先进制造技术》第三讲特种加工系列,电火花加工二ppt课件

1、第三讲：特种加工系列 电火花加工二: 先进制造技术目录5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源6. 电火花加工的自动进给调理系统电火花加工的自动进给调理系统8. 电火花加工运用电火花加工运用9. 电火花加工的开展趋势电火花加工的开展趋势7. 任务液循环、过滤系统任务液循环、过滤系统电火花加工原理表示图电火花加工原理表示图对脉冲电源性能的要求：对脉冲电源性能的要求： (1)脉冲电压波形的前后沿应该很陡，使脉冲电流及脉冲能量脉冲电压波形的前后沿应该很陡，使脉冲电流及脉冲能量的变化较小，减小因电极间隙的变化或金属屑等引起工艺过的变化较小，减小因电极间隙的变化

2、或金属屑等引起工艺过程的动摇。最理想的是陡度为程的动摇。最理想的是陡度为90。的矩形波脉冲。的矩形波脉冲. (2)脉冲是单向的，即没有负半波或负半波很小，以最大限制脉冲是单向的，即没有负半波或负半波很小，以最大限制地利用极性效应，实现高效低耗的加工。地利用极性效应，实现高效低耗的加工。(3)脉冲的主要参数如电流幅值、脉冲宽度、脉冲间隔等应能脉冲的主要参数如电流幅值、脉冲宽度、脉冲间隔等应能在很宽的范围内调理，以满足粗、中、精加工的不同要求。在很宽的范围内调理，以满足粗、中、精加工的不同要求。 (4)任务稳定可靠，操作维修方便。任务稳定可靠，操作维修方便。5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花

3、加工用的脉冲电源电火花加工用脉冲电源按回路中元件分类电火花加工用脉冲电源按回路中元件分类 (1)RC线路弛张式线路弛张式 (2)晶体管式晶体管式(3)大功率集成器件式大功率集成器件式5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源VCARE(a) 原理图(b) 波形图uuducE0tRC线路脉冲电源线路脉冲电源动画动画电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源RC线路脉冲电源的优点：线路脉冲电源的优点：1构造简单，任务可靠，本钱低构造简单，任务可靠，本钱低2在小功率时，可获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量，在小功率时，可获得很窄

4、的脉宽和很小的单个脉冲能量，可用作光整加工和精微加工。可用作光整加工和精微加工。5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源RC线路脉冲电源的缺陷：线路脉冲电源的缺陷：1电能利用效率很低，计算证明最大不超越电能利用效率很低，计算证明最大不超越36%，大部分，大部分电能转化为热能损失掉。电能转化为热能损失掉。2消费效率低，电容的充电时间比放电时间长消费效率低，电容的充电时间比放电时间长50倍以上，倍以上，脉冲间隙系统。脉冲间隙系统。3)直流电源与放电间隙之间没有开关元件隔离，影响稳定性。直流电源与放电间隙之间没有开关元件隔离，影响稳定性。5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用

5、的脉冲电源自振式晶体管脉冲电源框图自振式晶体管脉冲电源框图电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源自振式晶体管脉冲电源的优点：自振式晶体管脉冲电源的优点：脉冲频率高脉冲频率高脉冲参数易调理脉冲参数易调理脉冲波形好脉冲波形好自动化程度高等优点。自动化程度高等优点。5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源各种派生脉冲电源各种派生脉冲电源高低压复合脉冲电源高压引燃回路，加工回路高低压复合脉冲电源高压引燃回路，加工回路5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源优点：提高了脉冲的击穿率和利用率；放电间隙增大；优点：提高了脉冲的击穿率和利用率；放电间隙增大； 排屑好；加工

6、稳定排屑好；加工稳定动画动画各种派生脉冲电源各种派生脉冲电源多回路脉冲电源同时供应多个回路放电加工多回路脉冲电源同时供应多个回路放电加工5. 5. 电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源优点：在保证外表粗糙度的前提下，提高消费率优点：在保证外表粗糙度的前提下，提高消费率缺陷：？缺陷：？ 电火花加工时，工件与工具之间要坚持电火花加工时，工件与工具之间要坚持定的放电间隙，定的放电间隙，假设间隙过大会使放电过程停顿，间隙过小又会引起电弧放假设间隙过大会使放电过程停顿，间隙过小又会引起电弧放电或短路。电或短路。6. 6. 电火花加工的自动进给调理系统电火花加工的自动进给调理系统放电间隙、蚀除速度

7、和进给速度表示放电间隙、蚀除速度和进给速度表示1.由于火花放电间隔很小，且与加工规准、加工面积、工件由于火花放电间隔很小，且与加工规准、加工面积、工件蚀除速度等有关，因此很难靠人工进给。蚀除速度等有关，因此很难靠人工进给。2. 自动进给调理系统其义务在于维持一定的平均放电间隙，自动进给调理系统其义务在于维持一定的平均放电间隙，保证电火花加工正常而稳定地进展。保证电火花加工正常而稳定地进展。3. 工具电极的进给速度等于工件的蚀除速度。工具电极的进给速度等于工件的蚀除速度。6. 6. 电火花加工的自动进给调理系统电火花加工的自动进给调理系统自动进给调理系统的普通要求自动进给调理系统的普通要求6.

