特种加工第五章

特种加工第五章第一页，共六十四页，编辑于2023年，星期日§5.1电火花穿孔成形加工应用范围：穿孔加工型腔加工切断加工型腔模（锻模，塑料模，胶木模等）型腔零件冲模（包括凹凸模及卸料板、固定板）粉末冶金模挤压模（型孔）型孔零件小孔（φ0.01~φ3mm小圆孔和异形孔电火花穿孔成形加工第二页，共六十四页，编辑于2023年，星期日分析图纸选择加工方法电极的准备材料的选择尺寸设计加工制作工件的准备材料的选择余量去除热处理除锈、退磁加工参数的选择电参数

非电参数

ti冲油方式t0冲油压力ie液面高度u加工深度加工极性平动量电极装夹通用夹具专用夹具工件装夹通用夹具专用夹具校正定位垂直度平行度相互位置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加工步骤第三页，共六十四页，编辑于2023年，星期日电火花穿孔加工方法以加工冲裁模具的凹模为例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表面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，单边火花间隙值为SL，则L2=L1+2SLL2L1SL第四页，共六十四页，编辑于2023年，星期日1)．直接法z=bｚ－凹凸模配合间隙(mm)

b－单边放电间隙(mm)第五页，共六十四页，编辑于2023年，星期日2)．间接法（冲头修配法）第六页，共六十四页，编辑于2023年，星期日3).混合法第七页，共六十四页，编辑于2023年，星期日4).阶梯工具电极加工法第八页，共六十四页，编辑于2023年，星期日二.电火花成型加工方法相对穿孔加工而言，电火花型腔加工特点如下：（1）电极损耗小（因型腔加工的电极损耗较难进行补偿）（2）加工速度快（常分粗、中、精加工）（3）型腔加工排屑困难（4）常采用平动加工法修整（5）加工面积变化大，要求电规准的调节范围也大。

第九页，共六十四页，编辑于2023年，星期日1.单工具电极成形法1)直接成形法2)平动法3)数控摇动法第十页，共六十四页，编辑于2023年，星期日2.多电极更换法优点：仿型精度高，尤其适用于尖角、窄缝多的型腔模加工缺点：制造多个电极，对电极的重复制造精度要求很高。在加工过程中，电极的依次更换需要有一定的重复定位精度。第十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期日3．分解电极加工法优点：主、副型腔可选择不同的加工规准，同时还可简化电极制造，便于电极修整。缺点：主型腔和副型腔间的精确定位较难解决。第十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期日4．手动侧壁修光法优点：单电极完成一个型腔的全部加工过程；缺点：操作烦琐，修侧时，加工难稳定，不易采取冲油措施，无法修整圆形轮廓的型腔。第十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期日§5.2电火花加工准备工作一．电极准备1.电极材料选择第十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期日电极设计首先是详细分析产品图纸，确定电火花加工位置；第二是根据具体情况确定电极的结构形式；第三是根据工艺要求对照型腔尺寸进行缩放，同时要考虑适当补偿电极。例如，右图是经过损耗预测后对电极尺寸和形状进行补偿修正的示意图。加工电极要加工出的型腔理论形状、尺寸修正后的形状、尺寸正确设计电极，要了解机床主轴头的承载能力、工作台尺寸及负荷，同时也要了解脉冲电源各规准的加工速度、电极损耗、加工间隙等加工工工艺指标。第十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期日电极的结构形式(1)整体电极第十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期日(2)组合电极第十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期日(3)镶拼式电极第十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期日(1)水平尺寸。指与机床主轴轴线相垂直的横截面尺寸电极的水平尺寸可用下式确定：a=A±Kb2)电极的尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸，公差是型腔相应部分公差的1/2～2/3。第十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期日a—电极水平方向的尺寸；A—型腔的水平方向的尺寸K—与型腔尺寸标注法有关的系数（2，1，0）；b—电极单边缩放量，粗加工：b=δ1+δ2+δ0精加工：b=δ0+c(平动量）＋——型腔凸出部分－——型腔凹入部分电极的水平尺寸可用下式确定：a=A±Kb第二十页，共六十四页，编辑于2023年，星期日a1=A1，a2=A2-2b，a3=A3-b，a4=A4，a5=A5-b，a6=A6+b第二十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期日(2)垂直尺寸:

