、锻模和压铸模制造冲模、塑料模、锻模和压铸模;加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔;在金属

23、板材上切割出零件在金属板材上切割出零件;加工窄缝加工窄缝;磨削平面和圆面磨削平面和圆面;其他其他(如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等直接加工型面复杂的零件等)。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工五、电火花机床简介五、电火花机床简介电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给调节电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤和循环系统等部分组成，系统、工作液过滤和循环系统等部分组成，如图如图4-3所示。所示。在电火花加工过程中，脉冲电源的作用是把工频正弦交流电

24、在电火花加工过程中，脉冲电源的作用是把工频正弦交流电流转变成频率较高的单向脉冲电流，向工件和工具电极间的流转变成频率较高的单向脉冲电流，向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电能量以蚀除金属。脉冲电源的性加工间隙提供所需要的放电能量以蚀除金属。脉冲电源的性能直接关系到电火花加工的加工速度、表面质量、加工精度、能直接关系到电火花加工的加工速度、表面质量、加工精度、工具电极损耗等工艺指标。工具电极损耗等工艺指标。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工电火花成型加工的自动进给调节系统，主要包含伺服进给系电火花成型加工的自动进给调节系统，主要包含伺服进给系统和参数控制系统。伺

25、服进给系统主要用于控制放电间隙的统和参数控制系统。伺服进给系统主要用于控制放电间隙的大小，而参数控制系统主要用于控制电火花成型加工中的各大小，而参数控制系统主要用于控制电火花成型加工中的各种参数种参数(如放电电流、脉冲宽度、脉冲间隔等如放电电流、脉冲宽度、脉冲间隔等)，以便能够获，以便能够获得最佳的加工工艺指标等。得最佳的加工工艺指标等。上一页 下一页返回第一节第一节 电火花成型加工电火花成型加工工作液过滤和循环系统工作液过滤和循环系统:电火花加工中的蚀除产物，一部分以电火花加工中的蚀除产物，一部分以气态形式抛出，其余大部分是以球状固体微粒分散地悬浮在气态形式抛出，其余大部分是以球状固体微粒分

26、散地悬浮在工作液中，直径一般为几微米。随着电火花加工的进行，蚀工作液中，直径一般为几微米。随着电火花加工的进行，蚀除产物越来越多，充斥在电极和工件之间，或粘连在电极和除产物越来越多，充斥在电极和工件之间，或粘连在电极和工件的表面上。蚀除产物的聚集，会与电极或工件形成二次工件的表面上。蚀除产物的聚集，会与电极或工件形成二次放电。这就破坏了电火花加工的稳定性，降低了加工速度，放电。这就破坏了电火花加工的稳定性，降低了加工速度，影响了加工精度和表面粗糙度。为了改善电火花加工的条件，影响了加工精度和表面粗糙度。为了改善电火花加工的条件，一种办法是使电极振动，以加强排屑作用一种办法是使电极振动，以加强排

27、屑作用;另一种办法是对工另一种办法是对工作液进行强迫循环过滤，以改善间隙状态。作液进行强迫循环过滤，以改善间隙状态。上一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工一、电火花线切割加工的原理一、电火花线切割加工的原理电火花线切割机电火花线切割机(Wire cut Electrical Discharge Machining,WEDM)，属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开，属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开瞬时高温可以

28、使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。其基本物理原理苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。其基本物理原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。电通道。在这个阶段，两板间形成电流。下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到高到8000

29、一一12000的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把熔化的物质抛出弹坑，低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把熔化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，控制的监测和管控，伺服机构

30、执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求的尺寸大小及形状精度的产品。原理示意图为合乎要求的尺寸大小及形状精度的产品。原理示意图如图如图4-4所示。所示。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工电火花数控线切割加工的过程中主要包含下列三部分内容电火花数控线切割加工的过程中主要包含下列三部分内容:1.电火花线切割加工时电极丝和工件之间的脉冲放电电火花线切割加工时电极丝和工件之间的脉冲放电电火花线切割时电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源电火花线切割时电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极

