模具制造工艺学22

4.1电火花加工4.1.1电火花加工的基本原理4.1.2电火花加工机理4.1.3电火花加工的工艺规律4.1.4电火花穿孔成型加工小结作业早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，产生放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电腐蚀产生的原因和防止的办法。当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。4.1电火花加工4.1电火花加工二十世纪四十年代初，前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。4.1.1电火花加工的基本原理1.电火花加工的原理4.1电火花加工图4-2电火花加工系统示意图1—工件2—脉冲电源3—自动进给调节装置4—工具电极5—工作液6—过滤器7—工作液体泵4.1电火花加工4.1.1电火花加工的基本原理图4-1脉冲电源空载电压波形ti——脉冲宽度；t0——脉冲间隙；tp——脉冲周期；——脉冲峰值或空载电压4.1.1电火花加工的基本原理4.1电火花加工2.电火花加工的特点（1）适合于任何难切削材料的加工如各种淬火钢，甚至可以加工超硬材料。(2)可以加工特殊及复杂形状的表面和零件如各种复杂模具型腔。（3）主要用于加工金属等导电材料（4）一般加工速度较慢。（5）存在电极损耗。4.1.1电火花加工的基本原理4.1电火花加工3.电火花加工工艺方法的分类电火花穿孔加工4.1.1电火花加工的基本原理4.1电火花加工电火花成型加工工件进给方向进给方向工作液工具电极工件工具电极工件4.1电火花加工4.1.1电火花加工的基本原理电火花线切割加工4.1.1电火花加工的基本原理4.1电火花加工电火花磨削内圆平面外圆4.1.1电火火花加工的的基本原理理4.1电电火花加加工电火花共轭轭回转加工工齿轮加工螺纹加工4.1.1电火火花加工的的基本原理理4.1电电火花加加工电火花高速速小孔加工工4.1.1电火火花加工的的基本原理理4.1电电火花加加工电火花表面面强化、刻刻字4.1.1电火火花加工的的基本原理理4.1电电火花加加工4.电火花花加工设备备D7140P4.1电电火花加加工4.1.1电火火花加工的的基本原理理4.1.2电火火花加工机机理4.1电电火花加加工a）击穿介介质，形成成放电通道道b）、c））电极熔化化、汽化d）电极抛抛出e）极间消消电离四个阶段在在脉冲电源源的控制下下周期进行行，每秒可可达上万次次图4-4电电火花花加工机理理4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律影响材料放放电腐蚀的的因素加工速度和和电极损耗耗影响加工精精度的因素素影响表面粗粗糙度的因因素4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律1.影响材材料放电腐腐蚀的因素素主要有极性性效应、电电参数、工工件材料性性能、工作作液性能和和其他因素素。4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-6正正极性加工工图4-7负负极性加工工粗加工一般般用负极性性加工，精精加工用正正极性加工工。（1）极性性效应4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律电参数主要要是指脉冲冲宽度ti、脉冲间隔隔t0、峰值电流流Ip。电参数又又称电规准准。提高电蚀量量，应增加加平均放电电电流、脉脉冲宽度及及提高脉冲冲频率。但但在实际生生产中，这这些因素往往往是相互互制约的，，并影响到到其他工艺艺指标，应应根据具体体情况综合合考虑。（2）电参参数对电蚀蚀量的影响响4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律电极材料的的影响左图表示，，其他条件件相同时，，铜和钢的的蚀除速度度不一致，，若选择铜铜为电极，，钢为工件件，并选择择t’附近时，能能够实现““高效低损损耗”加工工。(3）金属属材料热学学常数对电电蚀量的影影响4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律工作液对加加工速度也也有影响，，粗加工时时采用的脉脉冲能量大大、加工间间隙也较大大、爆炸排排屑抛出能能力强，往往往选用介介电性能、、粘度较大大的全损耗耗系统用油油(即机油油)，且全全损耗系统统用油的燃燃点较高，，大能量加加工时着火火燃烧的可可能性小；；而在中、、精加工时时放电间隙隙小，排屑屑比较困难难，可选用用粘度小、、流动性好好、渗透性性好的煤油油作为工作作液。