取决于采用的加工方法、加工工件的结构形式、加工深度、电极材料、型孔的复杂程度、装夹形式、使用次数、电极定位校直、电极制造工艺等因素。

(穿孔加工）（型腔加工）第二十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期日3)电极的排气孔和冲油孔第二十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期日(d)电极立体图(c)电极图90°5×45°30苶24苶□35□40155520132－0.05010(b)毛坯图02.010±Φ50－0.05070－0.05002.030±Φ02.040±Φ－0.05010(a)零件图02.010±φ02.020±Φ45°50－0.05070－0.05002.030±Φ02.040±Φ图4-21电极的设计设计零件的精加工电极第二十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期日3.电极的制造1)切削加工2)线切割加工3)电铸加工第二十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期日二、电极装夹与校正装夹的目的：将电极安装在机床的主轴头上，校正的目的：使电极的轴线平行于主轴头的轴线，即保证电极与工作台台面垂直，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．电极的装夹使用通用夹具或专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：第二十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期日第二十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期日当电极采用石墨材料时，应注意点：第二十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期日2．电极的校正1）调节电极与工件基准面垂直2）使工具电极的截面形状与将要加工的工件型孔或型腔定位的位置一致第二十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期日8796AB-B45231110BA-AB11—调节螺钉；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—垂直度调节螺钉(a)结构图垂直和水平转角调节装置的夹头第三十页，共六十四页，编辑于2023年，星期日电极装夹到主轴上后，必须进行校正，一般的校正方法有：(1)根据电极的侧基准面，采用千分表找正电极的垂直度，(2)电极上无侧面基准时，将电极上端面作辅助基准找正电极的垂直度。第三十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期日

包含：电极的装夹与校正、工件的装夹与校正、电极相对于工件定位。工件的装夹与校正三电极的定位第三十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期日电极相对于工件定位:(找正)

指将已安装校正好的电极对准工件上的加工位置，以保证加工的孔或型腔在凹模上的位置精度。G80X－；G92G54X0；M05G80X＋；M05G82X；G92X0；G80Y－；G92Y0；M05G80Y＋；M05G82Y；G92Y0；第三十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期日四工件的准备工件的预加工热处理其他工序(如磨光、除锈、去磁)第三十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期日§6.3加工规准选择、转换及加工实例主要工艺指标均为：表面粗糙度精度（侧面放电间隙）生产率（蚀除速度）电极的损耗率主要脉冲参数为：极性脉宽脉间峰值电流峰值电压工艺参数曲线图表

影响因素有：电极工具，工件材料，冲抽油，抬刀，平动量等。加工参数表（操作说明书）

第三十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期日选择顺序：由主要矛盾决定峰值电流和脉宽。如：粗加工为低损耗；精加工为表面粗糙度；

冲模除了侧面粗糙度外，还有合适的放电间隙；加工预孔或去除断丝锥等要求不高的加工，为最高生产率。脉间的选择：粗加工取脉宽的1/5~1/10；精加工时取脉宽的2~5倍。第三十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期日一加工规准的选择（1）粗加工规准的选择优先考虑较宽的脉冲宽度（大于400us），然后选择合适的峰值电流，方法如下：A．根据面积效应和电极对选择粗加工规准：紫铜电极加工钢时，电流密度≤10A/cm2,最大为15A/cm2;

石墨电极加工钢进，电流密度≤3~5A/cm2。B．根据电极单边缩放量δ（≥Δ＋Rmax）选择粗加工规准C．在A与B条件中选择峰值电流（Ip）较小的条件为粗加工规准。第三十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期日（2）中加工规准的选择一般选用脉冲宽度为20~400us,电流峰值为10~25A

