数控电火花加工工艺学习教案

1、会计学1数控电火花加工数控电火花加工(ji gng)工艺工艺第一页，共49页。2电火花成形加工机床电火花成形加工原理(yunl)电火花成形加工特点及应用影响电火花成形加工因素电火花线切割加工机床电火花线切割加工原理(yunl)电火花线切割加工特点应用电火花线切割加工工艺电火花成形加工(ji gng)机床第1页/共49页第二页，共49页。3电火花成形加工(ji gng)机床n机床主体：用于夹持机床主体：用于夹持工具电极及支承工件工具电极及支承工件，保证它们的相对位，保证它们的相对位置，并实现电极在加置，并实现电极在加工过程中的稳定进给工过程中的稳定进给运动运动 n脉冲电源：把交流电脉冲电源：把交

2、流电流转换成一定频率的流转换成一定频率的单向脉冲电流单向脉冲电流 n伺服系统：使主轴作伺服系统：使主轴作伺服进给运动伺服进给运动 n工作液循环系统工作液循环系统(xnhun xtng)：提供清洁的、有一定提供清洁的、有一定压力的工作液压力的工作液 常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个(j )部分组成。电火花成型加工机床第2页/共49页第三页，共49页。4电火花成形加工(ji gng)原理n必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙 n脉冲波形是单向的 n放电必须在具在有一定绝缘性能的液体介质中进行 n有足够的脉冲放电能量，以保证放电

3、部位的金属被熔化(rnghu)或气化 电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电(hu hu fn din)时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求 电火花成形加工的条件脉冲电流波形图第3页/共49页第四页，共49页。5电火花成形加工(ji gng)原理 自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上，当电压升高到液体介质的击穿电压时，会使液体介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。 一次脉冲

4、放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复(chngf)上述放电过程。多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成。电火花成形加工(ji gng)原理第4页/共49页第五页，共49页。6电火花成形(chn xn)加工原理 电极 工件 工作液 电子初始状态介质电离、击穿(j chun)，形成放电通道火花放电(hu hu fn din)产生熔化、气化、热膨胀抛出蚀除物间隙介质消电离（恢复绝缘状态）第5页/共49页第六页，共49页。7电火花成形(chn xn)加工原理极性效应(xioyng)概

5、念概念(ginin) 产生产生原因原因火花放电时电极和工件都会被蚀除掉，但蚀除的速度是不同的，这种现象称为极性效应 由于电子的质量小、离子质量大，它们在电场力作用下轰击阳极和阴极的能量不同。 长脉冲加工时，正离子对负极的轰击能量大，工件接正极（称正极性加工）。短脉冲加工时正好相反极性效应愈显著愈好！第6页/共49页第七页，共49页。8电火花成形加工特点(tdin)及应用 优点优点(yudin)电火花成形加工的特点缺点缺点n只能加工导电工件n加工速度慢n由于存在电极损耗，加工精度受限制第7页/共49页第八页，共49页。9电火花成形加工(ji gng)特点及应用 电火花成形(chn xn)加工的特

6、点举例1.没有机械没有机械(jxi)力施加在工件上力施加在工件上 传统加工需要的较大的夹紧力EDM只须很小的夹紧力2.不受工件材料硬度等方面的限制不受工件材料硬度等方面的限制传统加工受工件材料硬度限制EDM不受工件材料硬度限制传统加工不可能获得直角EDM很容易获得直角第8页/共49页第九页，共49页。10电火花成形加工特点(tdin)及应用n电火花成形加工主要用于电火花穿孔（用电火花成形加工方法加工通孔）和电火花型腔加工。n 电火花穿孔加工：主要用于加工冲模和各种异形孔。n电火花型腔加工：主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零件。n 型腔加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产