另外，要保保证加工的的稳定性。。(4）工作作液对电蚀蚀量的影响响4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律2.加工速速度和电极极损耗电火花加工工时，单位位时间内工工件的电蚀蚀量称之为为加工速度度(υw)，亦即生生产率；单单位时问内内工具的电电蚀量称之之为损耗速速度(υE)，它们是是一个问题题的两个方方面。实际际生产中多多用损耗比比（θ）表示电极极的损耗。。υw=V/t加工速度与与电极损耗耗受许多电电参数和非非电参数影影响。（1）加工工速度4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-9脉冲宽度与与加工速度度的关系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-10脉冲冲间隙与加加工速度的的关系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-11峰值值电流与加加工速度的的关系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-12加工工面积与加加工速度的的关系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-13冲油压力与与加工速度度的关系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-14抬刀刀方式与加加工速度的的关系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-15电极极材料和加加工极性对对加工速度度的影响4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-16电极极相对损耗耗与极性、、脉冲宽度度的关系1——正极极性加工2———负极性性加工4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-17峰值值电流与电电极相对损损耗的关系系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-18脉冲冲间隙与电电极相对损损耗的关系系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-19加工工面积与电电极相对损损耗的关系系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-20冲油油压力与电电极相对损损耗的关系系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-21冲油油方式与电电极相对损损耗的关系系4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-22电火火花加工时时的斜度影响加工精精度的工艺艺因素主要要有放电间间隙的大小小及其一致致性、工具具电极的损损耗及其稳稳定性。3.影响加加工精度的的主要因素素4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律电火花加工工的表面质质量主要包包括表面粗粗糙度、表表面变质层层和表面力力学性能三三部分。电火花穿孔孔加工侧面面的最佳表表面粗糙度度为Ra1.25～～0.32，电火花花成形加工工加平动或或摇动后最最佳表面粗粗糙度为Ra0.63～～0.04，而类似似电火花磨磨削的加工工方法，其其表面粗糙糙度可优于于Ra0.04～～0.02，但效率率很低。因因此，一般般电火花加加工到Ra2.5～0.63之之后采用其其它研磨方方法改善其其表面粗糙糙度比较经经济。4.影响表表面粗糙度度的主要因因素4.1电电火花加加工4.1.3电火火花加工的的工艺规律律图4-24电火火花加工后后的表面变变化层4.1电电火花加加工4.1.4电火火花穿孔成成型加工电火花穿孔孔加工电火花成型型加工电火花穿孔孔用于通孔孔的加工。。如冲裁模模具加工、、粉末冶金金模具加工工、拉丝模模具加工、、螺纹加工工等。