模具制造工艺技术 课件 4 模具零件特种加工

各种零件的加工任务描述

电机转子凹模是冲压生产电机转子片的重要零件，材料采用GrWMn，硬度要求55～60HRC，凸凹模配合间隙为0.04～0.06mm。因普通加工方法受刀具及加工精度的影响无法进行加工，考虑该零件采用电火花成形的特种加工工艺。试编制该电机转子凹模的加工工艺过程卡。任务一电机转子凹模型孔电火花加工

1．了解特种加工的特点和应用范围；

2．掌握模具各种特种加工的基本原理；

3．了解电火花加工、电火花线切割加工、超声波加工等典型模具的特种加工工艺；4.了解模具加工的新技术、新工艺及国内外模具工业的发展水平。知识目标

1．能够进行电火花成形机床的操作；

2．能够进行线切割加工的数控程序编制和操作；3.具备编制模具电火花加工、电火花线切割加工和超声波加工工艺规程的能力。技能目标素质目标

培养学生创新精神、良好的团队合作、产品质量和安全生产意识。①什么是特种加工？

特种加工是直接利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能等进行加工的工艺方法。②常用的特种加工方法？

在模具生产中常用的有电火花加工、电铸加工、电解加工、超声加工和化学加工等。

电火花加工：也称放电加工（ElectricalDischargeMachining简称EDM），它是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。按加工方式不同电火花加工又分为电火花成形加工，电火花线切割加工、电火花高速小孔加工，电火花磨削、电火花同步共轭回转加工和电火花表面强化与刻字等六种。

一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复上述放电过程。多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成。

工件和工具电极分别与脉冲电源的两输出端相连接，自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上，当电压升高到液体介质的击穿电压时，会使液体介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。

瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。1.电火花加工的原理

电火花加工系统电火花成形加工的条件

电火花放电必须具有脉冲性、间歇性；

放电必须在具在有一定绝缘性能的液体介质中进行；

有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属被熔化或气化。。

必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙（0.01—0.5mm)；一、电火花加工的原理、特点、分类及应用一次电火花放电的四个阶段1—阳极；2—阳极汽化、熔化区；3—放电通道熔化的金属微粒；4—热膨胀；5—阴极汽化、熔化区；6—阴极；7—凸起；8—凝固的金属微粒；9—工作介质；10—凹坑一次脉冲放电过程大致可分为以下几个连续的阶段：一、电火花加工的原理、特点、分类及应用2.我国电火花加工常用术语和符号5）覆盖效应6）放电状态

1）工具电极4）正、负极性加工3）电规准

2）放电间隙一、电火花加工的原理、特点、分类及应用放电状态（3）电弧放电（稳定电弧放电）状态。（2）电火花放电（工作脉冲或称为有效脉冲）状态。（4）过渡电弧放电（不稳定电弧放电或称为不稳定电火花放电）状态。（1）开路（空载脉冲）状态。（5）短路（短路脉冲）状态。3.电火花加工的主要特点优点缺点须制作电极，只能加工导电工件。加工速度慢且加工部分形成残留变质层。由于存在电极损耗，加工精度受限制。放电间隙使加工误差增大。

适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等；

可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的零件；

电极材料不必比工件材料硬；

易于实现加工过程的自动化控制；应用：窄缝加工花纹加工电火花穿孔一、电火花加工的原理、特点、分类及应用电火花加工在模具制造中的应用（1）加工各种模具零件的型孔

（3）加工小孔

（6）其他加工（4）电火花磨削（5）强化金属表面（2）加工复杂形状的型腔一、电火花加工的原理、特点、分类及应用4.电火花加工的分类电火花成型加工电火花线切割加工电火花磨削和镗削按工件与电极相对运动的方式和用途不同电火花同步共轭回转加工电火花高速小孔加工电火花表面强化与刻字

1．熟悉电火花加工设备结构、功能作用、技术参数；

2．掌握影响电火花加工的主要因素；知识目标

影响电火花加工的主要因素；教学重点

电火花加工设备结构功能、技术参数教学难点任务二：电火花加工设备、影响电火花加工工艺指标的因素电火花加工设备1.电火花加工机床（a）结构组成(b)外观电火花加工机床1-床身；2-液压油箱；3-工作液槽；4-主轴头；5-立柱；6-工作液过滤箱；7-电源箱电火花加工设备1）主机部分（2）工作台