7、物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度(chngd)和进给来补偿；加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。电火花成形(chn xn)加工的应用第9页/共49页第十页，共49页。11电火花成形(chn xn)加工特点及应用 电火花成型加工(ji gng)应用举例花纹、文字(wnz)加工冷冲模穿孔加工型腔加工窄缝深槽加工第10页/共49页第十一页，共49页。12电火花成形加工特点(tdin)及应用 电火花成型加工应用(yngyng)举例这是大量生产(shngchn)的塑料勺子示意图 1.首先进行产品设计,然后按照设计的图样制作铜电极 2. 铜电极

8、安装到EDM机床上,作为塑料凹模的工件也安装到工作台上 第11页/共49页第十二页，共49页。13电火花成形加工特点(tdin)及应用 电火花成型加工应用(yngyng)举例3.利用火花放电原理(yunl)加工 4.完成凹模的加工 5. 凸凹模分别安装到注塑机上,及可生产出合格的塑料产品 第12页/共49页第十三页，共49页。14影响(yngxing)电火花成形加工因素 影响影响(yngxing)加加工速度的因素工速度的因素影响加工精度影响加工精度(jn d)的因的因素素影响表面质量影响表面质量的因素的因素n矩形脉冲的峰值电流、脉冲宽度和脉间；n工件材料、工作液n机床精度、工件的装夹精度、电极

9、制造及装夹精度n放电间隙、电极损耗和加工斜度n脉冲宽度n峰值电流第13页/共49页第十四页，共49页。15影响电火花成形(chn xn)加工因素 工件表面粗糙度取决于火花的大小。如果(rgu)放电能量大，则表面粗糙度大，另一方面，切割速度加快 如果火花放电能量小，工件(gngjin)表面粗糙度则细。但切割速度将变慢 电火花加工获得的不同表面粗糙度的表面第14页/共49页第十五页，共49页。16电火花成形加工(ji gng)工艺电火花冷冲模穿孔加工(ji gng)工艺方法将凸模加长作电极，加工后去掉(q dio)加长部分 凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模

10、一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时的间隙要求 直接法直接法混合法混合法穿孔加工图第15页/共49页第十六页，共49页。17电火花成形加工(ji gng)工艺电火花型腔加工(ji gng)工艺方法用多个电极(dinj)，依次更换加工同一个型腔，用于精密型腔加工 根据型腔的几何形状，把电极分解成若干个，用主型腔电极加工型腔主要部分，再用副型腔电极加工出尖角、窄缝型腔等部位 图片单电单电极法极法多电多电极极法法分解电分解电极极法法 单

11、电极加工形状简单、精度要求不 高的型腔 单电极摇动完成型腔的粗、中、精 加工 第16页/共49页第十七页，共49页。18电火花成形(chn xn)加工工艺电极(dinj)材料常用电极常用电极材料材料(cilio)种类种类电极材料电极材料的选用的选用应选择损耗小、加工过程稳定、生产率高、机械加工性能良好、来源丰富、价格低廉的材料作电极材料 表 型腔加工常用电极材料主要是石墨和 电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。紫铜。紫铜组织致密，适用于形状复杂轮廓清晰、精度要求较高模具。石墨电极容易成形，密度小，宜作大、中型电极 第17页/共49页第十八页，共49页。19电火花成形加工(ji gng)工艺电规准的选

12、择与转换(zhunhun) 粗规准粗规准 中规准中规准精规准精规准 电规准是电火花加工中所选用的一组电脉冲参数。电规准应根据工件(gngjin)的加工要求、电极和工件(gngjin)材料、加工的工艺指标等因素来选择。通常要用几个规准才能完成凹模型孔 或型腔模型腔加工的全过程 粗规准主要用于粗加工。一般采用较大的电流峰值，较长的脉冲宽度 中规准是粗、精加工间过渡性的电规准，中等大小的电流峰值和脉冲宽度 精规准 用来进行精加工，采用小的电流峰值、高频率和短的脉冲宽度 第18页/共49页第十九页，共49页。20电火花成形加工(ji gng)工艺电极(dinj)的装夹和校正常用(chn yn)的电极夹

