型腔电火花加工精问题课件

第一篇

电火花成型加工

模块二电火花成形机床加工

任务３模具型腔的电火花成形加工

1.本任务要求利用单电极平动成形加工方法，通过自动编程，进行模具型腔的电火花成形加工。2.了解模具型腔电极的设计加工制造。3.通过实际操作掌握单电极平动成形加工方法。第一篇电火花成型加工模块二电火花成形机床加工任务３1

如图所示，注射模镶块，材料为40Cr，硬度为38～40HRC，加工表面粗糙度Ra为0.8μm，要求型腔侧面棱角清晰，圆角半径R<0.25mm。模具型腔复杂程度一般，但尺寸公差比较严格。加工采用电火花加工型腔一次成型。为保证模具型腔尺寸的精度，重点要解决电极的尺寸精度、电极装夹定位及校正等精度问题，模具所要求的型腔尺寸精度和表面粗糙度可运用平动方法逐步扩大轨迹来保证。但平动头的仿形精度要好，回零精度不应超过0.02mm。如图所示，注射模镶块，材料为40Cr，硬度为2一、型腔的电火花加工方法型腔的电火花成型加工主要有：㈠单电极平动法。㈡多电极更换法。㈢分解电极法一、型腔的电火花加工方法3二、数控成形机床的平动加工

平动加工方式可分为自由平动和伺服平动。自由平动即一边向下加工，一边平动，可分为５种平动方式（○、□、

、×、+）。伺服平动即加工到深度后再平动，可分为圆形和二维矢量两种方式。如图所示，为常用平动头。二、数控成形机床的平动加工4㈠平动头工作原理电火花粗加工时的火花间隙比中加工的要大，而中加工的火花间隙比精加工的又要大一些。当用一个电极进行粗加工，将工件的大部分余量蚀除掉后，其底面和侧壁四周的表面粗糙度很差，为了将其修光，就得改变规准逐档进行修整。由于后档规准的放电间隙比前档小，对工件底面可通过主轴进给进行修光，而四周侧壁就无法修光了。平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的㈠平动头工作原理5㈡平动头结构利用偏心机构将伺服电动机的旋转运动通过平动轨迹保持机构，转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面小圆周运动，许多小圆的外包络线就形成加工表面。其运动半径即平动量,通过调节可由零逐步扩大，以补偿粗、中、精加工的火花放电间隙之差，从而达到修光型腔的目的。其中每个质点运动轨迹的半径就称为平动量。㈡平动头结构6㈢平动头作用１.机械式平动头能够补偿加工中电极的损耗，可使用单个电极完成粗加工到精加工转换的过程。２.机械式平动头有扩孔作用，当工件要求偏小时，设定所需平动量加工，满足工件加工要求。３.机械式平动头对工件光洁度有明显效果，特别是工件型腔侧边犹为明显。４.机械式平动头可对螺纹孔放电加工５.数控平动头能够作多种循迹及侧向加工，包含圆形循迹、方形循迹、正方形侧向、圆周任意角度等分连续、任意角度对称、任意角度侧向。极大的提升了ZNC电火花的作用。

精密数控平动头与火花机相连，可改变平动量和侧壁修整量控制放电侧边间隙。并在平动结束时能够自动停止加工。㈢平动头作用7三、型腔电火花加工精度问题加工精度主要包括“仿形”精度和尺寸两个方面。所谓“仿形”精度，是指电加工后的型腔与加工前工具电极几何形状的相似程度。

影响“仿形”精度的因素有：１.使用平动头造成的几何形状失真，如很难加工出清角，尖角变圆等。２.工具电极损耗及“反粘”现象的影响。３.电极装夹校正装置的精度和平动头、主轴头的精度以及刚性影响。４.规准选择转换不当，造成电极损耗增大。三、型腔电火花加工精度问题影响“仿形”精度的因素有：8

