电火花加工工艺及实例

1、第四章 电火花加工工艺及实例4.1 电火花加工方法4.2 电火花加工预备任务4.3 加工规准转换及加工实例4.4 电火花加工中应留意的一些问题习题辽 阳 职 业 技 术 学 院4.1 电火花加工方法电火花加工普通按图4-1所示步骤进展。由图4-1可以看出，电火花加工主要由三部分组成：电火花加工的预备任务、电火花加工、电火花加工检验任务。其中电火花加工可以加工通孔和盲孔，前者习惯称为电火花穿孔加工，后者习惯上称为电火花成型加工。它们不仅是称号不同，而且加工工艺方法有着较大的区别，本章将分别加以引见。电火花加工的预备任务有电极预备、电极装夹、工件预备、工件装夹、电极工件的校正定位等。辽 阳 职 业

2、 技 术 学 院图4-1 电火花加工的步骤辽 阳 职 业 技 术 学 院4.1.1 电火花穿孔加工方法电火花穿孔加工普通运用于冲裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。本节以加工冲裁模具的凹模为例阐明电火花穿孔加工的方法。凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证，因此，对工具电极的精度和外表粗糙度都应有一定的要求。如凹模的尺寸为L2，工具电极相应的尺寸为L1(如图4-2所示)，单边火花间隙值为SL，那么 L2=L1+2SL 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-2 凹模的电火花加工辽 阳 职 业 技 术 学 院其中，火花间隙值SL主要取决于脉冲参数与机床的精度。只需加工规准选择恰当，加

3、工稳定，火花间隙值SL的动摇范围会很小。因此，只需工具电极的尺寸准确，用它加工出的凹模的尺寸也是比较准确的。 用电火花穿孔加工凹模有较多的工艺方法，在实践中应根据加工对象、技术要求等要素灵敏地选择。穿孔加工的详细方法简介如下。 辽 阳 职 业 技 术 学 院1间接法间接法是指在模具电火花加工中，凸模与加工凹模用的电极分开制造，首先根据凹模尺寸设计电极，然后制造电极，进展凹模加工，再根据间隙要求来配制凸模。图4-3为间接法加工凹模的过程。图4-3 间接法辽 阳 职 业 技 术 学 院间接法的优点是：(1) 可以自在选择电极资料，电加工性能好。(2) 由于凸模是根据凹模另外进展配制，所以凸模和凹模

4、的配合间隙与放电间隙无关。间接法的缺陷是：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。辽 阳 职 业 技 术 学 院2直接法直接法适宜于加工冲模，是指将凸模长度适当添加，先作为电极加工凹模，然后将端部损耗的部分去除直接成为凸模(详细过程如图4-4所示)。直接法加工的凹模与凸模的配合间隙靠调理脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。直接法的优点是：(1) 可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。(2) 无须另外制造电极。(3) 无须修配任务，消费率较高。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-4 直接法辽 阳 职 业 技 术 学 院直接法的缺陷是：(1) 电极资料不能自在选择，工具电极和工件都是磁性资料，易产生

5、磁性，电蚀下来的金属屑能够被吸附在电极放电间隙的磁场中而构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。(2) 电极和冲头连在一同，尺寸较长，磨削时较困难。3. 混合法混合法也适用于加工冲模，是指将电火花加工性能良好的电极资料与冲头资料粘结在一同，共同用线切割或磨削成型，然后用电火花性能好的一端作为加工端，将工件反置固定，用“反打正用的方法实行加工。这种方法不仅可以充分发扬加工端资料好的电火花加工工艺性能，还可以到达与直接法一样的加工效果(如图4-5所示)。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-5 混合法辽 阳 职 业 技 术 学 院混合法的特点是：(1) 可以自在选择电极资料，

6、电加工性能好。(2) 无须另外制造电极。(3) 无须修配任务，消费率较高。(4) 电极一定要粘结在冲头的非刃口端(见图4-5)。 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，其运用方面有两种：辽 阳 职 业 技 术 学 院(1) 无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制造为阶梯状，将工具电极分为两段，即减少了尺寸的粗加工段和坚持凸模尺寸的精加工段。粗加工时，采用工具电极相对损耗小、加工速度高的电规准加工，粗加工段加工完成后只剩下较小的加工余量(如图4-6(a)所示)。精加工段即凸模段，可采用类似于直接法的方法进展加工，以到达凸凹模配合的技术要求(如图4-6(b

7、)所示)。(2) 在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，配合间隙小于最小的电火花加工放电间隙，用凸模作为精加工段是不能实现加工的，那么可将凸模加长后，再加工或腐蚀成阶梯状，使阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差，经过加工规准对放电间隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技术要求(如图4-6(c)所示)。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-6 用阶梯工具电极加工冲模辽 阳 职 业 技 术 学 院除此以外，可根据模具或工件不同的尺寸特点和尺寸，要求采用双阶梯或多阶梯工具电极。阶梯形的工具电极可以由直柄形的工具电极用“王水酸洗、腐蚀而成。机床操作人员应根据模具工件的技术要求和电火花加工的工艺常识，灵敏运用

8、阶梯工具电极的技术，充分发扬穿孔电火花加工工艺的潜力，完善其工艺技术。 辽 阳 职 业 技 术 学 院4.1.2 电火花成型加工方法电火花成型加工和穿孔加工相比有以下特点：(1) 电火花成型加工为盲孔加工，任务液循环困难，电蚀产物排除条件差。(2) 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，还有各种外形的曲面相接，轮廓外形不同，构造复杂。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，且电极的损耗不能够由进给实现补偿，因此型腔加工的电极损耗较难进展补偿。(3) 资料去除量大，外表粗糙度要求严厉。(4) 加工面积变化大，要求电规准的调理范围相应也大。