31、。在正负极之间加上脉冲电源，当来一个电脉冲时，的正极。在正负极之间加上脉冲电源，当来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心在电极丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心温度瞬时可高达温度瞬时可高达10000以上，高温使工件金属熔化，甚至有以上，高温使工件金属熔化，甚至有少量汽化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生汽少量汽化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生汽化，这些汽化后的工作液和金属蒸汽瞬间迅速热膨胀，并具化，这些汽化后的工作液和金属蒸汽瞬间迅速热膨胀，并具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸，将熔化和汽化了有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸

32、，将熔化和汽化了的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工为了电火花加工的顺利进行，必须创造条件保证每来一个电为了电火花加工的顺利进行，必须创造条件保证每来一个电脉冲时在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放脉冲时在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电。首先，必须使两个电脉冲之间有足够的间隔时间，使放电。首先，必须使两个电脉冲之间有足够的间隔时间，使放电间隙中的介质消电离。其次，为了保证火花放电时电极丝电间隙中的介质消电离。其次，为了保证火花放电时电极丝不被烧断

33、，必须向放电间隙注入大量工作液，以便电极丝得不被烧断，必须向放电间隙注入大量工作液，以便电极丝得到充分冷却。到充分冷却。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工2.电火花线切割加工的走丝运动电火花线切割加工的走丝运动为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。钥丝整齐地缠绕在储丝筒上，并形成一个闭合状态，走丝电钥丝整齐地缠绕在储丝筒上，并形成一个闭合状态，走丝电机带动储丝筒转动时，通过导丝轮使钥丝作轴线运

34、动。机带动储丝筒转动时，通过导丝轮使钥丝作轴线运动。3.X,Y坐标工作台运动坐标工作台运动工件安装在上下两层的工件安装在上下两层的X,Y坐标工作台上，分别由步进电动机坐标工作台上，分别由步进电动机驱动作数控运动。工件相对于电极丝的运动轨迹，是由线切驱动作数控运动。工件相对于电极丝的运动轨迹，是由线切割编程所决定的。割编程所决定的。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工二、电火花线切割加工的分类二、电火花线切割加工的分类电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切割机割机(Reciprocating type

35、High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗称俗称“快走丝快走丝”)、低速单向走丝电火花、低速单向走丝电火花线切割机线切割机(Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗称俗称“慢走丝慢走丝”)和立式自旋转电火花线和立式自旋转电火花线切割机切割机(Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire)三类。三类。又可按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱

36、型又可按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱型(俗称俗称龙门型龙门型)。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工三、电火花线切割加工的特点三、电火花线切割加工的特点1.电火花线切割加工的特点电火花线切割加工的特点适于机械加工方法难以加工的材料的加工，如淬火钢、硬质适于机械加工方法难以加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等合金、耐热合金等;线为工具电极，节约了电极设计和制造费用和时间，能方便线为工具电极，节约了电极设计和制造费用和时间，能方便地加工形状复杂的外形和通孔，能进行套料加工，冲模加工地加工形状复杂的外形和通孔，能进行套料加工，冲模加工的凸凹模间隙可

37、以任意调节的凸凹模间隙可以任意调节;虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决定的内侧脚的最小直径定的内侧脚的最小直径R(金属线半径金属线半径+放电间隙放电间隙)这样的限制这样的限制外，任何复杂的开头都可以加工外，任何复杂的开头都可以加工;轮廓加工所需加工的余量少，能有效地节约贵重的材料轮廓加工所需加工的余量少，能有效地节约贵重的材料;上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工可无视电极丝损耗可无视电极丝损耗(高速走丝切割采用低损耗脉冲电源，慢速高速走丝切割采用低损耗脉冲电源，慢速走丝线切割采用单向连续供丝，在

38、加工区总是保持新电极丝走丝线切割采用单向连续供丝，在加工区总是保持新电极丝加工加工)，加工精度高，加工精度高;依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能，同时加工依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能，同时加工凹凸两种模具时，间隙可任意调节；凹凸两种模具时，间隙可任意调节；无论被加工工件的硬度如何，只要是导体或半导体的材料都无论被加工工件的硬度如何，只要是导体或半导体的材料都能实现加工能实现加工;任何复杂开头的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，任何复杂开头的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，因而很适合小批零件和试制品的生产加工，加工周期短，应因而很适合小批零件和试制品的生产加工