（3）主轴头

（1）床身和立柱

～是电火花机床的一个关键部件，由伺服进给机构、导向和防扭机构、辅助机构三部分组成，用以控制工件与电极之的放电间隙。

用来安装工件，可纵、横向移动，工作台上装有工作液槽。

是基础件，可保证电极与工作台、工件之间的相互位置精度。电火花加工设备2）工作液循环过滤系统

（1）放电结束后使放电间隙消电离，以便下一个脉冲电压再次形成电火花放电。为此，要求工作液有一定的绝缘强度。

（2）使电蚀产物较易从放电间隙中悬浮、排泄出去，避免放电间隙严重污染，导致电火花放电点不分散而形成有害的电弧放电。作用：电火花加工设备

（3）降低工件表面瞬时放电产生的局部高温和冷却电极，否则工件和电极表面会因局部过热而产生结炭、烧伤并形成电弧放电。

（4）工作液还可压缩电火花放电通道，增加通道中压缩气体、等离子体的膨胀及爆炸力，以抛出更多熔化和汽化了的金属，增加蚀除量。电火花加工设备冲油、抽油方式

工作液循环过滤系统的作用是采用强迫循环的办法把清洁工作液由液压泵加压，强迫冲入工件与电极之间的放电间隙，将放电间隙中的电蚀产物随同工作液一起从放电间隙中排出，以达到稳定加工的目的。方式：冲油、抽油冲油压力：0～0.6MPa抽油压力：0～0.05MPa电火花加工设备3）电源箱（1）

脉冲电源（2）

自动进给调节系统

把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流。

是保证工件与电极之间的正确放电间隙，并通过伺服机构使主轴头上的电极不断地、及时地调节进给速度，以维持放电间隙，使电火花加工能正常进行。电火花加工设备2.电火花加工机床附件（1）

平动头

是电火花机床最重要的主轴头附件，也是实现单电极型腔电火花加工所必备的工艺装备。

采用平动头加工的特点：用一个电极就能由粗到精直接加工出工件（但无法加工出有直角的型腔）。

平动头包括两部分：

1）由伺服电动机驱动的偏心机构；

2）是平动轨迹保持机构。电火花加工设备2.电火花加工机床附件（2）

电极夹具十字铰链式电极夹具球面铰链式电极夹具按电极固定板基准面校正电火花加工设备3.电火花加工机床的主要技术参数两例电火花加工机床的主要技术参数影响电火花加工工艺指标的因素1.影响加工速度的主要因素1）电参数的影响(1)(2)(3)峰值电流的影响脉冲间隔的影响脉冲宽度的影响电火花加工的主要工艺指标：

加工速度、电极损耗、加工精度、加工质量的机械性能影响电火花加工工艺指标的因素2）非电参数的影响（1）加工面积的影响（2）排屑条件的影响。（3）加工极性和电极材料的影响。（4)工件材料的影响。（5)工作液的影响。1.影响加工速度的主要因素影响电火花加工工艺指标的因素2.影响电极损耗的主要因素衡量电极耐损耗的指标:1）电参数的影响

脉冲宽度的影响。

脉冲间隔的影响。

峰值电流的影响。影响电火花加工工艺指标的因素2）非电参数的影响电极的形状和尺寸的影响冲油或抽油的影响加工极性的影响电极材料的影响加工面积的影响(1)(2)(3)(4)(5)2.影响电极损耗的主要因素影响电火花加工工艺指标的因素3.影响加工精度的主要因素4)3)2)1)机床热变形的影响电极形状的影响加工斜度的影响放电间隙的影响影响电火花加工工艺指标的因素4.影响加工质量的主要因素1）2）3）表面粗糙度的影响4）表面变化层的影响显微裂纹的影响表面变化层力学性能的影响