9、 辽 阳 职 业 技 术 学 院根据电火花成型加工的特点，在实践中通常采用如下方法：1. 单工具电极直接成型法(如图4-7所示)单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模具型腔的粗、中及精加工。对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损耗电规准进展粗加工，然后采用平动头使工具电极做圆周平移运动，按照粗、中、精的顺序逐级改动电规准，进展侧面平动修整加工。在加工过程中，借助平动头逐渐加大工具电极的偏心量，可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的差值，这样就可完成整个型腔的加工。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-7 单工具电极直接成型法辽 阳 职 业 技 术 学 院单电极平动法加工时

10、，工具电极只需一次装夹定位，防止了因反复装夹带来的定位误差。但对于棱角要求高的型腔，加工精度就难以保证。假设加工中运用的是数控电火花机床，那么不需求平动头，可利用任务台按照一定轨迹做微量挪动来修光侧面。2. 多电极改换法(如图4-8所示)对早期的非数控电火花机床，为了加工出高质量的工件，多采用多电极改换法。多电极改换法是指根据一个型腔在粗、中、精加工中放电间隙各不一样的特点，采用几个不同尺寸的工具电极完成一个型腔的粗、中、精加工。在加工时首先用粗加工电极蚀除大量金属，然后改换电极进展中、精加工；对于加工精度高的型腔，往往需求较多的电极来精修型腔。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-8 多电极改

11、换法辽 阳 职 业 技 术 学 院多电极改换加工法的优点是仿型精度高，尤其适用于尖角、窄缝多的型腔模加工。它的缺陷是需求制造多个电极，并且对电极的反复制造精度要求很高。另外，在加工过程中，电极的依次改换需求有一定的反复定位精度。 辽 阳 职 业 技 术 学 院3分解电极加工法(如图4-9所示)分解电极加工法是根据型腔的几何外形，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极，分别制造。先用主型腔电极加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。此方法的优点是能根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的加工规准，有利于提高加工速度和改善加工外表质量，同时还可简化电极制造，便于电极修整。缺陷是主型腔

12、和副型腔间的准确定位较难处理。近年来，国内外广泛应器具有电极库的数控电火花机床，事先将复杂型腔面分解为假设干个简单型腔和相应的电极，编制好程序，在加工过程中自动改换电极和加工规准，实现复杂型腔的加工。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-9 分解电极加工法辽 阳 职 业 技 术 学 院4手动侧壁修光法这种方法主要运用于没有平动头的非数控电火花加工机床。详细方法是利用移开任务台的X和Y坐标，配合转换加工规准，轮番修光各方向的侧壁。如图4-10所示，在某型腔粗加工终了后，采用中加工规准先将底面修出；然后将任务台沿X坐标方向右移一个尺寸d，修光型腔左侧壁(如图4-10(a)所示)；然后将电极上移，修光

13、型腔后壁(如图4-10(b)所示)；再将电极右移，修光型腔右壁(如图4-10(c)所示)；然后将电极下移，修光型腔前壁(如图4-10(d)所示)；最后将电极左移，修去缺角(如图4-10(e)所示)。完成这样一个周期后，型腔的面积扩展。假设尺寸达不到规定的要求，那么如上所述再进展一个周期。这样，经过多个周期，型腔可完全修光。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-10 侧壁轮番修光法表示图辽 阳 职 业 技 术 学 院在运用手动侧壁修光法时必需留意：(1) 各方向侧壁的修整必需同时依次进展，不可先将一个侧壁完全修光后，再修光另一个侧壁，防止二次放电将已修好的侧壁损伤。(2) 在修光一个周期后，应仔细

14、丈量型腔尺寸，察看型腔外表粗糙度，然后决议能否改换电加工规准，进展下一周期的修光。这种加工方法的优点是可以采用单电极完成一个型腔的全部加工过程；缺陷是操作烦琐，尤其在单面修光侧壁时，加工很难稳定，不易采取冲油措施，延伸了中、精加工的周期，而且无法修整圆形轮廓的型腔。辽 阳 职 业 技 术 学 院4.2 电火花加工预备任务4.2.1 电极预备1. 电极资料选择 从实际上讲，任何导电资料都可以做电极。但由第三章所述，不同的资料做电极对于电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。因此，在实践加工中，应综合思索各个方面的要素，选择最适宜的资料做电极。目前常用的电极资料有紫铜(纯铜)、

15、黄铜、钢、石墨、铸铁、银钨合金、铜钨合金等。这些资料的性能如表4-1所示。 辽 阳 职 业 技 术 学 院表4-1 电火花加工常用电极资料的性能辽 阳 职 业 技 术 学 院1) 铸铁电极的特点(1) 来源充足，价钱低廉，机械加工性能好，便于采用成型磨削，因此电极的尺寸精度、几何外形精度及外表粗糙度等都容易保证。(2) 电极损耗和加工稳定性均较普通，容易起弧，消费率也不及铜电极。 (3) 是一种较常用的电极资料，多用于穿孔加工。2) 钢电极的特点(1) 来源丰富，价钱廉价，具有良好的机械加工性能。(2) 加工稳定性较差，电极损耗较大，消费率也较低。(3) 多用于普通的穿孔加工。辽 阳 职 业

16、技 术 学 院3) 紫铜(纯铜)电极的特点(1) 加工过程中稳定性好，消费率高。(2) 精加工时比石墨电极损耗小。(3) 易于加工成精细、微细的花纹，采用精细加工时能到达优于1.25 m的外表粗糙度。(4) 因其韧性大，故机械加工性能差，磨削加工困难。(5) 适宜于做电火花成型加工的精加工电极资料。辽 阳 职 业 技 术 学 院4) 黄铜电极的特点(1) 在加工过程中稳定性好，消费率高。(2) 机械加工性能尚好，它可用仿形刨加工，也可用成型磨削加工，但其磨削性能不如钢和铸铁。(3) 电极损耗最大。5) 石墨电极的特点(1) 机加工成型容易，容易修正。(2) 加工稳定性能较好，消费率高，在长脉宽