影响尺寸精度的因素有：１.操作者选用的电规准与电极缩小量不匹配，以致加工完成以后，使尺寸精度超差。２.在加工深型腔时，二次放电机会较多，使加工间隙增大，以致侧面不能修光，或者即使能修光，也超出了图纸尺寸。３.冲油管的放置和导线的架设存在问题。导线与油管产生阻力，使平动头不能正常进行平面圆周运动。４.电极制造误差。５.主轴头、平动头、深度测量装置等机械误差。影响尺寸精度的因素有：9四、型腔电火花加工粗糙度问题电火花加工型腔模，有时型腔表面会出现尺寸到位，但修不光的现象。造成这种现象的原因有以下几方面：１.电极对工作台的垂直度没校正好，使电极的一个侧面成了倒斜度，这样相对应模具侧面的上部分就会修不光。２.主轴进给时，出现扭曲现象，影响了模具侧表面的修光。３.在加工开始前，平动头没有调到零位，以致到了预定的偏心量时，有一面无法修出。４.各挡规准转换过快，或者跳规准进行修整，使端面或侧面留下粗加工的麻点痕迹，无法再修光。５.电极或工件没有装夹牢固，在加工过程中出现错位移动，影响模具侧面粗糙度的修整。６.平动量调节过大，加工过程出现大量碰撞短路，使主轴不断上下往返，造成有的面修出，有的面修不出。四、型腔电火花加工粗糙度问题10五、影响模具型腔表面质量的“波纹”问题用平动头修光侧面的型腔，在底部圆弧或斜面处易出现“细丝”及鱼鳞状的凸起，这就是“波纹”。“波纹”问题将严重影响模具加工的表面质量，一般“波纹”产生的原因如下：１.电极材料的影响。如在用石墨做电极时，由于石墨材料颗粒粗、组织疏松、强度差，会引起粗加工后电极表面产生严重剥落现象，因为电火花加工是精确“仿形”加工，故在电火花加工中石墨电极表面剥落现象经过平动修整后会反映到工件上，即产生了“波纹”。２.中、粗加工电极损耗大。由于粗加工后电极表面粗糙度值很大，中、精加工时电极损耗较大，故在加工过程中工件上粗加工的表面不平度会反拷到电极上，电极表面产生的高低不平又反映到工件上，最终就产生了所谓的“波纹”。３.冲油、排屑的影响。电加工时，若冲油孔开设得不合理，排屑情况不良，则蚀除物会堆积在底部转角处，这样也会助长“波纹”的产生。五、影响模具型腔表面质量的“波纹”问题11４.电极运动方式的影响。“波纹”的产生并不是平动加工引起的，相反，平动运动能有利于底面“波纹”的消除，但它对不同角度的斜度或曲面“波纹”仅有不同程度的减少，却无法消除。这是因为平动加工时，电极与工件有一个相对错开位置，加工底面错位量大，加工斜面或圆弧错位量小，因而导致两种不同的加工效果。波纹”的产生既影响了工件表面粗糙度，又降低了加工精度，为此，在实际加工中应尽量设法减小或消除“波纹”。４.电极运动方式的影响。“波纹”的产生并不是平动加工引起的，12一、工艺准备一、加工方法及平动量选择选用单电极平动法进行电火花成型加工，为保证侧面棱角清晰(R<0.3mm)，其平动量应小，取δ≤0.25mm。二、工具电极材料、结构尺寸、缩放量的确定㈠电极材料选用锻造过的紫铜，以保证电极加工质量以及加工表面粗糙度。㈡电极结构与尺寸确定。①电极水平尺寸单边缩放量取b＝0.25mm，根据相关计算式可知，平动量δ0=0.25-δ精<0.25mm。②由于电极尺寸缩放量较小，用于基本成型的粗加工电规准参数不宜太大。对应的型腔主体20mm深度与R7mm搭子的型腔6mm度的电极长度之差不是14mm，而是(20-6)×(1+1%)＝14.14mm。尽管精修时也有损耗，但由于两部分精修量—样，故不会影响二者深度之差。一、工艺准备一、加工方法及平动量选择二、工具电极材料、结构尺13㈢电极制造。电极可以用机械加工的方法制造，但因有两个半圆的搭子，一般都用线切割加工，主要工序如下：①备料；②刨削上下面；③画线；④加工M8×8的螺孔；⑤按水平尺寸用线切割加工；⑥按图示方向前后转动90°，用线切割加工两个半圆及主体部分长度；⑦钳工修整。㈢电极制造。电极可以用机械加工的方法制造，但因有两个半圆的14㈣镶块坯料加工。①按尺寸需要备料；②刨削六面体；③热处理(调质)达38～40HRC；④磨削镶块六个面。㈤电极与镶块的装夹与定位。①用M8的螺钉固定电极，并装夹在主轴头的夹具上。然而用千分表(或百分表)以电极上端面和侧面为基准，校正电极与工件表面的垂直度，并使其X、Y轴与工作台X、Y移动方向一致。②镶块一般用平口钳夹紧，并校正其X、Y轴，使其与工作台X、Y移动方向一致。③定位，即保证电极与镶块的中心线完全重合。用数控电火花成型机床加工时，可利用机床自动找中心功能准确定位。㈣镶块坯料加工。15㈥电火花成型加工。所选用的电规准和平动量及其转换过程如表2-3－1所示。（先高效低损耗电规准进行粗加工——依次改变电规准，加大平动量——最后使用的电极加工规准小，损耗量小）表2-3－1电规准转换与平动量分配㈥电火花成型加工。所选用的电规准和平动量及其转换过程如表2161．有关单工具电极直接成型法的叙述中，不正确的是()。

