特种加工第二章型腔模加工.ppt

二、型腔模的电火花加工,型腔模包括锻模、压铸模、胶木模、塑料模、挤压模等。 它的加工比较困难（盲孔）： 1、工作液循环和电蚀产物排除条件差。 2、工具电极损耗后无法靠主轴进给补偿精度，金属蚀除量大。 3、加工面积变化大，加工中电归准变化范围也较大。 4、型腔复杂，电极损耗不均匀，对加工精度影响很大。,对型腔模的电火花加工，既要求蚀除量大，加工速度高，又要求电极损耗低，并保证所要求的精度和表面粗糙度。,1、型腔模的电火花加工的工艺方法： 单电极平动法 多电极更换法 分解电极法,（1）单电极平动法,加工过程： 优缺点： 措施:,平动和 摇动的 区别：,利用数控功能，使用简单电极配合侧向移动、转动、分度等进行多轴控制，可以实现一些普通机床难以或不能实现的加工,（2）多电极更换法,加工过程： 要求： 适用范围：,（3） 分解电极法,方法介绍： 适用范围： 优缺点：,2.型腔模加工用工具电极 (1)电极材料的选择 电极材料应具备的性能: 高的耐腐蚀性 常见的电极材料: 纯铜、石墨、铜钨合金、银钨合金 （在宽脉冲粗加工时都能实现低损耗）,纯铜的特点： 1）不容易产生电弧，在较困难的情况下也能稳定加工。 2）精加工比石墨电极损耗小 3）采用精微加工能达到优于Ra1.25的表面粗糙度 ）材料可重复利用 ）机械加工性能不如石墨好,石墨电极的特点： ）机械加工成型容易，容易修正 ）在宽脉冲大电流情况下具有更小的电极损耗 ）容易产生电弧烧伤（加工时应配合有短路快速切断装置） ）精加工时电极损耗大，表面粗糙度只能达到Ra2.5，,（2）电极的设计: 与所加工模具的大小、形状、复杂程度有关； 与电极材料、电加工参数、深度、余量及间隙有关； 当采用平动法加工时还应考虑所选用的平动量 电极的尺寸包括：水平尺寸、高度尺寸,水平尺寸确定： a=Akb b:电极单边缩 放量(单边火 花放电间隙) K为系数 A:型腔图样上 的名义尺寸 a:电极水平 方向尺寸,设计电极水平尺寸时注意: 型腔图样上的名义尺寸A应取中值尺寸。 计算出的电极尺寸应规定公差，一般可取凹模型孔公差的1/21/3,电极总高度H的确定：（图） H= L1+L2 L1：电极每加工一个型腔，在垂直方向的有效高度，包括型腔深度和电极端面损耗量，并扣除端面加工间隙值。 L2：考虑到加工结束时，电极夹具不和夹具模块或压板发生接触，以及同一电极需重复使用而增加的高度。,（）排气孔和冲油孔设计 问题：型腔加工一般为盲孔加工，排气、排屑比较困难，会影响加工速度、稳定性和表面质量 措施：在不易排屑的拐角、窄缝处开冲油孔。 在蚀除面积较大以及电极端部有凹入的 部位开排气孔，孔径一般为 。 若为一个孔以上，则孔距一般左右，孔要适当错开。,、工作液强迫循环的应用 型腔加工时应及时将电加工过程中产生的气体排出，否则，容易出现“放炮”现象。放炮造成的震动容易使工件错位。 当型腔较浅时可增设排气孔排气。 当型腔深而小时，除开排气孔外，还应开冲油孔，采用强迫冲油。 冲抽油压力一般为20KPA左右，可随深度的增加而增加。冲油压力增加，电极损耗也增加（如图所示）,冲抽油压力会导致电极的损耗，电极损耗有将影响型腔的加工精度。 因此对要求很高的锻模往往不采用冲抽油的方法，采用定时抬刀来排除电蚀产物，但生产效率会有所降低。,4、电规准的选择、转换 粗加工时，要求高生产率和低电极损耗（小于1%）。应优先考虑采用较宽的脉冲宽度（400s以上），然后选择合适的脉冲电流。并应注意电极的电流密度，一般，石墨电极加工钢时，最高电流密度为3-5A/cm2。纯铜 电极加工钢时可稍大些。（电流密度过大，放电过于集中，容易拉弧）,中规准：应视具体对象而定。