17、、大电流加工时电极损耗小。(3) 机械强度差，尖角处易崩裂。(4) 适用于做电火花成型加工的粗加工电极资料。由于石墨的热胀系数小，也可作为穿孔加工的大电极资料。辽 阳 职 业 技 术 学 院2. 电极设计电极设计是电火花加工中的关键点之一。在设计中，首先是详细分析产品图纸，确定电火花加工位置；第二是根据现有设备、资料、拟采用的加工工艺等详细情况确定电极的构造方式；第三是根据不同的电极损耗、放电间隙等工艺要求对照型腔尺寸进展缩放，同时要思索工具电极各部位投入放电加工的先后顺序不同，工具电极上各点的总加工时间和损耗不同，同一电极上端角、边和面上的损耗值不同等要素来适当补偿电极。例如，图4-11是经

18、过损耗预测后对电极尺寸和外形进展补偿修正的表示图。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-11 电极补偿图辽 阳 职 业 技 术 学 院1) 电极的构造方式电极的构造方式可根据型孔或型腔的尺寸大小、复杂程度及电极的加工工艺性等来确定。常用的电极构造方式如下：(1) 整体电极。整体式电极由一整块资料制成(如图4-12(a)所示)。假设电极尺寸较大，那么在内部设置减轻孔及多个冲油孔(如图4-12(b)所示)。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-12 整体电极辽 阳 职 业 技 术 学 院对于穿孔加工，有时为了提高消费率和加工精度及降低外表粗糙度，常采用阶梯式整体电极，即在原有的电极上适当增长，而增长部

19、分的截面尺寸均匀减小，呈阶梯形。如图4-13所示，L1为原有电极的长度，L2为增长部分的长度。阶梯电极在电火花加工中的加工原理是先用电极增长部分L2进展粗加工，来蚀除掉大部分金属，只留下很少余量，然后再用原有的电极进展精加工。阶梯电极的优点是：粗加工快速蚀除金属，将精加工的加工余量降低到最小值，提高了消费效率；可减少电极改换的次数，以简化操作。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-13 阶梯电极辽 阳 职 业 技 术 学 院(2) 组合电极。组合电极是将假设干个小电极组装在电极固定板上，可一次性同时完成多个成型外表电火花加工的电极。图4-14所示的加工叶轮的工具电极是由多个小电极组装而构成的。采

20、用组合电极加工时，消费率高，各型孔之间的位置精度也较准确。但是对组合电极来说，一定要保证各电极间的定位精度，并且每个电极的轴线要垂直于安装外表。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-14 组合电极 辽 阳 职 业 技 术 学 院(3) 镶拼式电极。镶拼式电极是将外形复杂而制造困难的电极分成几块来加工，然后再镶拼成整体的电极。如图4-15所示，将E字形硅钢片冲模所用的电极分成三块，加工终了后再镶拼成整体。这样即可保证电极的制造精度，得到锋利的凹角，而且简化了电极的加工，节约了资料，降低了制造本钱。但在制造中应保证各电极分块之间的位置准确，配合要严密结实。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-15 镶

21、拼式电极辽 阳 职 业 技 术 学 院2) 电极的尺寸电极的尺寸包括垂直尺寸和程度尺寸，它们的公差是型腔相应部分公差的1/22/3。(1) 垂直尺寸。电极平行于机床主轴线方向上的尺寸称为电极的垂直尺寸。电极的垂直尺寸取决于采用的加工方法、加工工件的构造方式、加工深度、电极资料、型孔的复杂程度、装夹方式、运用次数、电极定位校直、电极制造工艺等一系列要素。在设计中，综合思索上述各种要素后很容易确定电极的垂直尺寸，下面简单举例阐明。辽 阳 职 业 技 术 学 院如图4-16(a)所示的凹模穿孔加工电极，L1为凹模板挖孔部分长度尺寸，在实践加工中L1部分虽然不需电火花加工，但在设计电极时必需思索该部分

22、长度；L3为电极加工中端面损耗部分，在设计中也要思索。如图4-16(b)所示的电极用来清角，即去除某型腔的角部圆角。加工部分电极较细，受力易变形，由于电极定位、校正的需求，在实践中应适当添加长度L1的部分。如图4-16(c)所示的电火花成型加工电极，电极尺寸包括加工一个型腔的有效高度L、加工一个型腔位于另一个型腔中需添加的高度L1、加工终了时电极夹具和夹具或压板不发生碰撞而应添加的高度L2等。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-16 电极垂直尺寸图辽 阳 职 业 技 术 学 院(2) 程度尺寸。电极的程度尺寸是指与机床主轴轴线相垂直的横截面尺寸(如图4-17所示)。 图4-17 电极程度截面尺

23、寸缩放表示图辽 阳 职 业 技 术 学 院电极的程度尺寸可用下式确定：a=AKb 式中：a电极程度方向的尺寸；A型腔的程度方向的尺寸；K与型腔尺寸标注法有关的系数；b电极单边缩放量，粗加工时，b=1+2+0(注：1、2、0的意义参见图4-18)。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-18 电极单边缩放量原理图辽 阳 职 业 技 术 学 院a=AKb中的号和K值的详细含义如下：(1) 凡图样上型腔凸出部分，其相对应的电极凹入部分的尺寸应放大，即用“+号；反之，凡图样上型腔凹入部分，其相对应的电极凸出部分的尺寸应减少，即用“-号。 图4-19 电极型腔程度尺寸对比图辽 阳 职 业 技 术 学 院(2