13、具 用直角尺、百分表测定电极垂直度 按电极固定板基准面校正电极 图图图第19页/共49页第二十页，共49页。21电火花成形(chn xn)加工工艺课堂(ktng)讨论 电机(dinj)风叶塑料模图21.分析零件图 2.选择电极的材料 3.选择加工方式 4.加工中应注意的其它问题 图1电火花加工如图电机风叶塑料模型腔，已知材料为45号钢，型腔表面粗糙度Ra2.5m ，讨论以下问题：第20页/共49页第二十一页，共49页。22电火花线切割加工(ji gng)机床电火花线切割加工是在电火花成形加工基础上发展起来的，它是用线状电极（钼丝或铜丝）通过火花放电对工件进行切割。电火花线切割加工机床根据电极丝

14、运行速度不同(b tn)分为快走丝和慢走丝两种机床，其组成主要包括：n机床主体：包括床身、坐标工作台、走丝机构等机床主体：包括床身、坐标工作台、走丝机构等 n脉冲电源脉冲电源(dinyun)：把交流电流转换成一定频：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流率的单向脉冲电流 n 控制系统：控制机床运动控制系统：控制机床运动 n工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液作液 第21页/共49页第二十二页，共49页。23电火花线切割加工(ji gng)原理线切割加工的基本原理与电火花成形(chn xn)加工相同，但加工方式不同，它是用细金属丝作电极。线切割

15、加工时，线电极一方面相对于工件不断地移动(慢速走丝是单向移动，快速走丝是往返移动)，另一方面，装夹工件的十字工作台，由数控伺服电动机驱动，在x、y轴方向实现切割进给，使线电极沿加工图形的轨迹运动对工件进行切割加工。 第22页/共49页第二十三页，共49页。24电火花线切割加工(ji gng)特点应用 优点(yudin)电火花线切割加工的特点缺点n被加工材料必须导电 n不能加工盲孔 第23页/共49页第二十四页，共49页。25电火花线切割加工(ji gng)特点应用 电火花线切割加工(ji gng)的应用第24页/共49页第二十五页，共49页。26电火花线切割加工特点(tdin)应用电火花线切割

16、加工(ji gng)的应用实例各种零件(ln jin)的加工冷冲凸模的加工棱锥体形件多孔窄缝加工第25页/共49页第二十六页，共49页。27电火花线切割加工(ji gng)工艺电火花线切割加工(ji gng)工艺指标切割(qig)速度切割精度表面粗糙度即单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和，快走丝线为4080mm2min，慢走丝可达350mm2min 快走丝线切割加工的Ra值一般为1.252.5m慢走丝线切割的Ra值可达0.3m 快走丝线切割精度可达一般为0.0150.02mm；慢走丝线切割精度可达0.001mm左右 第26页/共49页第二十七页，共49页。28电火花线切割加工(ji

17、gng)工艺影响工艺指标(zhbio)的主要因素主要(zhyo)电参数线电极工件厚度1）峰值电流2）脉冲宽度3）脉冲间隔 工件太薄，电极丝易产生抖动，对加工精度和表面粗糙度不利 。工件太厚，工作液难于进入和充满放电间隙，加工稳定性差 1）直径：2)走丝速度第27页/共49页第二十八页，共49页。29电火花线切割加工(ji gng)工艺线切割加工(ji gng)工艺过程 分析l零件图指定工艺路线 选配工作液 模坯准备确定切割路线机械加工基准凹模型孔漏料部分、螺钉孔、销钉孔、穿丝孔等 计算偏移量 编 制 程 序 淬火回火 磨削基准面 退 磁 线 切 割 确定电极丝 选择电参数第28页/共49页第二

18、十九页，共49页。30电火花线切割加工(ji gng)工艺零件工艺(gngy)分析线电极(dinj)轨迹与加工面距离l=d2+ 尖角和凹角尺寸分析线电极轨迹：零件凹角半径： R1l=d2+零件尖角半径： R2= R1Z/2 精度和表面粗糙度的分析加工精度和表面粗糙度应符合要求第29页/共49页第三十页，共49页。31电火花线切割加工(ji gng)工艺线电极(dinj)的选择一般情况下，快速走丝机床(jchung)常用钼丝作线电极，钨丝或其它昂贵金属丝因成本高而很少用，其它线材因抗拉强度低，在快速走丝机床(jchung)上不能使用。慢速走丝机床(jchung)上则可用各种铜丝、铁丝，专用合金丝