电火花穿孔加工工艺

1．熟悉电火花穿孔加工方法与相关工艺；

2．掌握影响电火花穿孔加工电极设计；知识目标

电火花穿孔加工电极的设计；教学重点

电火花穿孔加工方法、电火花穿孔加工装、校电极和工件

教学难点

电火花穿孔加工工艺

用电火花加工方法加工通孔称为电火花穿孔加工。它在模具制造中主要用于切削加工方法难于加工的凹模型孔，能获得平直刃口且耐磨、所需的落料斜度、凸、凹模间均匀的配合间隙，可以相应地提高冲件质量和模具的使用寿命。电火花穿孔加工工艺过程

分析零件图

拟定工艺路线选配工作液

模坯准备设计电极机械加工基准、螺钉孔、销钉孔等

制造电极

淬火回火

磨削基准面

退磁

电火花加工装、校电极和工件选择电参数四、电火花穿孔加工1.电火花穿孔加工方法直接配合法间接配合法阶梯电极法二次电极法1）2）4）3）

～是利用电火花放电腐蚀金属的原理，通过电极相对于工件做进给运动，而把电极的侧面形状和尺寸反拷贝在工件上，加工所需通孔。四、电火花穿孔加工直接配合法1.电火花穿孔加工方法

特点：能加工型孔复杂的整体式凹模，可直接利用其加工斜度加工凹模的斜度，加工的冲裁模间隙均匀，刃口平直耐磨，寿命长，但对小的棱边及尖角处的加工比较困难。

优点：可以获得均匀的凸、凹模配合间隙，且能节省制造电极的费用和时间。

缺点：加工速度低，易形成不稳定的二次放电。

电火花穿孔加工工艺一次电极为凸型的二次加工法1—一次电极；2—凹模；3—二次电极；4—凸模1.电火花穿孔加工方法3电火花穿孔加工工艺阶梯电极法1.电火花穿孔加工方法无预孔或加工余量较大时加工小间隙、无间隙的冷冲模具时

2、电火花加工过程和电规准1）电火花加工过程

～和普通机械加工同理，电火花穿孔加工也能进行粗、精加工，但实现粗、精加工的方式不同。粗加工时，用电极的前端部分，选用大的脉冲峰值电流和脉冲宽度ti，减小脉冲间隔t0，既可以提高生产率，又可以减少电极损耗。当孔穿通后，电极继续往下穿，用新的表面对型孔进行精加工。此时选用小的脉冲峰值电流和脉冲宽度ti，增大脉冲间隔t0和频率，得到合格的刃口尺寸和表面粗糙度。

注意：在进行规准转换时，由于间隙逐渐减小，应注意电蚀物的排除条件，应适当加大介质液的压力和流动速度。2）电规准的选择与转换

电规准是电火花加工中所选用的一组电脉冲参数。电规准应根据工件的加工要求、电极和工件材料、加工的工艺指标等因素来选择。通常要用几个规准才能完成凹模型孔或型腔模型腔加工的全过程。电规准分为粗、中、精三种，每一种又可分几档。粗规准

粗规准主要用于粗加工。一般采用较大的电流峰值，较长的脉冲宽度（ti=50～500us）。中规准中规准是粗、精加工间过渡性的电规准，中等大小的电流峰值和脉冲宽度（10～100us）。精规准

精规准用来进行精加工，采用小的电流峰值、高频率和短的脉冲宽度（2～6us）。对于脉冲间隔t0，粗加工时取脉宽的1/5～1/10，精加工时取脉宽的2～5倍，脉冲间隔大，生产率低，但过小则加工不稳定易拉弧。电火花穿孔加工工艺3.电火花穿孔加工用电极设计1)电极材料的选择常用电极材料的性能电火花穿孔加工工艺2）电极结构形式（2）组合式电极（1）整体式电极（3）镶拼式电极电火花穿孔加工工艺3）电极尺寸的确定(4)电极技术要求的确定电极的几何形状要和模具型孔或型腔的几何形状完全相同，其尺寸大小根据模具型孔或型腔的尺寸及公差，放电间隙的大小，凸、凹模配合间隙来决定。电极的尺寸精度等级比凹模高一级，一般不低于IT7级。电极的表面粗糙度应在Ra1.25～0.63um以上，表面光洁。电极各表面的平行度误差：100mm／0.01mm；当凹模有圆角要求时，电极上相应部位的内外半径应尽量小；当无圆角要求时，电极应尽量设小圆角。电火花穿孔加工工艺3）电极尺寸的确定电极截面尺寸的确定（1）当按凹模型孔尺寸及公差确定电极的横截面尺寸时：电极的轮廓应比型孔均匀地缩小一个放电间隙值。如右图所示：a＝A－2δb＝B+2δc＝C、r1=R1+δ、r2=R2—δ