24、) K值的选择原那么：当图中型腔尺寸完全标注在边境上(即相当于直径方向尺寸或两边境都为定形边境)时，K取2；一端以中心线或非边境限为基准(即相当于半径方向尺寸或一端边境定形另一端边境定位)时，K取1；对于图中型腔中心线之间的位置尺寸(即两边境为定位尺寸)以及角度值和某些特殊尺寸(如图4-19中的a1)，电极上相对应的尺寸不增不减，K取0。对于圆弧半径，亦按上述原那么确定。根据以上表达，在图4-19中，电极尺寸a与型腔尺寸A有如下关系：a1=A1，a2=A2-2b，a3=A3-b，a4=A4，a5=A5-b，a6=A6+b当精加工且精加工的平动量为c时，b=0+c辽 阳 职 业 技 术 学 院3

25、) 电极的排气孔和冲油孔电火花成型加工时，型腔普通均为盲孔，排气、排屑条件较为困难，这直接影响加工效率与稳定性，精加工时还会影响加工外表粗糙度。为改善排气、排屑条件，大、中型腔加工电极都设计有排气、冲油孔。普通情况下，开孔的位置应尽量保证冲液均匀和气体易于排出。电极开孔表示图如图4-20所示。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-20 电极开孔表示图辽 阳 职 业 技 术 学 院在实践设计中要留意以下几点：(1) 为便于排气，经常将冲油孔或排气孔上端直径加大(如图4-20(a)所示)。(2) 气孔尽量开在蚀除面积较大以及电极端部凹入的位置(如图4-20(b)所示)。(3) 冲油孔要尽量开在不易排

26、屑的拐角、窄缝处(如图4-20(c)不好，图4-20(d)好)。(4) 排气孔和冲油孔的直径约为平动量的12倍，普通取11.5 mm；为便于排气排屑，常把排气孔、冲油孔的上端孔径加大到58 mm；孔距在2040 mm左右，位置相对错开，以防止加工外表出现“波纹。辽 阳 职 业 技 术 学 院 (5) 尽能够防止冲液孔在加工后留下的柱芯(如图4-20(f)、(g)、(h)较好，图4-20(e)不好)。(6) 冲油孔的布置需留意冲油要流畅，不可出现无任务液流经的“死区。 辽 阳 职 业 技 术 学 院例4.1 知某零件如图4-21(a)所示，现有其毛坯如图4-21(b)所示，请设计加工该零件的精加

27、工电极。辽 阳 职 业 技 术 学 院(d) 电极立体图图4-21 电极的设计0.050100.05010(a) 零件图02.010眪苶02.020眪苶45(b) 毛坯图02.010眪苶500.050(c) 电极图9054530苶24苶3540155520132700.050500.050700.05002.030眪苶02.040眪苶02.030眪苶02.040眪苶辽 阳 职 业 技 术 学 院解 (1) 构造设计：该电极共分四个部分(如图4-21(d)所示)，各个部分的作用如下：1该部分为直接加工部分。2电极细长，为了提高强度，适当添加电极的直径。3由于电极为细长的圆柱，在实践加工中很难校正

28、电极的垂直度，故添加3部分，其目的是方便电极的校正。另外，由于该电极外形对称，为了方便识别方向，特意在本电极的3部分设计了5 mm的倒角。 辽 阳 职 业 技 术 学 院4电极与机床主轴的装夹部分。该部分的构造方式应根据电极装夹的夹具方式确定。(2) 尺寸分析：长度方向尺寸分析：该电极实践加工长度只需5 mm，但由于加工部分的位置在型腔的底部，故添加了尺寸(如图4-21(c)所示)。横截面尺寸分析：该电极加工部分是一锥面，故对电极的横截面尺寸要求不高；为了保证电极在放电过程中排屑较好，电极的2部分直径不能太大。(3) 资料选择：由于加工余量少，采用紫铜做电极。 辽 阳 职 业 技 术 学 院3

29、. 电极的制造在进展电极制造时，尽能够将要加工的电极坯料装夹在即将进展电火花加工的装夹系统上，防止因装卸而产生定位误差。常用的电极制造方法有：1) 切削加工过去常见的切削加工有铣、车、平面和圆柱磨削等方法。随着数控技术的开展，目前经常采用数控铣床(加工中心)制造电极。数控铣削加工电极不仅能加工精度高、外形复杂的电极，而且速度快。辽 阳 职 业 技 术 学 院石墨资料加工时容易碎裂、粉末飞扬，所以在加工前需将石墨放在任务液中浸泡23天，这样可以有效减少崩角及粉末飞扬。紫铜资料切削较困难，为了到达较好的外表粗糙度，经常在切削加工后进展研磨抛光加工。 在用混合法穿孔加工冲模的凹模时，为了缩短电极和凸

30、模的制造周期，保证电极与凸模的轮廓一致，通常采用电极与凸模结合成型磨削的方法。这种方法的电极资料大多数选用铸铁和钢。当电极资料为铸铁时，电极与凸模常用环氧树脂等资料胶合在一同，如图4-22所示。对于截面积较小的工件，由于不易粘牢，为防止在磨削过程中发生电极或凸模零落，可采用锡焊或机械方法使电极与凸模衔接在一同。当电极资料为钢时，可把凸模加长些，将其做电极，即把电极和凸模做成一个整体。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-22 电极与凸模粘结辽 阳 职 业 技 术 学 院电极与凸模结合成型磨削，其共同截面的公称尺寸应直接按凸模的公称尺寸进展磨削，公差取凸模公差的1/22/3。当凸、凹模的配合间隙

31、等于放电间隙时，磨削后电极的轮廓尺寸与凸模完全一样；当凸、凹模的配合间隙小于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应小于凸模的轮廓尺寸，在消费中可用化学腐蚀法将电极尺寸减少至设计尺寸；当凸、凹模的配合间隙大于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应大于凸模的轮廓尺寸，在消费中可用电镀法将电极扩展到设计尺寸。详细的化学腐蚀或电镀法可参考有关资料。 辽 阳 职 业 技 术 学 院2) 线切割加工除用机械方法制造电极以外，在比较特殊需求的场所下也可用线切割加工电极，即适用于外形特别复杂，用机械加工方法无法胜任或很难保证精度的情况。图4-23所示的电极，在用机械加工方法制造时，通常是把电极分成四部分来加工，然后再镶拼成一个整