8、6. 电火花加工的自动进给调理系统电火花加工的自动进给调理系统1有较广的速度调理跟踪范围有较广的速度调理跟踪范围2有足够的灵敏度和快速性有足够的灵敏度和快速性3有必要的稳定性有必要的稳定性自动进给调理系统的根本组成部分自动进给调理系统的根本组成部分6. 6. 电火花加工的自动进给调理系统电火花加工的自动进给调理系统自动进给调理系统分类自动进给调理系统分类6. 6. 电火花加工的自动进给调理系统电火花加工的自动进给调理系统电电-液自动进给调理系统液自动进给调理系统6. 6. 电火花加工的自动进给调理系统电火花加工的自动进给调理系统动画动画任务液系统任务液系统6. 6. 任务液循环、过滤系统任务液

9、循环、过滤系统任务液系统组成任务液系统组成 任务液系统普通包括任务液箱、电动机、泵、过滤器、管道、任务液系统普通包括任务液箱、电动机、泵、过滤器、管道、阀、仪表等。阀、仪表等。放电间隙中产生的电蚀产物的排除方法放电间隙中产生的电蚀产物的排除方法6. 6. 任务液循环、过滤系统任务液循环、过滤系统自然分散自然分散定期抬刀定期抬刀工具电极附近附加振动工具电极附近附加振动强迫任务液循环强迫任务液循环任务液循环类型系统任务液循环类型系统6. 任务液循环、过滤系统任务液循环、过滤系统任务液循环类型系统任务液循环类型系统6. 任务液循环、过滤系统任务液循环、过滤系统任务液过滤方法任务液过滤方法自然沉淀法自

10、然沉淀法介质过滤法介质过滤法 黄沙、木屑、棉纱头、过滤纸、硅藻土、活性炭等介质黄沙、木屑、棉纱头、过滤纸、硅藻土、活性炭等介质6. 任务液循环、过滤系统任务液循环、过滤系统7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用电火花穿孔电火花穿孔成型加工成型加工穿孔加工穿孔加工型腔加工型腔加工冲模包括凸凹模及卸料板、固定板冲模包括凸凹模及卸料板、固定板粉末冶金模粉末冶金模挤压模型孔挤压模型孔型孔零件型孔零件小孔小孔深孔深孔型腔模锻模、压铸模、塑料模、胶型腔模锻模、压铸模、塑料模、胶木模木模型腔零件型腔零件7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用分析图纸选择加工方法工件准备材料选择去除余量热处理除锈退磁工件装

11、夹通用压板专用夹具电极准备材料选择尺寸设计加工制作电极装夹通用夹具专用夹具校正定位垂直度平行度相互定位加工参数选择电参数非电参数脉冲宽度脉冲间隔峰值电流加工电压加工极性冲油方式冲油压力液面高度加工深度平动量加 工冲油压力调节进给调节规准转换平动量调节检 验加工时间加工精度电极损耗表面粗糙度冲模的电火花加工冲模的电火花加工7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用凹模的尺寸精度凹模的尺寸精度7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用冲模配合间隙保证方法冲模配合间隙保证方法7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用(1)配合法配合法 直接用冲头作工具电极，或将制造冲头的毛坯与制直接用冲头作工具电极，或将

12、制造冲头的毛坯与制造工具电极的毛坯粘接或焊接在造工具电极的毛坯粘接或焊接在起，按冲头的加工要起，按冲头的加工要求同时进展加工，从前得到与冲头外形尺小完全一样的求同时进展加工，从前得到与冲头外形尺小完全一样的工具电极。这样，电极加工凹模，并经过调理电参数来工具电极。这样，电极加工凹模，并经过调理电参数来控制放电间隙与要求的配合间隙一致，这样，加工后的控制放电间隙与要求的配合间隙一致，这样，加工后的凹模可不经修正而与冲头直接配合。凹模可不经修正而与冲头直接配合。冲模的电火花加工冲模的电火花加工7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用(2)修配冲头法修配冲头法 先用工具电极加工好凹模，再用凹模作基准