。A．以峰值电流或表面粗糙度逐级减半为原则，即后一挡粗糙度为前一挡表面粗糙度的1/2；例：50umRmax25umRmax12umRmax6umRmax

B.在Ip≤3的条件时，加工速度非常缓慢，应逐渐减小规准，有时选择对加工速度比对电极损耗更有利的条件。例：Ip3（18um）Ip2（12um）Ip1（6um）第三十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期日（3）精加工规准的选择：以满足图纸要求的表面粗糙度为最终精加工规准选择的条件。一般都选用窄脉宽（ti=2~20us）,小峰值电流（ie<10A）进行加工。（去除量很小，一般不超过0.1~0.2mm）第三十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期日二加工规准转换

规准转换常用在单电极加工过程中。它的任务是在粗加工基本完成后，使用其他规准使加工表面粗糙度逐步降低，以达到加工尺寸加工规准转换的档数，应根据所加工的型腔的精度，形状复杂程度和尺寸大小等具体条件确定。加工对象不同，不同粗加工规准其转换时机和方法也有所不同，但规准转换也有相同点，主要表现在以下几个方面：

第四十页，共六十四页，编辑于2023年，星期日（1）．掌握加工余量

加工余量的控制，主要从粗糙度和电极损耗两方面来考虑。在一般型腔低损耗(θ<1%)加工中能达到的各种表面粗糙度与最小加工余量有一定的规律(如表4-2所示)。在加工中必须使加工余量不小于最小加工余量。第四十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期日（2）．粗糙度逐级逼近

转换规准的时机是必须把前一电规准的粗糙表面全部均匀修光并达到一定尺寸后才进行下一电规准的加工。（3）．尺寸控制

加工深度的控制比较困难，一般机床只能指示主轴进给的位置，至于实际加工深度还要考虑电极损耗和电火花间隙。

平动（摇动）量的分配原则上每次平动或摇动的扩大量,应等于或稍小于上次加工后遗留下来的最大表面粗糙度值(um),至少应修去上次留下Rmax的1/2。

第四十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期日（4）．损耗控制先了解内容：如果用石墨电极作粗加工时，电极损耗一般可以达到1%以下。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能达到3.2μm，但通常只能在6.3μm左右。若用石墨作电极且加工零件的表面粗糙度Ra<3.2μm，则电极损耗约在15%～50%之间。不管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，电极表面会产生缺陷。第四十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期日(5)紫铜电极粗加工的电极损耗量也可以低于1%，但加工电流超过30A后，电极表面会产生起皱和开裂现象。(6)在一般情况下用紫铜作电极采用低损耗加工规准进行加工，零件的表面粗糙度Ra可以达到3.2μm左右。(7)紫铜电极的角损耗比石墨电极更大。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比较适当。第四十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期日三加工实例例5.2一个电极的粗中精加工加工条件：1.电极/工件材料：Cu/St(45钢)2.加工表面粗糙度：Rmax6μm3.电极减寸量(即减小量)：

0.3mm/单侧4.加工深度：5.0±0.015.加工位置：工件中心

第四十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期日加工程序：H000=+00005000;N0000;G00G90G54XYZl.0;G24;G01C170LN002STEPl0Z330-H000M04;G01C140LN002STEP134Z156-H000M04;G01C220LN002STEP196Z096-H000M04;G01C210LN002STEP224Z066-H000M04;G01C320LN002STEP256Z040-H000M04;G01C300LN002STEP280Z020-H000M04;第四十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期日例5.3两个电极的粗、精加工加工条件：1.电极/工件材料：Cu/St(45钢)2.加工表面粗糙度：Rmax7μm3.粗加工电极减寸量：

0.3mm/单侧精加工电极减寸量：

0.1mm/单侧4.加工深度：5.0±0.015.加工位置：工件中心

精、粗加工两个电极时加工图形第四十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期日H0000=+00005000;G00G90G54XYZl.0;G24;G01C170LN002STEP0l0Z330-H000M04;G01C140LN002STEP140Z180-H000M04;G01C220LN002STEP200Z120-H000M04;M02;第四十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期日例5.4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。第四十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期日1)方法选择 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。2)工具电极

(1)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。

(2)电极结构与尺寸如图4-52(b)所示。第五十页，共六十四页，编辑于2023年，星期日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。根据工艺数据库所存资料(或经验)可知，实际使用的粗加工参数会产生1%的电极损耗。因此，对应的型腔主体20mm深度与R7mm搭子的型腔6mm深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