39、，加工周期短，应用灵活。用灵活。2.电火花线切割加工的缺点电火花线切割加工的缺点被加工材料必须导电被加工材料必须导电;不能加工盲孔。不能加工盲孔。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工四、电火花线切割加工的应用四、电火花线切割加工的应用1.试制新产品试制新产品在新产品开发过程中需要单件的样品，使用线切割直接切割在新产品开发过程中需要单件的样品，使用线切割直接切割出零件，无需模具，这样可以大大缩短新产品的开发周期并出零件，无需模具，这样可以大大缩短新产品的开发周期并降低试制成本。如在冲压生产时，未开出落料模时，先用线降低试制成本。如在冲压生产时，未开出落料模时，先用线切

40、割加工的样板进行成型等后续加工，得到验证后再制造落切割加工的样板进行成型等后续加工，得到验证后再制造落料模。料模。2.加工材料或形状特殊的零件加工材料或形状特殊的零件电火花线切割加工的应用线切割广泛用于加工硬质合金、淬电火花线切割加工的应用线切割广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件、样板、各种形状复杂的细小零件、窄缝等。火钢模具零件、样板、各种形状复杂的细小零件、窄缝等。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工如形状复杂、带有尖角窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结如形状复杂、带有尖角窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结构在淬火后加工，既能保证模具精度，也可简化模具设计和构在淬

41、火后加工，既能保证模具精度，也可简化模具设计和制造。此外，电火花线切割还可加工除盲孔以外的其他难加制造。此外，电火花线切割还可加工除盲孔以外的其他难加工的金属零件。工的金属零件。3.加工模具零件加工模具零件电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑料模、电火电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑料模、电火花型腔模的电极加工等，由于电火花线切割加工速度和精度花型腔模的电极加工等，由于电火花线切割加工速度和精度的迅速提高，目前已达到可与坐标磨床相竞争的程度。例如，的迅速提高，目前已达到可与坐标磨床相竞争的程度。例如，中小型冲模，材料为模具钢，过去用分开模和曲线磨削的方中小型冲模，材料为模具钢，

42、过去用分开模和曲线磨削的方法加工，现在改用电火花线切割整体加工的方法，制造周期法加工，现在改用电火花线切割整体加工的方法，制造周期可缩短可缩短3/45/4，成本降低，成本降低2/33/4，配合精度高，不需要熟练，配合精度高，不需要熟练的操作工作。因此，一些工业发达国家的精密冲的磨削等工的操作工作。因此，一些工业发达国家的精密冲的磨削等工序，已被电火花和电火花线切割加工所代替。序，已被电火花和电火花线切割加工所代替。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工五、电火花线切割机床简介五、电火花线切割机床简介电火花线切割加工设备主要由机床本体、脉冲电源、控制系电火花线切割加工设

43、备主要由机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和机床附件等几部分组成。统、工作液循环系统和机床附件等几部分组成。图图4-5和和图图4-6分别为高速和低速走丝线切割加工设备组成图。分别为高速和低速走丝线切割加工设备组成图。1.机床本体机床本体机床本体由床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、机床本体由床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等几部分组成。附件和夹具等几部分组成。床身一般为铸件，是坐标工作台、走丝机构及丝架的支承和床身一般为铸件，是坐标工作台、走丝机构及丝架的支承和固定基础。通常采用箱式结构，应有足够的强度和刚度。床固定基础。通常采用箱式结构，应有足够的强度

44、和刚度。床身内部安置电源和工作液箱，考虑电源的发热和工作液泵的身内部安置电源和工作液箱，考虑电源的发热和工作液泵的振动，有些机床将电源和工作液箱移出床身外另行安放。振动，有些机床将电源和工作液箱移出床身外另行安放。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与电极丝的相对电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与电极丝的相对运动来完成对零件加工的。为保证机床精度，对导轨的精度、运动来完成对零件加工的。为保证机床精度，对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。一般都采用刚度和耐磨性有较高的要求。一般都采用“十十”字滑板、滚字滑板、滚动导轨和丝