当电极轮廓为凹下时，取“+”；当电极轮廓为凸起时，取“—”电火花穿孔加工工艺3）电极尺寸的确定电极截面尺寸的确定（2）当按凸模尺寸和公差确定电极的横截面尺寸时：随凸模、凹模配合间隙Z(双面)的不同,分为三种情况：

a）配合间隙等于放电间隙（δ配=δ电）时，电极与凸模截面基本尺寸完全相同。

c）配合间隙小于放电间隙（δ配<δ电）时，电极轮廓应比凸模轮廓均匀地缩小一个值：δ电－δ配。

b）配合间隙大于放电间隙(δ配>δ电)时，电极轮廓应比凸模轮廓均匀地放大一个δ配－δ电值。电火花穿孔加工工艺3）电极尺寸的确定电极长度尺寸的确定

电极的长度取决于凹模结构形式、型孔的复杂程度、加工深度、电极材料、电极使用次数、装夹形式及电极制造工艺等因素。L＝KH+h1+h2+(0.4－0.8)(n一1)KH说明：

①K值的选取：黄铜为3～3.5；石墨为3～3.5；铸铁为3～3.5；钢为3～3.5。当电极材料损耗小、型孔简单、电极轮廓无尖角时，K取小值；反之取大值。

②当加工硬质合金时，由于电极损耗较大，电极长度应适当加长些，但其总长度不宜过长，否则制造困难。电火花穿孔加工工艺3）电极尺寸的确定阶梯电极尺寸的确定阶梯部分的截面尺寸可由下式计算：阶梯部分的长度可由下式计算：

是电极系数，当材料为铸铁和纯铜时，为1.1～1.5；当电极材料为钢和黄铜时，为1.2～1.6；对于形状简单的电极，值可取得小些，当加工硬质合金模具时，可取大些；h为型孔厚度。电火花穿孔加工工艺3.工件的准备1)

工件的预

加工2)

热处理3)磨光、除锈、

退磁电火花穿孔加工工艺4.电规准的选择与转换1）粗规准2）中规准3）精规准

主要用于粗加工，脉宽为20～60us，表面粗糙度Ra≥6.3um，加工速度为50～100mm3/min,电极损耗低于10%。

是过渡规准，脉宽为6～20us，表面粗糙度Ra6.3～3.2um，用以减小精加工余量，促进加工稳定和提高加工速度。

主要用于精加工，脉宽为2～6us，表面粗糙度Ra1.6～0.8um，加工速度为7～10mm3/min。

电火花型腔加工工艺

1．熟悉电火花型腔加工方法与相关工艺；

2．掌握影响电火花型腔加工电极设计。知识目标

电火花型腔加工电极的设计教学重点

电火花型腔加工方法；电火花型腔加工电极和工件的装校。

教学难点五、电火花型腔加工1.电火花型腔加工方法

1）单电极直接成型法

型腔加工多属盲孔加工，在工艺条件上存在诸多不良因素；与机械加工相比，电火花加工的型腔具有加工质量好、表面粗糙度小，减少了切削加工和手工工作量，缩短模具生产周期。

～是指用一个电极加工出所需型腔。它可以直接加工形状简单、精度要求不高的型腔。

为了提高加工效率，型腔在电火花型腔加工前应先采取机械切削加工方法进行预加工，留出加工余量，待型腔淬火后用一个电极进行精加工。所留余量应均匀，电极侧面单边0.1～0.5mm，底面余量0.2～0.7mm。对于多台阶复杂型腔的加工余量需适当减小。五、电火花型腔加工1.电火花型腔加工方法2）单电极平动法加工（应用最广泛）