32、体，如图4-23(a)所示。由于分块加工中产生的误差及拼合时的接缝间隙和位置精度的影响，使电极产生一定的外形误差。假设运用线切割加工机床对电极进展加工，那么很容易地制造出来，并能很好地保证其精度，如图4-23(b)所示。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-23 机械加工与线切割加工辽 阳 职 业 技 术 学 院3) 电铸加工电铸方法主要用来制造大尺寸电极，特别是在板材冲模领域。运用电铸制造出来的电极的放电性能特别好。用电铸法制造电极，复制精度高，可制造出用机械加工方法难以完成的细微外形的电极。它特别适宜于有复杂外形和图案的浅型腔的电火花加工。电铸法制造电极的缺陷是加工周期长，本钱较高，电极质

33、地比较疏松，使电加工时的电极损耗较大。辽 阳 职 业 技 术 学 院4.2.2 电极装夹与校正电极装夹的目的是将电极安装在机床的主轴头上，电极校正的目的是使电极的轴线平行于主轴头的轴线，即保证电极与任务台台面垂直，必要时还应保证电极的横截面基准与机床的X、Y轴平行。1电极的装夹电极在安装时，普通运用通用夹具或公用夹具直接将电极装夹在机床主轴的下端。常用装夹方法有下面几种：小型的整体式电极多数采用通用夹具直接装夹在机床主轴下端，采用规范套筒、钻夹头装夹(如图4-24、图4-25所示)；对于尺寸较大的电极，常将电极经过螺纹衔接直接装夹在夹具上(如图4-26所示)。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4

34、-24 规范套筒形夹具 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-25 钻夹头夹具辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-26 螺纹夹头夹具 辽 阳 职 业 技 术 学 院镶拼式电极的装夹比较复杂，普通先用衔接板将几块电极拼接成所需的整体，然后再用机械方法固定(如图4-27(a)所示)；也可用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂粘合(如图4-27(b)所示)。在拼接时各结合面需平整密合，然后再将衔接板连同电极一同装夹在电极柄上。当电极采用石墨资料时，应留意以下几点：(1) 由于石墨较脆，故不宜攻螺孔，因此可用螺栓或压板将电极固定于衔接板上。石墨电极的装夹如图4-28所示。(2) 不论是整体的或拼合的电极，都应使石

35、墨压制时的施压方向与电火花加工时的进给方向垂直。如图4-29所示，图(a)箭头所示为石墨压制时的施压方向，图(b)为不合理的拼合，图(c)为合理的拼合。辽 阳 职 业 技 术 学 院 图4-27 衔接板式夹具 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-28 石墨电极的装夹 辽 阳 职 业 技 术 学 院 图4-29 石墨电极的方向性与拼合法 辽 阳 职 业 技 术 学 院2电极的校正电极装夹好后，必需进展校正才干加工，即不仅要调理电极与工件基准面垂直，而且需在程度面内调理、转动一个角度，使工具电极的截面外形与将要加工的工件型孔或型腔定位的位置一致。电极与工件基准面垂直常用球面铰链来实现，工具电极的截

36、面外形与型孔或型腔的定位靠主轴与工具电极安装面相对转动机构来调理，垂直度与程度转角调理正确后，都运用螺钉夹紧，如图4-30所示。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-30 垂直和程度转角调理安装的夹头8796AB-B45231110BA-AB11调理螺钉；2摆动法兰盘；3球面螺钉；4调角校正架；5调整垫；6上压板；7销钉；8锥柄座；9滚珠；10电源线；11垂直度调理螺钉(a) 构造图(b) 实物辽 阳 职 业 技 术 学 院电极装夹到主轴上后，必需进展校正，普通的校正方法有：(1) 根据电极的侧基准面，采用千分表找正电极的垂直度，如图4-31所示。(2) 电极上无侧面基准时，将电极上端面作辅助基

37、准找正电极的垂直度，如图4-32所示。辽 阳 职 业 技 术 学 院 图4-31 用千分表校正电极垂直度图 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-32 型腔加工用电极校正辽 阳 职 业 技 术 学 院目前瑞士EROWA公司消费出一种高精度电极夹具，可以有效地实现电极快速装夹与校正。这种高精度电极夹具不仅在电火花加工机床上运用，还可以在车床、铣床、磨床、线切割等机床上运用，因此可以实现电极制造和电极运用的一体化，使电极在不同机床之间转换时不用再费时去找正。1) 高精度电极装夹系统简介图4-33是EROWA公司的工具电极精细快速装夹、改换系统。该系统装夹固定在电火花机床主轴端面上。辽 阳 职 业 技

38、 术 学 院电极装夹系统的卡盘经过夹紧插销与定位板衔接，在卡盘外部有两种相互垂直的基准面，当卡盘装夹在机床主轴头上时，该基准面分别与机床的X、Y轴平行。在基准面下面又有四个分别与基准面垂直的定心菱形体。电极可以直接装在定位板上(如图4-34所示，多用于大电极装夹)，也可以经过另外的电极夹头装夹在定位板上(如图4-35所示，多用于中小电极装夹)。当电极及定位板与卡盘衔接时，四个定心棱形体插入定心板上相应的四个定心槽中进展定位，并由夹紧插销进展夹紧，定位板上的四个支承脚起限位作用。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-33 电极装夹系统辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-34 定位板直接与电极衔接