45、杆传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线动导轨和丝杆传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动，通过运动，通过X,Y两个坐标方向各自的进给移动，可合成获得各两个坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨迹。为保证工作台的定位精度和灵敏度，种平面图形曲线轨迹。为保证工作台的定位精度和灵敏度，传动丝杆和螺母之间必须消除间隙。传动丝杆和螺母之间必须消除间隙。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工在电火花线切割加工时，电极丝需要不停地移动，这个移动在电火花线切割加工时，电极丝需要不停地移动，这个移动是由走丝机构来完成的。走丝系统使电极丝以一定的速度运是由走丝机构

46、来完成的。走丝系统使电极丝以一定的速度运动并保持一定的张力。在高速走丝机床上，一定长度的电极动并保持一定的张力。在高速走丝机床上，一定长度的电极丝平整地卷绕在储丝筒上，丝张力与盘绕时的拉紧力有关，丝平整地卷绕在储丝筒上，丝张力与盘绕时的拉紧力有关，储丝筒通过联轴器与驱动电动机相连。电动机带动储丝筒由储丝筒通过联轴器与驱动电动机相连。电动机带动储丝筒由专门的换向装置控制做正反向交替运转，同时沿轴向移动，专门的换向装置控制做正反向交替运转，同时沿轴向移动，走丝速度等于储丝筒周边的线速度，通常为走丝速度等于储丝筒周边的线速度，通常为810 m/s。在运。在运动过程中，电极丝由丝架支撑，并依靠导轮保持

47、电极丝与工动过程中，电极丝由丝架支撑，并依靠导轮保持电极丝与工作台垂直或倾斜一定的几何角度作台垂直或倾斜一定的几何角度(锥度切割时锥度切割时)。图图4-7为高速为高速走丝线切割加工走丝系统结构示意图。走丝线切割加工走丝系统结构示意图。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工低速走丝系统低速走丝系统如图如图4-8所示。从未使用的金属丝筒所示。从未使用的金属丝筒2(绕有绕有13 kg金属丝金属丝)靠废丝卷丝轮靠废丝卷丝轮1使金属丝以较低的速度使金属丝以较低的速度(通常通常0.2 m/s以下以下)移动。为了提供一定的张力移动。为了提供一定的张力(225 N，在走丝路径中，在走

48、丝路径中装有一个机械式或电磁式张力电动机装有一个机械式或电磁式张力电动机4和电极丝张力调节器和电极丝张力调节器5。走丝系统中通常还装有断丝检测微动开关，可以实现断丝时走丝系统中通常还装有断丝检测微动开关，可以实现断丝时能自动停车并报警。用过的电极丝集中到卷丝筒上或送到专能自动停车并报警。用过的电极丝集中到卷丝筒上或送到专门的收集器中。门的收集器中。上一页 下一页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工为了减轻电极丝的振动，应使其跨度尽可能小为了减轻电极丝的振动，应使其跨度尽可能小(按工件厚度调按工件厚度调整整)，通常在工件的上下采用蓝宝石，通常在工件的上下采用蓝宝石V形导向器或圆孔金

49、刚石形导向器或圆孔金刚石模导向器，其附近装有进电部分，工作液一般通过进电区和模导向器，其附近装有进电部分，工作液一般通过进电区和导向器再进入加工区，可使全部电极丝的通电部分都能冷却。导向器再进入加工区，可使全部电极丝的通电部分都能冷却。近年来的机床上还装有靠高压水射流冲刷引导的自动穿丝机近年来的机床上还装有靠高压水射流冲刷引导的自动穿丝机构，能使电极丝经一个导向器穿过工件上的穿丝孔而被传送构，能使电极丝经一个导向器穿过工件上的穿丝孔而被传送到另一个导向器，在必要时也能自动切断并再穿丝，为无人到另一个导向器，在必要时也能自动切断并再穿丝，为无人连续切割创造了条件。连续切割创造了条件。上一页 下一

50、页返回第二节第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工2.脉冲电源脉冲电源电火花线切割加工脉冲电源与电火花成型加工所用的电源在电火花线切割加工脉冲电源与电火花成型加工所用的电源在原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄(260s)，单个，单个脉冲能量、平均电流脉冲能量、平均电流(15A)一般较小，所以线切割加工总是一般较小，所以线切割加工总是采用正极性加工。脉冲电源的形式种类很多，如晶体管矩形采用正极性加工。脉冲电源的形式种类很多，如晶体管矩形波脉冲电源、高频分