用一个电极完成型腔的粗规准、中规准、精规准加工。优点：只需一个电极，一次装夹、定位，便可达到±0.05mm的加工精度，方便电蚀产物排出，加工过程稳定。缺点：难以获得高精度的型腔，特别是难以加工出清棱、清角的型腔。思政元素：纲举目张五、电火花型腔加工几种典型的摇动加工实例R1—起始半径；R2—终止半径；R—球面半径1.电火花型腔加工方法2）单电极摇动法加工（利用数控电火花型腔加工机床工作台按一定轨迹做微量移动来修光侧面）五、电火花型腔加工3.多电极更换法1—粗加工后的型腔；2—精加工前的型腔；3—精加工后的型腔；4—模块1.电火花型腔加工方法

采用多个电极依次更换加工同一个型腔。注意：每个电极加工时必须把上一规准的放电痕迹去掉。一般用两个电极进行粗、精加工就可以满足要求，但型腔要求很高时，可采用三个电极进行加工，但要求电极的一致性好、制造精度高；换电极时要求定位、装夹精度高。一般只适用于加工精度高、表面粗糙度小、棱角清晰的型腔。五、电火花型腔加工4.分解电极法1.电火花型腔加工方法

把电极分解为主型腔电极和副型腔电极分别制造、分别使用。

适用于尖角窄缝、沉孔、深槽多的复杂型腔的模具加工。

优点：可根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的电规准，有利于提高加工速度和改善加工表面质量，简化电极制造，便于电极维护。

缺点：更换电极时主、副型腔电极之间要求有精确的定位。五、电火花型腔加工5.创成加工法1.电火花型腔加工方法

用简单形状的圆柱形电极对工件进行加工时，电极按数控程序给出的轨迹移动，对工件进行类铣削加工。

特点：省略了复杂的电极加工，缩短模具制造周期，加工时放电面积小，因而加工稳定性好五、电火花型腔加工2.电火花型腔加工用电极设计1）电极材料的选择

根据电火花型腔加工的特点，电极材料应具有耐电蚀性能好、电极损耗小、加工速度快的特点。常用的电极材料为紫铜和石墨。紫铜电极常用于形状复杂、轮廓清晰、精度要求高的型腔加工。而石墨电极则适用于大、中型模具的型腔加工。铜钨合金和银钨合金是较理想的电极材料，但其成型性能差，价格高，只有在特殊情况下才会使用。五、电火花型腔加工紫铜电极和石墨电极加工工艺比较2.电火花型腔加工用电极设计1）电极材料的选择五、电火花型腔加工2）电极结构的选择整体式电极（1）（2）组合式电极（3）镶拼式电极2.电火花型腔加工用电极设计五、电火花型腔加工3）电极尺寸的确定（1）电极水平方向尺寸的确定2.电火花型腔加工用电极设计

②当使用单电极平动法加工时，还要考虑平动头侧面修光时单边缩放量的影响，

①当使用多电极更换法和分解电极法加工型腔时，电极水平方向尺寸的确定方法与穿孔横截面尺寸的确定方法相同。

为精加工最后一档规准的单边放电间隙，一般指Ra＜0.8um的

值，通常为0.02～0.03mm；

为精加工时的平动量（mm），一般为0.5～0.6mm，为精加工时电极的侧面损耗（mm），一般不超过0.1mm。五、电火花型腔加工3）电极尺寸的确定2.电火花型腔加工用电极设计（2）电极垂直方向尺寸的确定五、电火花型腔加工4）排气孔和冲油孔的设计设冲油孔和排气孔的电极

用单电极平动法加工时，冲油孔和排气孔的直径约为平动量的1～2倍，一般为1～2mm，孔开得过大，容易在加工后形成凸起物，不易清除。

为了便于排屑、排气和便于钻孔加工，通常把冲油孔和排气孔的上端孔径增大到5～8mm，孔距设为20～40mm，以不存在蚀除物堆集为宜。2.电火花型腔加工用电极设计五、电火花型腔加工3.工件的准备

