《特种加工技术》课件 项目一 电火花加工断入工件的丝锥

项目一电火花加工断入工件的丝锥项目一电火花加工断入工件的丝锥学习任务一认识电火花加工学习任务二电火花机床操作加工知识目标1.掌握电火花加工原理2.掌握电火花加工具备的条件3.理解电火花加工的微观过程4.了解电火花机床结构能力目标素质目标1.能熟练操作电火花机床2.能初步进行工件和电极的装夹与定位1.培养安全规范生产意识2.培养严谨认真的工作作风3.培养分析问题解决问题的能力项目一电火花加工断入工件的丝锥在日常生活中使用电器开关时，有时会伴随噼噼啪啪声，看到蓝色的火花，电器开关处会变黑，产生接触不良。1870年，英国科学家普里斯特利最早发现电火花对金属的腐蚀作用，1943年，前苏联科学家拉扎连科夫妇率先对这种电腐蚀现象做进一步研究，从而发现了一种新的金属加工方法——电火花加工。电火花加工是应用广泛的特种加工方法之一，特种加工可以用比加工对象硬度低的工具甚至没有成型的工具，通过电能、化学能、光能、热能等形式对材料进行加工。下面让我们来认识一下电火花加工吧。任务导入掌握电火花加工原理掌握电火花加工具备的条件理解电火花加工的微观过程

知识能力1

技能能力2

素质能力3培养分析问题解决问题的能力能够初步编制电火花加工工艺任务目标电火花加工是在介质中，利用工具电极和工件电极（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对材料进行加工，使零件的尺寸、形状及表面质量达到预定要求的加工方法。知识链接一、电火花加工原理工件1和工具4分别与脉冲电源2的两输出端相连接，自动进给调节装置3使工具和工件间经常保持一个很小的放电间隙。若脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时产生的大量热致使工具和工件电极表面的金属产生局部熔化甚至气化而被蚀除下来，各自形成一个小凹坑。脉冲放电结束后，经过一段间隔时间，使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最低处击穿放电，再电蚀出一个小凹坑，这样，随着相当高的频率连续不断地重复放电，工具电极不断向工件进给，就可将工具的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。电火花加工表面不同于普通金属切削表面具有规则的切削痕迹，其表面是由无数个不规则的放电凹坑组成的。单个脉冲放电后的电蚀坑多次脉冲放电后的电极表面电火花加工的零件电火花加工所用的电极02040301工具电极与工件被加工表面必须保持一定的间隙火花放电必须是瞬时的脉冲性放电放电点局部区域的功率密度足够高火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行二、电火花加工应具备的条件05在先后两次脉冲放电之间，需要有足够的停歇时间排除电蚀产物三、电火花加工的微观过程1.极间介质的电离、击穿，形成放电通道2.电极材料的熔化、气化热膨胀3.电极材料的抛出4.极间介质的消电离四、电火花加工分类序号工艺类型特点适用范围备注1电火花穿孔成形加工（1）工具和工件间主要有一个相对的伺服进给运动（2）工具为成形电极，与被加工表面有相同的截面和相反的形状（1）穿孔加工：各种冲模、挤压模、粉末冶金模、异形孔及微孔等（2）型腔加工：各类型腔模及各种复杂的型腔零件约占电火花机床总数的30%，典型机床有D7125、D7140等电火花穿孔成形机床2电火花线切割加工（1）工具电极为顺电极丝轴线方向移动着的线状电极（2）工具与工件在两个水平方向同时有相对伺服进给运动（1）切割各种冲模和具有直纹面的零件（2）下料、截割和窄缝加工约占电火花机床总数的60%，典型机床有DK7725、DK7740数控电火花线切割机床3电火花内孔、外圆和成形磨削（1）工具与工件有相对的旋转运动（2）工具与工件间有径向和轴向的进给运动（1）加工高精度、表面粗糙度小的小孔，如拉丝模、挤压模、微型轴承内环、钻套等（2）加工外圆、小模数滚刀等约占电火花机床总数的3%，典型机床有D6310电火花小孔内圆磨床等4电火花同步共轭回转加工（1）成形工具与工件均作旋转运动，但二者角速度相等或成整倍数，相对应接近的放电点可有切向相对运动速度（2）工具相对工件可作纵、横向进给运动以同步回转、展成回转、倍角速度回转等不同方式，加工各种复杂型面的零件，如高精度的异形齿轮，精密螺纹环规，高精度、高对称度、表面粗糙度小的内、外回转体表面等约占电火花机床总数不足1%，典型机床有JN—2、JN—8内外螺纹加工机床5电火花高速小孔加工（1）采用细管(>0.3mm)电极，管内冲入高压水基工作液（2）细管电极旋转（3）穿孔速度较高（60mm/min）（1）线切割穿丝预孔（2）深径比很大的小孔，如喷嘴等约占电火花机床2%，典型机床有D703A电火花高速小孔加工机床6电火花表面强化、刻字（1）工具在工件表面上振动（2）工具相对工件移动（1）模具刃口，刀、量具刃口表面强化和镀覆（2）电火花刻字、打印记约占电火花机床总数的2%～3%，典型设备有D9105电火花强化器等任务实施电火花加工一般按图所示步骤进行本任务要用电火花加工的方法取出断入工件的丝锥，作为电火花初识，由教师提供加工所需电极，根据电火花加工的一般步骤，可初步确定加工过程。工序工序名称工序内容工序1工件准备将工件除磁去锈工序2工件装夹将工件装夹到工作台上工序3工件校正对工件进行平行度和垂直度校正工序4电极装夹将电极装夹到机床主轴上工序5电极校正对电极进行平行度和垂直度校正工序6电极与工件定位将电极定位到工件待加工部位上方工序7加工选择合适的加工参数进行加工工序8加工后检验对加工完成部位进行检验电火花加工断入工件的丝锥加工工艺任务拓展进入20世纪50年代以来，由于现代科学技术的迅猛发展，机械工业、电子工业、航空航天工业等蓬勃发展，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及能在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使机械制造面临着一系列严峻的任务，例如：各种难切削材料的加工问题，各种特殊复杂型面的加工问题，各种超精密、光整零件的加工问题，特殊零件的加工问题。一、特种加工的产生任务拓展