39、辽 阳 职 业 技 术 学 院 图4-35 定位板与电极夹相连辽 阳 职 业 技 术 学 院2) 电极夹前面讲过电极夹装在电极装夹系统的定位板上，电极又装在电极夹上。电极夹有多种方式，有兴趣的读者无妨参考EROWA公司的相关资料。(1) 方形电极夹。方形电极夹如图4-36所示，有不同的规格。插在电极夹方孔中的电极柄是经过专门精细加工制造而成的。它可以直接作为制造电极的坯料(如图4-37(a)所示)，也可以只作为专门的电极柄。专门的电极柄与电极可以用焊接或粘结的方法固定(如图4-37(b)所示)，也可以用螺钉进展机械固定(如图4-37(c)所示)。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-36 方形

40、电极夹 辽 阳 职 业 技 术 学 院 图4-37 方形电极柄 辽 阳 职 业 技 术 学 院(2) 圆形电极夹。圆形电极夹的构造如图4-38(a)所示，电极夹安装在定位板上。在圆形电极夹的内孔中装入像大多数数控铣床一样的弹簧套筒夹头(如图4-38(b)所示)，可用来装夹圆形电极。图4-38(c)所示为精细钻夹头，可装入圆形电极夹的内孔中，钻夹头可以夹持的范围为0.23.1 mm，普通用来装夹直径很小的电极。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-38 圆形电极夹构造辽 阳 职 业 技 术 学 院(3) 规范电极夹。规范电极夹如图4-39所示。规范电极夹通用性更强，适宜夹持各种外形的电极。图4-

41、39(a)所示为小型万用块电极夹。它具有51 mm51 mm的基面，在底部有相距40 mm的两个M6螺钉，用来将电极坯料固定在万用块电极夹的基面上。图4-39(b)所示为方形块电极夹。它具有边长26.5 mm的内正方，侧面带有两个固紧螺钉，适宜装夹电极柄直径(或方径)最大为25 mm的电极坯料。电极柄插入内正方后，用固紧螺钉锁紧，假设电极中心需求与电极夹中心重合时，可在内正方的固定基准两边内插入垫片以调整中心。图4-39(c)所示为U形块电极夹。辽 阳 职 业 技 术 学 院它具有20 mm的内槽和两个固紧螺钉，适宜装夹最大柄宽为20 mm的电极，插入电极后，用固紧螺钉锁紧，如电极柄较薄需求调

42、整中心时，可在内槽的固定基准一侧插入垫片以调整电极中心。图4-39(d)所示为坯料电极夹。这是一个未做加工的电极夹，可根据电极的外形、尺寸和装夹方式随意制造。图4-39(e)所示为V型块电极夹。它具有两个相互垂直的基准面，夹紧螺钉设置在外侧的对角线处，适宜装夹圆形、方形、菱形体的小型电极，电极中心到基准面的间隔最大为10 mm，如需求调整电极中心，可在基准面处插入垫片。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-39 规范电极夹辽 阳 职 业 技 术 学 院4.2.3 电极的定位在电火花加工中，电极与加工工件之间相对定位的准确程度直接决议加工的精度。做好电极的准确定位主要有三方面内容：电极的装夹与校

43、正、工件的装夹与校正、电极相对于工件定位。电极的装夹与校正前面已详细讨论过，这里不再表达。电火花加工工件的装夹与机械切削机床类似，但由于电火花加工中的作用力很小，因此工件更容易装夹。在实践消费中，工件常用压板、磁性吸盘(吸盘中的内六角孔中插入扳手可以调理磁力的有无，如图4-40所示)、虎钳等来固定在机床任务台上，多数用百分表来校正(如图4-41所示)，使工件的基准面分别与机床的X、Y轴平行。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-40 工件的固定辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-41 工件的校正辽 阳 职 业 技 术 学 院电极相对于工件定位是指将已安装校正好的电极对准工件上的加工位置，以保证

44、加工的孔或型腔在凹模上的位置精度。习惯上将电极相对于工件的定位过程称为找正。电极找正与其他数控机床的定位方法大致形似，读者可以自创参考。目前消费的大多数电火花机床都有接触感知功能，经过接触感知功能能较准确地实现电极相对工件的定位。在第二章引见ISO代码的时候曾经举例阐明电极如何定位于工件上一特定点，在这里依然以工件的分中方法为例阐明接触感知功能找正的详细方法。利用数控电火花成型机床的MDI功能手动操作实现电极定位于型腔的中心，详细方法如下(如图4-42所示)：辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-42 找工件中心辽 阳 职 业 技 术 学 院(1) 将工件型腔、电极外表的毛刺去除干净，手动挪动电

45、极到型腔的中间，执行如下指令：G80 X；G92 G54 X0；/普通机床将G54 任务坐标系作为默许任务坐标系，故G54可省略M05 G80 X；M05 G82 X；/移到X方向的中心G92 X0； G80 Y；G92 Y0；M05 G80 Y；M05 G82 Y；/移到Y方向的中心G92 Y0； 辽 阳 职 业 技 术 学 院(2) 经过上述操作，电极找到了型腔的中心。但思索到实践操作中由于型腔、电极有毛刺等不测要素的影响，应确认找正能否可靠。方法为：在找到型腔中心后，执行如下指令：G92 G55 X0 Y0；/将目前找到的中心在G55坐标系内的坐标值也设定为X0 Y0然后再重新执行前面的

46、找正指令，找到中心后，察看G55坐标系内的坐标值。假设与刚刚设定的零点相差不多，那么以为找正胜利；假设相差过大，那么阐明找正有问题，必需接着进展上述步骤，至少保证最后两次找正位置根本重合。目前消费的部分电火花成型机床有找中心按钮，这样可以防止手动输入过多的指令，但同样要多次找正，至少保证最后两次找正位置根本重合。辽 阳 职 业 技 术 学 院4.2.4 工件的预备电火花加工在整个零件的加工中属于最后一道工序或接近最后一道工序，所以在加工前宜仔细预备工件，详细内容如下：1工件的预加工普通来说，机械切削的效率比电火花加工的效率高。所以电火花加工前，尽能够用机械加工的方法去除大部分加工余料，即预加工