A)需要重复装夹 B)不需要平动头

C)加工精度不高 D)表面质量很好2．下列各项中对电火花加工精度影响最小的是()。

A)放电间隙 B)加工斜度

C)工具电极损耗 D)工具电极直径３.型腔的电火花加工方法有哪些？1．有关单工具电极直接成型法的叙述中，不正确的是()17第一篇

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任务３模具型腔的电火花成形加工

1.本任务要求利用单电极平动成形加工方法，通过自动编程，进行模具型腔的电火花成形加工。2.了解模具型腔电极的设计加工制造。3.通过实际操作掌握单电极平动成形加工方法。第一篇电火花成型加工模块二电火花成形机床加工任务３18

如图所示，注射模镶块，材料为40Cr，硬度为38～40HRC，加工表面粗糙度Ra为0.8μm，要求型腔侧面棱角清晰，圆角半径R<0.25mm。模具型腔复杂程度一般，但尺寸公差比较严格。加工采用电火花加工型腔一次成型。为保证模具型腔尺寸的精度，重点要解决电极的尺寸精度、电极装夹定位及校正等精度问题，模具所要求的型腔尺寸精度和表面粗糙度可运用平动方法逐步扩大轨迹来保证。但平动头的仿形精度要好，回零精度不应超过0.02mm。如图所示，注射模镶块，材料为40Cr，硬度为19一、型腔的电火花加工方法型腔的电火花成型加工主要有：㈠单电极平动法。㈡多电极更换法。㈢分解电极法一、型腔的电火花加工方法20二、数控成形机床的平动加工

平动加工方式可分为自由平动和伺服平动。自由平动即一边向下加工，一边平动，可分为５种平动方式（○、□、

、×、+）。伺服平动即加工到深度后再平动，可分为圆形和二维矢量两种方式。如图所示，为常用平动头。二、数控成形机床的平动加工21㈠平动头工作原理电火花粗加工时的火花间隙比中加工的要大，而中加工的火花间隙比精加工的又要大一些。当用一个电极进行粗加工，将工件的大部分余量蚀除掉后，其底面和侧壁四周的表面粗糙度很差，为了将其修光，就得改变规准逐档进行修整。由于后档规准的放电间隙比前档小，对工件底面可通过主轴进给进行修光，而四周侧壁就无法修光了。平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的㈠平动头工作原理22㈡平动头结构利用偏心机构将伺服电动机的旋转运动通过平动轨迹保持机构，转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面小圆周运动，许多小圆的外包络线就形成加工表面。其运动半径即平动量,通过调节可由零逐步扩大，以补偿粗、中、精加工的火花放电间隙之差，从而达到修光型腔的目的。其中每个质点运动轨迹的半径就称为平动量。㈡平动头结构23㈢平动头作用１.机械式平动头能够补偿加工中电极的损耗，可使用单个电极完成粗加工到精加工转换的过程。２.机械式平动头有扩孔作用，当工件要求偏小时，设定所需平动量加工，满足工件加工要求。３.机械式平动头对工件光洁度有明显效果，特别是工件型腔侧边犹为明显。４.机械式平动头可对螺纹孔放电加工５.数控平动头能够作多种循迹及侧向加工，包含圆形循迹、方形循迹、正方形侧向、圆周任意角度等分连续、任意角度对称、任意角度侧向。极大的提升了ZNC电火花的作用。

精密数控平动头与火花机相连，可改变平动量和侧壁修整量控制放电侧边间隙。并在平动结束时能够自动停止加工。㈢平动头作用24三、型腔电火花加工精度问题加工精度主要包括“仿形”精度和尺寸两个方面。所谓“仿形”精度，是指电加工后的型腔与加工前工具电极几何形状的相似程度。

影响“仿形”精度的因素有：１.使用平动头造成的几何形状失真，如很难加工出清角，尖角变圆等。２.工具电极损耗及“反粘”现象的影响。３.电极装夹校正装置的精度和平动头、主轴头的精度以及刚性影响。４.规准选择转换不当，造成电极损耗增大。三、型腔电火花加工精度问题影响“仿形”精度的因素有：25