一般脉冲宽度 20-400s，峰值电流为1025A 精规准：精加工窄脉宽，电极损耗较大，一般为10%20%，脉冲宽度一般为2-20s， 峰值电流应小于10A 加工归准转换的原则：P42 平动量的分配：P42,5、电火花加工工艺参数曲线图表 穿孔和型腔加工的主要工艺指标： 表面粗糙度、精度（侧面放电间隙）、生产率（蚀除速度）、电极损耗率。 对加工过程起重大影响主要因素： 工具电极、工件材料、冲抽油、抬刀、平动等。 工艺参数曲线图表的使用： 选择电规准的顺序应根据主要矛盾来决定 如：粗加工、精加工（举例见教案）,脉冲间隙t0的选择： 粗加工长脉宽时取脉宽的1/51/10, 精加工窄脉宽时取脉宽的25倍 注意: 加工面积小时,不易选择过大的峰值电流,否则放电集中,易于拉弧,一般,小面积时电流密度3-5A/cm2,大面积时一般1-3A/cm2, 另外,在粗加工刚开始时,应暂时减小峰值电流或加大脉冲间隔.,电极的结构,根据电极外形尺寸的大小与复杂程度、电极结构的工艺性等因素综合考虑，可分为： 整体式电极： 组合式电极：在同一个凹模上有多个型孔时，可将多个电极组合在一起，一次穿孔完成各型孔的加工，这种电极称为组合式电极。 镶拼式电极：形状复杂，整体加工困难的电极，可采用镶拼式结构。,三、小孔电火花加工： 特点：加工面积小，深度大，直径一般为0.05 2mm，深径比达20以上；盲孔加工，排屑困难。 工具电极截面积小，易变形，不易散热电极损耗大。 措施：采用双孔管状电极（后图），电极作轴向进给运动，管电极中通入高压工作液，并设工具电极导向装置，可得到较快的加工速度。电极材料可选铜钨合金丝、钨丝、钼丝、铜丝等。,另外，为了改善小孔加工的排屑条件，可进行电火花超声波复合加工或电磁振动头，使工具端面有轴向高频振动。 为了实现小深孔（更小的直径，更大的深径比）的高速加工，降低工具电极的损耗，使电极不易偏斜，加工时让电极作回转运动，可得到很好的加工效果。 工作液:自来水、去离子水、蒸馏水、乳化液或 煤油,应用：加工线切割零件的预穿丝孔、喷嘴等难加工材料的小、深、斜孔。 五、异形小孔的电火花加工 加工情况与圆形小孔加工基本一致，关键是异形电极的制造和装夹,异形小孔电极的制造方法： 1、冷拔整体电极法： 需要硬质合金拉丝模，生产效率高，适用于较大批量的生产。 2、电火花线切割加工整体电极法 3、电火花反拷加工整体电极法（图）,第八节 其它电火花加工 1、工具电极相对工件采用不同组合运动方式的电火花加工方法 如：电火花磨削 电火花共轭回转加工 电火花展成铣削加工等 （微机控制的五坐标数控电火花机床）,2、工具电极和工件在气体介质中进行放电的电火花加工方法 如：金属电火花表面强化 电火花刻字等,3、工件为非金属材料的加工方法 如：半导体、聚晶金刚石、立方氮化硼 的加工,几种典型的电火花加工,一、电火花小孔磨削,对于较深较小的孔，精度、表面粗糙度要求较高，工件材料的机械加工性能很差，采用电火花磨削或镗磨能较好的解决问题。 电火花磨削：可在穿孔、成型机床上附加一套磨头来实现,使工具电极作旋转运动,如工件也附加一旋转运动,则磨出的孔可更圆，也可使用专用电火花磨床或电火花坐标磨孔机床等。 电火花镗磨：工件作旋转运动，电极作往复运动和进给运动（没有旋转运动）如图,为了保证被加工孔的直线度和表面粗糙度工件或电极丝还作往复运动，该运动由工作台提供。,电火花镗磨生产效率低，但比较容易实现，而且加工精度高，表面粗糙度小，目前已用来加工小孔径的弹簧夹头（淬火-开缝-磨孔）、小孔径精度要求较高钻套及偏心钻套、粉末冶金压模（多为硬质合金材料）,聚晶金刚石等高阻抗材料的电火花加工： 聚晶金刚石：人造金刚石微粉+粘结剂（铜、铁粉）搅拌、混合后加压烧结而成，具有一定的导电性（天然金刚石几乎不导电） 加工要点：1、400500V的较高峰值电压 2、50A以上的峰值电流 原理：粘结剂被蚀除掉，人造金刚石微粉在高温作用下“碳化”为可加工的石墨。