主要用于型型腔模具的的加工。型型腔模包括括锻模、压压铸模、胶胶木膜、塑塑料模、挤挤压模等。。4.1电电火花加加工电火花穿孔孔加工图4-25电极极、工件与与间隙的关关系1.电火花花穿孔加工工4.1电电火花加加工图4-26直接接法穿孔加加工电火花穿孔孔加工直直接法a）加工前前b））加工后c)切除除损耗部分分4.1电电火花加加工图4-27间接接法穿孔加加工电火花穿孔孔加工间间接法a）加工前前b））加工后c)配置凸凸模4.1电电火花加加工图4-28混合合法穿孔加加工电火花穿孔孔加工混混合法法a）加工前前b））加工后c)切除除损耗部分分4.1电电火花加加工2.电火花花成型加工工电火花成型型加工进给方向进给方向工件工具电极工件4.1电电火花加加工电火花成型型加工单电极平动动法是采用用一个电极极完成型腔腔的粗、中中、精加工工的。首先先采用低损损耗(θ<1％)、、高生产率率的粗规准准进行加工工，然后利利用平动头头作平面小小圆运动完完成精加工工。三轴数控电电火花机床床上则采用用摇动代替替平动。图4-29平动动头扩大间间隙原理图图1）单电极极平移法4.1电电火花加加工电火花成型型加工2)多电极极更换法是采用多个个电极依次次更换加工工同一个型型腔，每个个电极加工工时必须把把上一规准准的放电痕痕迹去掉。。一般用两两个电极进进行粗、精精加工就可可满足要求求，要求多多个电极的的一致性好好、制造精精度高。3）分解电电极法分解电极法法是单电极极平动加工工法和多电电极更换加加工法的综综合应用。。根据型腔腔的几何形形状，把电电极分解成成主型腔和和副型腔电电极分别制制造。先加加工出主型型腔，后用用副型腔电电极加工尖尖角、窄缝缝等部位的的副型腔。。4.1电电火花加加工电规准的选选择、转换换在粗加工时时，应优先先考虑用较较宽的脉冲冲宽度(如如400μμs以上)，然后选选择合适的的脉冲峰值值电流，加加工面积和和加工电流流之间的比比例关系。。通常，石石墨电极加加工钢时，，最高电流流密度为3～5A/cm2，纯铜电极极加工钢时时可稍大些些。中规准与粗粗规准之间间并没有明明显的界限限。一般选选用脉冲宽宽度为20～400μs、电电流峰值为为10～25A进行行中加工。。精加工应应保证表面面粗糙度优优于Ra1.25，，一般都选选用窄脉宽宽(ti=2～20μs)、、小峰值电电流(<10A)进进行加工。。电火花成型型加工4.1电电火花加加工（2)工具具电极1）电极材料要求耐蚀性性高的，如如纯铜、铜铜钨合金、、银钨合金金以及石墨墨电极等。。由于铜钨钨合金和银银钨合金的的成本高，，机械加工工比较困难难，故采用用的较少，，常用的为为纯铜和石石墨，这两两种材料的的共同特点点是在宽脉脉冲粗加工工时都能实实现低损耗耗。4.1电电火花加加工3.电极的的设计图4-31整体电极（1）电极极的结构1）整体电电极4.1电电火花加加工2）组合电电极图4-32组合电电极4.1电电火花加加工3）镶拼式式电极图4-33镶拼拼式电极4.1电电火花加加工（2）电极极的尺寸图4-34电极极水平尺寸寸缩放示意意图4.1电电火花加加工电火花电极极a=A±Kb式中a——电极水水平方向尺尺寸；A——型腔图图样上名义义尺寸；K——与型腔腔尺寸注法法有关的系系数[直径径方向(双双边)K=2，半径径方向(单单边)K=1，中心心距尺寸（（不增不减减），K=0]；b——电极单单边缩放量量(包括平平动量和抛抛光量)。。式中的“±±”号按缩缩、放原则则确定。b=SL+Hmax+hmax其中SL——电火花花加工时单单面加工间间隙；Hmax——前一规规准加工时时表面微观观不平度最最大值；hmax——本规准准加工时表表面微观不不平度最大大值。4.1电电火花加加工电火花电极极H=l+L式中H——除装夹夹部分外的的电极总高高度；l——电极每每加工一个个型腔，在在垂直方向向的有效高高度，包括括型腔深度度和电极端端面损耗量量，并扣除除端面加工工间隙值；；L——考虑到到加工结束束时，电极极夹具不和和夹具模块块或压板发发生接触，，以及同一一电极需重重复使用而而增加的高高度。图4-35电极极高度尺寸寸的计算小结结电火火花花加加工工的的基基本本原原理理脉冲冲性性火火花花放放电电产产生生的的热热量量使使局局部部金金属属熔熔化化。。电火火花花加加工工机机理理脉冲冲周周期期内内，，四四个个过过程程循循环环进进行行。。电火火花花加加工工的的工工艺艺规规律律控制制电电参参数数和和非非电电参参数数保保证证加加工工效效率率和和质质量量，，降降低低电电极极损损耗耗。。电火火花花穿穿孔孔成成型型加加工工主要要加