47、(如图4-43所示)。预加工可以节省电火花粗加工时间，提高总的消费效率，但预加工时要留意：辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-43 预加工表示图辽 阳 职 业 技 术 学 院(1) 所留余量要适宜，尽量做到余量均匀，否那么会影响型腔外表粗糙度和电极不均匀的损耗，破坏型腔的仿型精度。(2) 对一些外形复杂的型腔，顶加工比较困难，可直接进展电火花加工。(3) 在短少通用夹具的情况下，用常规夹具在预加工中需求将工件多次装夹。(4) 预加工后运用的电极上能够有铣削等机加工痕迹(如图4-44所示)，如用这种电极精加工那么能够影响到工件的外表粗糙度。(5) 预加工过的工件进展电火花加工时，在起始阶段加工稳

48、定性能够存在问题。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-44 预加工后工件外表辽 阳 职 业 技 术 学 院2热处置工件在预加工后，便可以进展淬火、回火等热处置，即热处置工序尽量安排在电火花加工前面，由于这样可防止热处置变形对电火花加工尺寸精度、型腔外形等的影响。处置安排在电火花加工前也有其缺陷，如电火花加工将淬火表层加工掉一部分，影响了热处置的质量和效果。所以有些型腔模安排在热处置前进展电火花加工，这样型腔加工后钳工抛光容易，并且淬火时的淬透性也较好。3其他工序工件在电火花加工前还必需除锈去磁，否那么在加工中工件吸附铁屑，很容易引起拉弧烧伤。 辽 阳 职 业 技 术 学 院4.2.5 电蚀产

49、物的排除经过前面的学习，大家知道假设电火花加工中电蚀产物不能及时排除，那么会对加工产生宏大的影响。电蚀产物的排除虽然是加工中出现的问题，但为了较好地排除电蚀产物，其预备任务必需在加工前做好。通常采用的方法如下：1) 电极冲油(如图4-45所示)电极上开小孔，并强迫冲油是型腔电加工最常用的方法之一。冲油小孔直径普通为0.52 mm左右，可以根据需求开一个或几个小孔。 辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-45 电极冲油 辽 阳 职 业 技 术 学 院2) 工件冲油(如图4-46所示)工件冲油是穿孔电加工最常用的方法之一。由于穿孔加工大多在工件上开有预孔，因此具有冲油的条件。型腔加工时假设允许工件加

50、工部位开孔，那么也可采用此法。 图4-46 工件冲油辽 阳 职 业 技 术 学 院3) 工件抽油(如图4-47所示) 工件抽油常用于穿孔加工。由于加工的蚀除物不经过加工区，因此加工斜度很小。抽油时要使放电时产生的气体(大多是易燃气体)及时排放，不能积聚在加工区，否那么会引起“放炮。“放炮是严重的事故，轻那么工件移位，重那么工件炸裂，主轴头遭到严重损伤。通常在安放工件的油杯上采取措施，将抽油的部位尽量接近加工位置，将产生的气体及时抽走。抽油的排屑效果不如冲油好。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-47 工件抽油辽 阳 职 业 技 术 学 院冲油和抽油对电极损耗有影响(如图4-48所示)，尤其是对

51、排屑条件比较敏感的紫铜电极的损耗影响更明显，所以排屑较好时那么不用冲、抽油。图4-48 电极冲、抽油对电极损耗的影响辽 阳 职 业 技 术 学 院4) 开排气孔大型型腔加工时经常在电极上开排气孔。该方法工艺简单，虽然排屑效果不如冲油，但对电极损耗影响较小。开排气孔在粗加工时比较有效，精加工时需采用其他排屑方法。5) 抬刀工具电极在加工中边加工边抬刀是最常用的排屑方法之一。经过抬刀，电极与工件间的间隙加大，液体流动加快，有助于电蚀产物的快速排除。辽 阳 职 业 技 术 学 院抬刀有两种情况：一种是定时的周期抬刀，目前绝大部分电火花机床具备此功能。另一种是自顺应抬刀，可以根据加工的形状自动调理进给

52、的时间和抬起的时间(即抬起高度)，使加工正好不断处于正常形状。自顺应抬刀与自顺应冲油一样，在加工出现不正常时才抬刀，正常加工时那么不抬刀。显然，自顺应抬刀对提高加工效率有益，减少了不用要的抬刀。辽 阳 职 业 技 术 学 院6) 电极的摇动或平动电火花加工中电极的平动或摇动加工从客观上改善了排屑条件。排屑的效果与电极平动或摇动的速度有关。在采用上述方法实现任务液冲油或抽油强迫循环中，往往需求在任务台上装上油杯(如图4-49所示)，油杯的侧壁和底边上开有冲油和抽油孔。电火花加工时，任务液会分解产生气体(主要是氢气)。这种气体如不及时排出，就会存积在油杯里，假设被电火花放电引燃时，将产生放炮景象，

53、呵斥电极与工件位移，给加工带来很大费事，影响被加工工件的尺寸精度，所以对油杯的运用要留意以下几点：辽 阳 职 业 技 术 学 院(1) 油杯要有适宜的高度，能满足加工较厚工件的电极伸出长度，在构造上应满足加工型孔的外形和尺寸要求。油杯的外形普通有圆形和长方形两种，都应具备冲、抽油的条件。为防止在油杯顶部积聚气泡，抽油的抽气管应紧挨在工件底面。(2) 油杯的刚度和精度要好。根据加工的实践需求，油杯的两端面不平度不能超越0.01 mm，同时密封性要好，防止有漏油景象。(3) 油杯底部的抽油孔，如底部安装不方便，可安顿在靠底部侧面，也可省去抽油抽气管4和底板5，而直接安顿在油杯侧面的最上部。辽 阳