影响尺寸精度的因素有：１.操作者选用的电规准与电极缩小量不匹配，以致加工完成以后，使尺寸精度超差。２.在加工深型腔时，二次放电机会较多，使加工间隙增大，以致侧面不能修光，或者即使能修光，也超出了图纸尺寸。３.冲油管的放置和导线的架设存在问题。导线与油管产生阻力，使平动头不能正常进行平面圆周运动。４.电极制造误差。５.主轴头、平动头、深度测量装置等机械误差。影响尺寸精度的因素有：26四、型腔电火花加工粗糙度问题电火花加工型腔模，有时型腔表面会出现尺寸到位，但修不光的现象。造成这种现象的原因有以下几方面：１.电极对工作台的垂直度没校正好，使电极的一个侧面成了倒斜度，这样相对应模具侧面的上部分就会修不光。２.主轴进给时，出现扭曲现象，影响了模具侧表面的修光。３.在加工开始前，平动头没有调到零位，以致到了预定的偏心量时，有一面无法修出。４.各挡规准转换过快，或者跳规准进行修整，使端面或侧面留下粗加工的麻点痕迹，无法再修光。５.电极或工件没有装夹牢固，在加工过程中出现错位移动，影响模具侧面粗糙度的修整。６.平动量调节过大，加工过程出现大量碰撞短路，使主轴不断上下往返，造成有的面修出，有的面修不出。四、型腔电火花加工粗糙度问题27五、影响模具型腔表面质量的“波纹”问题用平动头修光侧面的型腔，在底部圆弧或斜面处易出现“细丝”及鱼鳞状的凸起，这就是“波纹”。“波纹”问题将严重影响模具加工的表面质量，一般“波纹”产生的原因如下：１.电极材料的影响。如在用石墨做电极时，由于石墨材料颗粒粗、组织疏松、强度差，会引起粗加工后电极表面产生严重剥落现象，因为电火花加工是精确“仿形”加工，故在电火花加工中石墨电极表面剥落现象经过平动修整后会反映到工件上，即产生了“波纹”。２.中、粗加工电极损耗大。由于粗加工后电极表面粗糙度值很大，中、精加工时电极损耗较大，故在加工过程中工件上粗加工的表面不平度会反拷到电极上，电极表面产生的高低不平又反映到工件上，最终就产生了所谓的“波纹”。３.冲油、排屑的影响。电加工时，若冲油孔开设得不合理，排屑情况不良，则蚀除物会堆积在底部转角处，这样也会助长“波纹”的产生。五、影响模具型腔表面质量的“波纹”问题28４.电极运动方式的影响。“波纹”的产生并不是平动加工引起的，相反，平动运动能有利于底面“波纹”的消除，但它对不同角度的斜度或曲面“波纹”仅有不同程度的减少，却无法消除。这是因为平动加工时，电极与工件有一个相对错开位置，加工底面错位量大，加工斜面或圆弧错位量小，因而导致两种不同的加工效果。波纹”的产生既影响了工件表面粗糙度，又降低了加工精度，为此，在实际加工中应尽量设法减小或消除“波纹”。４.电极运动方式的影响。“波纹”的产生并不是平动加工引起的，29一、工艺准备一、加工方法及平动量选择选用单电极平动法进行电火花成型加工，为保证侧面棱角清晰(R<0.3mm)，其平动量应小，取δ≤0.25mm。二、工具电极材料、结构尺寸、缩放量的确定㈠电极材料选用锻造过的紫铜，以保证电极加工质量以及加工表面粗糙度。㈡电极结构与尺寸确定。①电极水平尺寸单边缩放量取b＝0.25mm，根据相关计算式可知，平动量δ0=0.25-δ精<0.25mm。②由于电极尺寸缩放量较小，用于基本成型的粗加工电规准参数不宜太大。对应的型腔主体20mm深度与R7mm搭子的型腔6mm度的电极长度之差不是14mm，而是(20-6)×(1+1%)＝14.14mm。尽管精修时也有损耗，但由于两部分精修量—样，故不会影响二者深度之差。一、工艺准备一、加工方法及平动量选择二、工具电极材料、结构尺30㈢电极制造。电极可以用机械加工的方法制造，但因有两个半圆的搭子，一般都用线切割加工，主要工序如下：①备料；②刨削上下面；③