13、，修配先用工具电极加工好凹模，再用凹模作基准，修配冲头以获得所需的配合间隙。冲头以获得所需的配合间隙。 这种方法的优点是电极资料的选择不受电极制造方这种方法的优点是电极资料的选择不受电极制造方法的限制，但内于很难获得均勾的配合间隙，模具质量法的限制，但内于很难获得均勾的配合间隙，模具质量差，再加上研配任务量大、消费率低因此只适于加工差，再加上研配任务量大、消费率低因此只适于加工外形较简单或配合间隙较大的冲模。外形较简单或配合间隙较大的冲模。冲模的电火花加工冲模的电火花加工7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用(3)修配电极法修配电极法 先按冲头尺寸制造工具电极，再选定加工规准，然先按冲头尺寸

14、制造工具电极，再选定加工规准，然后根据配合间隙的要求，对照所选定加工规准的放电间后根据配合间隙的要求，对照所选定加工规准的放电间隙来修配工具电极的尺寸，使加工后的凹模与冲头之间隙来修配工具电极的尺寸，使加工后的凹模与冲头之间的配合符合要求。的配合符合要求。 冲模的电火花加工工具电极冲模的电火花加工工具电极7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用(1)电极资料的选择电极资料的选择 优质高碳钢优质高碳钢T8A、T10A 或铬钢或铬钢Cr12、GCr15，硬质，硬质合金资料。合金资料。(2)电极的设计电极的设计 工具电极的尺寸精度和外表粗糙度都应比凹模高一级。工具电极的尺寸精度和外表粗糙度都应比凹模

15、高一级。(3)电极的制造电极的制造 传统的机械加工，成型磨削，钳工精修。传统的机械加工，成型磨削，钳工精修。 目前，可选用电火花线切割方法进展加工冲模电极。目前，可选用电火花线切割方法进展加工冲模电极。 型孔冲模型孔冲模秒针精细冲秒针精细冲模模7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用 小孔加工的特点：小孔加工的特点： 1加工面积小，深度大，直径普通为加工面积小，深度大，直径普通为0.052mm，深，深径比达径比达20以上；以上； 2小孔加工均为盲孔加工，排屑困难。小孔加工均为盲孔加工，排屑困难。 小孔加工工具电极：小孔加工工具电极： 小孔加工由于工具电极截面积小，容易变形；不易散热，小孔加工由

16、于工具电极截面积小，容易变形；不易散热，排屑又困难，因此电极损耗大。工具电极应选择刚性好、容排屑又困难，因此电极损耗大。工具电极应选择刚性好、容易矫直、加工稳定性好和损耗小的资料，如铜钨合金丝、钨易矫直、加工稳定性好和损耗小的资料，如铜钨合金丝、钨丝、钼丝、铜丝等。加工时为了防止电极弯曲变形，还需设丝、钼丝、铜丝等。加工时为了防止电极弯曲变形，还需设置工具电极的导向安装。置工具电极的导向安装。 为了改善小孔加工时的排屑条件，常采用电磁振动头，使为了改善小孔加工时的排屑条件，常采用电磁振动头，使工具电极丝沿轴向振动，或采用超声波振动头，使工具电极工具电极丝沿轴向振动，或采用超声波振动头，使工具电

17、极端面有轴向高频振动，进展电火花超声波复合加工，可大大端面有轴向高频振动，进展电火花超声波复合加工，可大大提高消费率。提高消费率。小孔电火花加工小孔电火花加工叶片上加工冷却小孔 多孔精细小圆孔 多孔精细小方孔7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用 电火花高速小孔加工电火花高速小孔加工 任务原理：任务原理： 采用管状电极，加工时电极采用管状电极，加工时电极作回转和轴向进给运动，管电作回转和轴向进给运动，管电极中通入极中通入15MPa的高压任务的高压任务液。由于高压任务液能迅速将液。由于高压任务液能迅速将电极产物排除，且能强化火花电极产物排除，且能强化火花放电的蚀除作用，此加工方法放电的蚀除作用

18、，此加工方法的最大特点是加工速度高，普的最大特点是加工速度高，普通小孔加工速度可达通小孔加工速度可达60mm/min左右，比普通钻孔速度还要快。左右，比普通钻孔速度还要快。最适宜加工最适宜加工0.33mm左右的小左右的小孔且深径比可超越孔且深径比可超越100。动画动画27. 7. 电火花加工运用电火花加工运用 异型小孔加工异型小孔加工异形电极的制造：1.冷拔整体电极法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加工凹异形槽7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用型腔模电火花加工型腔模电火花加工 型腔模包括锻模、压铸模、胶木模、塑料模、挤压模等。型腔模包括锻模、压铸模、胶木模、塑料