19、以及镀层(如镀锌等)的电极丝 第30页/共49页第三十一页，共49页。32电火花线切割加工(ji gng)工艺穿丝孔的确定(qudng) 直径(zhjng)一般310mm为使切割轨迹短和更于编程，穿丝孔应设在边角处 、在已知坐标尺寸的交点处或型孔中心 为避免将坯件外形切断引起变形，应在坯料内打穿丝孔 凹模、孔类零件凸模类零件穿丝孔的尺寸第31页/共49页第三十二页，共49页。33电火花线切割加工(ji gng)工艺工件工件(gngjin)校正和装夹校正和装夹 夹具(jij)定位用百分表找正悬臂式两端支撑式桥式支撑式工件的校正 工件的装夹方式第32页/共49页第三十三页，共49页。34电火花线切

20、割加工(ji gng)工艺线电极位置线电极位置(wi zhi)的校正的校正 目视(m sh)法 火花法 自动法 利用机床自动找正功能找孔中心 利用线电极与工件在一定间隙时发生火花放电来确定线电极的坐标位置 直接利用目视或借助于放大镜来确定线电极的坐标位置 第33页/共49页第三十四页，共49页。35电火花线切割加工(ji gng)工艺课堂(ktng)讨论线切割加工如图凹模刃口尺寸，已知材料为Cr12，已知凸凹(t o)模双面间隙为0.010.02 mm。讨论以下问题：落料模凹模1.分析零件图 2.选择线电极的材料和尺寸 3.确定穿丝孔的位置 4.加工过程中应注意的问题 第34页/共49页第三十

21、五页，共49页。36第35页/共49页第三十六页，共49页。37电火花成形(chn xn)加工工艺电火花穿孔(chunkng)加工图g入电间隙(jin x) z裁间隙(jin x) g=z 第36页/共49页第三十七页，共49页。38电火花成形加工(ji gng)工艺型腔加工工艺(gngy)方法图单电极摇动(yo dng)加工多电极加工模具 精加工后的型腔中加工后的型腔 粗加工后的型腔基本摇动模式锥度摇动模式第37页/共49页第三十八页，共49页。39电火花成形加工(ji gng)工艺常 用 电 极 材 料电极材料 电火花加工性能机械加工性能 说 明加工稳定性电极损耗 钢 较差 中等 好在选择

22、电参数时应注意加工的稳定性铸 铁 一般 中等 好石 墨 尚好 较小 尚好机械强度较差，易崩角黄 铜 好 大 尚好电极损耗太大紫 铜 好 较小 尚好磨削困难铜钨合金 好 小 尚好价格贵，多用于深孔、直壁孔、硬质合金穿孔银钨合金 好 小 尚好价格昂贵，用于精密及有特殊要求的加工第38页/共49页第三十九页，共49页。40电火花成形(chn xn)加工工艺常用电极(dinj)夹具电极(dinj)柄钻夹头U形夹头电极套筒管状电极夹头第39页/共49页第四十页，共49页。41电火花成形(chn xn)加工工艺用直角尺、百分表测定(cdng)人工校正一般以工作台面x、y水平方向为基准，用百分表、千分表、块规(kuigu)或角尺，在电极横、纵(即x、y方向)两个方向作垂直校正和水平校正，保证电极轴线与主轴进给轴线一致，保证电极工艺基准与工作台面x、y基准平行。 用直角尺测定电极垂直度 用百分表测定电极垂直度 第40页/共49页第四十一页，共49页。42电火花成形加工(ji gng)工艺按电极固定(gdng)板基准面校正电极在制造电极时电极轴线(zhu xin)必须与电极固定板基准面垂直