54、职 业 技 术 学 院图4-49 油杯构造图辽 阳 职 业 技 术 学 院4.3 加工规准转换及加工实例4.3.1 加工规准转换电火花加工中，在粗加工完成后，再运用其他规准加工，使工件粗糙度逐渐降低，逐渐到达加工尺寸。在加工中，规准的转换还需求思索其他要素，如加工中的最大加工电流要根据不同时期的实践加工面积确定并进展调理，但总体上讲有一些共同点。 辽 阳 职 业 技 术 学 院1掌握加工余量这是提高加工质量和缩短加工时间的最重要环节。普通来说，分配加工余量要做到事先心中有数，在加工过程中只进展微小的调整。加工余量的控制，主要从粗糙度和电极损耗两方面来思索。在普通型腔低损耗(1%)加工中能到达的

55、各种外表粗糙度与最小加工余量有一定的规律(如表4-2所示)。在加工中必需使加工余量不小于最小加工余量。假设加工余量太小，那么最后粗糙度加工不出或者工件达不到规定的尺寸。 辽 阳 职 业 技 术 学 院表4-2 外表粗糙度与最小加工余量的关系辽 阳 职 业 技 术 学 院2粗糙度逐级逼近电规准转换的另一个要点是使粗糙度逐级逼近，非常忌讳粗糙度转换过大，尤其是要防止在损耗明显增大的情况下又使粗糙度差别很大。这样电极损耗的痕迹会直接反映在电极外表上，使最后加工粗糙度变差。粗糙度逐级逼近是降低粗糙度的一种经济有效的方法，否那么将使加工质量变差，效率变低。低损耗加工时粗糙度转换可以大一些。转换规准的时机

56、是必需把前一电规准的粗糙外表全部均匀修光并到达一定尺寸后才进展下一电规准的加工。 辽 阳 职 业 技 术 学 院3尺寸控制加工尺寸控制也是规准转换时应予充分留意的问题之一。普通来说，X、Y平面尺寸的控制比较直观，并可以在加工过程中随时进展丈量；加工深度的控制比较困难，普通机床只能指示主轴进给的位置，至于实践加工深度还要思索电极损耗和电火花间隙。因此在普通情况下深度方向都加工至略微超越规定尺寸，然后在加工完之后，再将上平面磨去一部分。近年来新开展研制的数控机床，有的具有加工深度的显示，比较高级的机床其显示的深度还自动地扣除了放电间隙和电极损耗量。辽 阳 职 业 技 术 学 院4损耗控制在理想的情

57、况下，当然最好是在任何粗糙度时都用低损耗规准加工，这样加工质量比较容易控制，但这并不是在一切情况下都可以办到的。同时由于低损耗加工的效率比有损耗加工要低，故对于某些要求并不太高而加工余量又很大的工件，其电极损耗的工艺要求可以低一些。有的加工，由于工艺条件或者其他要素，其电极损耗很难控制，因此要采取相应的措施才干完成一定要求的放电加工。在加工中，为了有目的地控制电极损耗，应先了解如下内容： 辽 阳 职 业 技 术 学 院 (1) 假设用石墨电极作粗加工时，电极损耗普通可以到达1%以下。 (2) 用石墨电极采用粗、中加工规准加工得到的零件的最小粗糙度Ra能到达3.2m，但通常只能在6.3 m左右。

58、 (3) 假设用石墨作电极且加工零件的外表粗糙度Ra3.2 m，那么电极损耗约在15%50%之间。 (4) 不论是粗加工还是精加工，电极角部损耗比上述还要大。粗加工时，电极外表会产生缺陷。辽 阳 职 业 技 术 学 院(5) 紫铜电极粗加工的电极损耗量也可以低于1%，但加工电流超越30 A后，电极外表会产生起皱和开裂景象。(6) 在普通情况下用紫铜作电极采用低损耗加工规准进展加工，零件的外表粗糙度Ra可以到达3.2 m左右。(7) 紫铜电极的角损耗比石墨电极更大。了解上述情况后，在规准转换时控制损耗就比较有把握了。电规准转换时对电极损耗的控制最主要的是要掌握低损耗加工转向有损耗加工的时机，也就

59、是用低损耗规准加工到什么粗糙度，加工余量多大的时候才用有损耗规准加工，每个规准的加工余量取多少才适当。 辽 阳 职 业 技 术 学 院石墨电极低损耗加工粗糙度Ra普通到达6.3 m左右，转向有损耗加工时其加工余量普通控制在0.20 mm以下，这样就可以使总的电极损耗量小于0.20 mm。当然外形不同，加工工艺条件不同，低损耗规准的要求也不一样。例如，外形简单的型腔的低损耗规准与窄槽等的低损耗规准就不一样，转换规准时机也不一样，前者Ton/Ip值可以小一些，后者那么要大一些；前者在损耗值允许时，可以在粗糙度较大的情况下转换为有损耗加工，后者那么为了保证成型精度，该当尽能够用低损耗规准加工到较小的

60、粗糙度。紫铜电极加工时，除了要控制Ton/Ip值外，还要留意加工电流不要太大。规准转换时要使低损耗加工粗糙度到达尽量小的等级，使精加工损耗量减少到最低限制。辽 阳 职 业 技 术 学 院图4-50 单电极加工时的加工条件及加工图形辽 阳 职 业 技 术 学 院4.3.2 加工实例例4.2 一个电极的精加工(本实例所用机床为Sodick A3R，其控制电源为Excellence XI)。加工条件：1. 电极/工件资料：Cu/St(45钢)2. 加工外表粗糙度：Rmax6 m3. 电极减寸量(即减小量)：0.3 mm/单侧4. 加工深度：5.00.015. 加工位置：工件中心 单电极加工时的加工条