19、模、挤压模等。加工特点：加工特点： 1.1.不通孔加工不通孔加工 任务液循环和电蚀产物排除条件差；金属蚀除量大。任务液循环和电蚀产物排除条件差；金属蚀除量大。 2.2.加工面积变化大加工面积变化大 型腔复杂，电极损耗不均匀。型腔复杂，电极损耗不均匀。7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用型腔模电火花加工型腔模电火花加工 型腔模电火花加工主要有单极平动法、多电极改换法和分型腔模电火花加工主要有单极平动法、多电极改换法和分解电极加工法等。解电极加工法等。1 1单电极平动法单电极平动法 采用一个电极完成型腔的粗、中、精加工的。首先采用采用一个电极完成型腔的粗、中、精加工的。首先采用低损耗、高消费率

20、的粗规准进展加工，然后用平动头作平面小低损耗、高消费率的粗规准进展加工，然后用平动头作平面小圆运动，按照粗、中、精的顺序逐级改动电规准。与此同时，圆运动，按照粗、中、精的顺序逐级改动电规准。与此同时，依次加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧依次加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧面放电间隙差和外表微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光，面放电间隙差和外表微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光，完成整个型腔模的加工。完成整个型腔模的加工。动画7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用型腔模电火花加工型腔模电火花加工2多电极改换法多电极改换法 采用多个电极依次改换加工同一个型腔，

21、每个电极加工采用多个电极依次改换加工同一个型腔，每个电极加工时必需把上一规准的放电痕迹去掉。时必需把上一规准的放电痕迹去掉。 普通用两个电极进展粗、精加工就可满足要求；当型腔模普通用两个电极进展粗、精加工就可满足要求；当型腔模的精度和外表质量要求很高时，才采用三个或更多电极进展的精度和外表质量要求很高时，才采用三个或更多电极进展加工，但要求多个电极的一致性好、制造精度高；另外，改加工，但要求多个电极的一致性好、制造精度高；另外，改换电极时要求定位装夹精度高，因此普通只用于精细型腔的换电极时要求定位装夹精度高，因此普通只用于精细型腔的加工，例如盒式磁带、收录机、电视机等机壳的模具，都是加工，例如

22、盒式磁带、收录机、电视机等机壳的模具，都是用多个电极加工出来的。用多个电极加工出来的。7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用型腔模电火花加工型腔模电火花加工3分解电极法分解电极法 是单极平动法和多电极改换加工法的综合运用。是单极平动法和多电极改换加工法的综合运用。 根据型腔的几何外形，把电极分解成主型腔和副型腔电极根据型腔的几何外形，把电极分解成主型腔和副型腔电极分别制造。分别制造。 先加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位先加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。可根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的的副型腔。可根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的加工规

23、准，有利于提高加工速度和改善加工外表质量、同时加工规准，有利于提高加工速度和改善加工外表质量、同时可以简化电极制造，便于修整电极。可以简化电极制造，便于修整电极。7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用型腔模加工用工具电极型腔模加工用工具电极1电极资料的选择电极资料的选择 为了提高型腔模的加工精度，在电极方面，首先是寻觅为了提高型腔模的加工精度，在电极方面，首先是寻觅耐蚀性高的电极资料，如纯铜、铜钨合金、银钨合金以及耐蚀性高的电极资料，如纯铜、铜钨合金、银钨合金以及石墨电极等。石墨电极等。2排气孔和冲油孔设计排气孔和冲油孔设计 普通情况下，在不易排屑的拐角、窄缝处应开有冲油孔；普通情况下，在不

24、易排屑的拐角、窄缝处应开有冲油孔；而在蚀除面积较大以及电极端部有凹入的部位开排气孔。而在蚀除面积较大以及电极端部有凹入的部位开排气孔。冲油孔和排气孔的直径普通为冲油孔和排气孔的直径普通为12mm。假设孔过大，。假设孔过大，那么加工后残留的凸起太大，不易去除。孔的数目应以不那么加工后残留的凸起太大，不易去除。孔的数目应以不产生蚀除物堆积为宜。孔距在产生蚀除物堆积为宜。孔距在2040mm左右，孔要适当错左右，孔要适当错开。开。 7. 7. 电火花加工运用电火花加工运用3循环液系统循环液系统 型腔加工往往需求采用强迫冲油。冲油压力普型腔加工往往需求采用强迫冲油。冲油压力普通为通为20kpa20kpa左右，可随深度的添加而添加。左右，可随深度的添加而添加。冲油对电极损耗有影响。随着冲油压力