一、特种加工的产生要解决上述问题，仅仅依靠传统的机械切削加工方法很难实现，有些根本无法实现。在生产的迫切需求下，人们不断研究和探索新的加工方法。于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得发展。特种加工也称“非传统加工”（Non-TraditionalMachining，NTM）或“非常规机械加工”（Non-ConventionalMachining，NCM），是指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等工艺。任务拓展

一、特种加工的产生特种加工有别于传统加工的特点体现在如下几个方面：（1）加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能量形式去除多余材料，而不是靠机械能量切除多余材料；（2）特种加工的工具与被加工零件基本不接触，加工时不受工件的强度和硬度的制约，故可加工超硬脆材料和精密微细零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度；（3）加工机理不同于一般金属切削加工，不产生宏观切屑，不产生强烈的弹、塑性变形，故可获得很低的表面粗糙度，其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小；（4）两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工形式，加工能量易于控制和转换，加工范围广，适应性强。目前，特种加工已经成为制造领域不可缺少的重要方面，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用。任务拓展二、特种加工的分类特种加工方法能量来源及形式作用原理英文缩写电火花加工电火花成形加工电能、热能熔化、气化EDM电火花线切割加工电能、热能熔化、气化WEDM电化学加工电解加工电化学能金属离子阳极溶解ECM电解磨削电化学、机械能阳极溶解、磨削EGM(ECG)电解研磨电化学、机械能阳极溶解、研磨ECH电铸电化学能金属离子阴极沉积EFM涂镀电化学能金属离子阴极沉积EPM激光加工激光切割、打孔光能、热能熔化、气化LBM激光打标记光能、热能熔化、气化LBM激光处理、表面改性光能、热能熔化、相变LBT电子束加工切割、打孔、焊接电能、热能熔化、气化EBM离子束加工蚀刻、镀覆、注入电能、动能原子撞击IBM等离子弧加工切割（喷镀）电能、热能熔化、气化（涂覆）PAM超声加工切割、打孔、雕刻声能、机械能磨料高频撞击USM化学加工化学铣削化学能腐蚀CHM化学抛光化学能腐蚀CHP光刻光、化学能光化学腐蚀PCM快速成形液相固化法光、化学能增材法加工SL粉末烧结法光、热能SLS纸片叠层法光、机械能LOM熔丝堆积法电、热、机械能FDM要完成电火花加工断入工件的丝锥，必须要用电火花机床，电火花机床由哪些部分组成？它与数控车床、数控铣床等有何不同？应该如何进行操作？任务导入理解电火花机床的结构组成掌握工件和电极的装夹方法