或因粘结剂被腐蚀掉金刚石微粒自行脱落。（有些导电的工程陶瓷及立方碳化硼材料等可采用类似的方法加工）,金属电火花表面强化和刻字： 电火花强化工艺： 电火花强化（电火花表面合金化） 工作原理:(后图) 特点:(P53),作业,1、要利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工，必须解决那几个问题？指出具体措施？ 2、结合图2-2说明电火花加工机床的工作原理？ 3、指出电火花加工的特点？ 4、指出电火花加工工艺方法分类？ 5、结合图2-4说明电火花加工机理？ 6、什么是极性效应，产生极性效应的原因，影响极性效应的因素？ 7、什么是正极性加工？什么是负极性加工？什么时候采用正极性加工？什么时候采用负极性加工？要在加工过程中利用极性效应，应采用什么样的脉冲电源？,8、电参数主要是指哪几个？指出电参数对电蚀量的影响？ 9、简述金属材料的热学常数对电蚀量的影响？ 10、电加工工作过程中工作液的作用？ 11、影响加工稳定性的因素？应采用那些措施提高加工稳定性？ 12、什么是加工速度？如何提高加工速度以及应注意的事项？采用哪个指标度量工具电极损耗？如何降低工具电极损耗（指出具体措施）？,13、影响加工精度的主要因素有哪几个？如何提高加工精度（是指措施）？ 14、电火花加工的表面质量主要包括那几部分？指出表面粗糙度与脉冲能量的关系？电火花加工的表面粗糙度与加工速度的关系如何？影响表面粗糙度的因素？ 15、电火花加工过程中材料的表面层由哪两部分组成？并指出它们的特点？ 16、简述电火花加工后材料表面的力学性能？ 17、对脉冲电源的总的要求？具体要求？脉冲电源的种类及各自的特点？,18、结合图2-21说明自动进给调节系统的作用？ 19、自动进给调节系统的基本组成？指出各部分的作用？ 20、指出电火花穿孔加工机床的主要组成部分？并指出主机主要由哪几部分组成？ 21、在冲模的电火花加工中，指出直接用凸模加工凹模的各方面注意事项？ 22、指出型腔模电火花加工常用的工艺方法？及各种方法的特点？ 23、电火花表面强化的原理及电火花表面层的特点？ 24、纯铜电极和石墨电极的特点？ 25、穿孔和型腔加工的主要工艺指标？ 26、对加工过程起重大影响的主要因素有那些？ 27、型腔加工中电归准的选择、电归准转换的原则？单电极平动发加工平动量分配的一般原则？ 28、小孔、小深孔加工的特点及注意事项？ 29、请列举除电火花穿孔成形加工及电火花线切割加工外的其它电火花加工方法？ 30、加工型腔模时，电极的设计应考虑哪些方面的因素？,考试安排（15分钟）,学号尾数为8、9的同学： 完成题目：3、12、14 学号尾数为6、7的同学： 完成题目：4、11、13 学号尾数为0、1的同学： 完成题目：5、10、15 学号尾数为2、3的同学： 完成题目：6、9、16 学号尾数为4、5的同学： 完成题目：7、8、17,1、什么是极性效应，产生极性效应的原因，影响极性效应的因素？ 2、什么是正极性加工？什么是负极性加工？什么时候采用正极性加工？什么时候采用负极性加工？要在加工过程中利用极性效应，应采用什么样的脉冲电源？ 3、电参数主要是指哪几个？指出电参数对电蚀量的影响？电加工工作过程中工作液的作用？ 4、指出影响加工稳定性的因素？应采用那些措施提高加工稳定性？ 5、什么是加工速度？如何提高加工速度以及应注意的事项？采用哪个指标度量工具电极损耗？如何降低工具电极损耗（指出具体措施）？ 6、影响加工精度的主