知识能力1

技能能力2

素质能力3培养安全规范操作机床的能力培养严谨认真的工作作风能够进行工件的装夹与校正能够进行电极的装夹与校正能够进行电极与工件的定位能够熟练操作电火花机床完成加工任务目标我国国标规定，电火花成形机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10表示。例如：D7132中，D表示电加工成型机床71表示电火花成形机床32表示机床工作台的宽度为320mm电火花加工机床按其大小可分为小型（D7125以下）、中型（D7125～D7163）和大型（D7163以上）；按数控程度分为非数控、单轴数控和三轴数控。知识链接一、机床型号、规格与分类二、电火花加工机床的组成及结构电火花加工机床主要由机床主体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作介质循环过滤系统等部分组成。1.机床主体C型三轴数控电火花成形加工机床主机1-床身2-立柱3-X拖板4-Y拖板5-主轴头6-固定工作台2.脉冲电源对脉冲电源的要求（1）脉冲电压波形的前后沿应该很陡，即脉冲电流及脉冲能量的变化较小，减小因电极间隙的变化或极间介质污染程度等引起工艺过程的波动；（2）脉冲是单向的，即没有负半波或负半波很小，这样才能最大限度地利用极性效应，实现高效低耗的加工；（3）脉冲电流的主要参数如电流幅值、脉冲宽度、脉冲间隔等应能在很宽的范围内调节，以满足粗、中、精加工的不同要求；（4）工作稳定可靠，操作维修方便，成本低，寿命长，体积小。分类依据脉冲电源的种类按主回路中主要元件种类弛张式，电子管式，闸流管式，脉冲发电机式，晶闸管式，晶体管式，大功率集成器件式按输出脉冲波形矩形波，梳状波分组脉冲，阶梯波，高低压复合脉冲按间隙状态对脉冲参数的影响非独立式，独立式，可控（半独立）式按工作回路数目单回路，多回路3.自动进给调节系统4.工作液循环及过滤系统目前应用最为普遍的工作介质是煤油，因其黏度低、排屑效果好同时价格相对便宜。另外，还有电火花专用油，加工效果较好，但价格偏高。只有在加工精密小孔时才选用水类介质工作液，如去离子水、蒸馏水和乳化液等。工作液循环系统原理图1-粗过滤器2-单向阀3-涡旋泵4-电机5-安全阀6-压力表7-精过滤8-压力调节阀9-射油抽吸管10-冲油选择阀11-快速进油控制阀12-冲油压力表13-抽油压力表（1）自然沉淀法这种方法速度太慢，周期太长，只用于单件小用量或精微加工，否则，需要很大体积的工作液槽。（2）介质过滤法此法常用黄砂，木屑、棉纱头、过滤纸、硅藻土，活性炭等为过滤介质。这些介质各有优缺点，但对中小型工件，加工用量不大时，一般都能满足过滤要求，可就地取材，因地制宜。其中以过滤纸效率较高，性能较好。（3）高压静电过滤、离心过滤法等这些方法在技术上比较复杂，采用较少。为了不使工作液越用越脏，影响加工性能，必须对其加以净化、过滤，其具体方法有：任务实施一、机床的基本操作操作操作面板或手控盒命令注意事项开机绿色启动按钮机床通电后，旋动开关到“ON”位置复位/回原点回原点按钮先回Z，再回X，最后回YX轴移动面对机床正面，工作台向左为+X，反之为-XY轴移动面对机床正面，工作台靠近操作者为+Y，远离为-YZ轴移动主轴向上移动为+Z，向下为-Z关机关机按钮紧急情况下按急停按钮，再按“OFF”键+X-X+Y-Y+Z-Z二、工件的准备、装夹与校正1.工件的准备本任务需将工件去除毛刺，除磁去锈。2.工件的装夹永磁吸盘工件装夹油石3.工件的校正使工件的工艺基准与机床X、Y轴的轴线平行，以保证工件的坐标系方向与机床的坐标系方向一致。校正工件与工作台平行校正工件与Y轴平行三、电极的准备、装夹与校正1.电极的设计工具电极的直径/mm1~1.51.5~22~33~43.5~4.54~66~8丝锥规格/mmφ2φ3φ4φ5φ6φ8φ10钻头直径/mmM2M3M4M5M6M8M10电极的尺寸根据丝锥的规格或钻头的直径进行选择。丝锥直径为φ5，根据表可知电极直径为3~4mm。2.电极的装夹3.电极的校正电极装夹好后，必须进行校正才能加工，即不仅要调节电极与工件基准面垂直，而且需在水平面内调节、转动一个角度，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。电极的校正主要靠调节电极夹头的相应螺钉来实现（1）利用直角尺校正（2）利用千分表校正用千分表校正电极垂直度利用辅助基准进行电极校正四、电极的定位

本任务最终要将断入工件的丝锥取出，尺寸余量大，定位不需十分精确，目测定位即可。将电极抬到一定高度，通过手控盒，将电极初步移到要加工部位的上方，然后降低电