电火花型腔加工的工件准备主要考虑工件的预加工和热处理工序的安排。工件预加工后则可进行热处理淬火，这样可避免热处理变形对电火花型腔加工后的影响。但电火花型腔加工去掉了一层淬火层，影响热处理质量，并使钳工抛光困难。因此，有些型腔模，如压铸模、塑料模、锻模等的电火花型腔加工应安排在热处理前进行，便于在热处理后进行钳工抛光，使淬火时的淬透性增强，但无法消除热处理变形。生产中要根据型腔模具的要求、工件材料热处理的变形情况等具体条件，合理地安排热处理工序。五、电火花型腔加工4.电规准的选择、转换和平动量的分配1)电规准的选择（1）粗规准（3）精规准（2）中规准ti＞400us

用石墨电极加工钢时，最高电流密度为3～5A/cm2,用紫铜电极加工钢时，最高电流密度可稍大些。ti在20～400us，峰值电流为10～25A，加工小孔窄缝等型腔时，可直接用中规准加工成型。

ti在2～20us，峰值电流小于10A，精加工时电极的相对损耗为10%～25%，因电极的绝对损耗不大，不会对加工精度造成很大的影响。脉冲放电间隙为0.01～0.02mm,使用大于2us的脉冲间隔。五、电火花型腔加工2）电规准的转换和平动量的分配4.电规准的选择、转换和平动量的分配平动量=粗加工放电间隙+中精加工时电极损耗－精加工时放电间隙

粗规准加工时，一般选能达到粗加工要求的粗规准中的某一挡；中规准加工时，选2～4挡；精规准加工时，选2～4挡。电规准的转换原则是每挡电规准加工的凹坑底部与上一挡电规准加工的凹坑底部一样平，即加工表面刚好达到应达到的表面粗糙度时就应及时转换电规准。六、电极制造1.石墨电极加工3.铜钨合金、银钨合金电极加工

2.铜电极加工

电极制造主要是根据选用的电极材料、电极与型腔的精度以及电极数量来选择电极制造方法。目前常用的方法有：普通机械加工、数控加工、电火花线切割加工、塑性加工（挤压加工）、电铸及其他加工方法。

切削加工和成型磨削，加工前先在煤油中浸泡若干天；结构上，应使压制时的施压方向与机械加工时的进给方向垂直。

因材质软，加工时易变形，表面粗糙度差，切削时以肥皂水作为工作液，进刀量尽可能小，磨削时砂轮的粒度要粗些，加冷却液，采用低转速磨削，低进给量。

采用高温烧结而成，制造时选用硬质合金刀具进行切削加工；磨削时砂轮的粒度不宜太细，应选用白刚玉砂轮。六、电极制造常用电极的机械加工工艺

1．了解特种加工的特点和应用范围；

2．掌握模具各种特种加工的基本原理；

3．了解电火花加工、电火花线切割加工、超声波加工等典型模具的特种加工工艺；4.了解模具加工的新技术、新工艺及国内外模具工业的发展水平。知识目标任务二电机转子冲片凹模的线切割加工工艺

1．能够进行电火花成形机床的操作；

2．能够进行线切割加工的数控程序编制和操作；3.具备编制模具电火花加工、电火花线切割加工和超声波加工工艺规程的能力。技能目标素质目标

培养学生创新精神、良好的团队合作、产品质量和安全生产意识。各种零件的加工一、电火花线切割加工的原理、特点、分类及应用1.电火花线切割加工的原理

电火花线切割加工是在电火花成形加工基础上发展起来的，它是用线状电极（钼丝或铜丝）通过火花放电对工件进行切割。

电火花线切割加工机床根据电极丝运行速度不同分为快走丝和慢走丝两种机床。1—绝缘板2—工件3—脉冲电源4—电极丝5—导向轮6—支架7—卷丝筒一、电火花线切割加工的原理、特点、分类及应用机床类型：机床主体：包括床身、坐标工作台、走丝机构、锥度切割装置等；脉冲电源：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流；

控制系统：控制机床运动；工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液。

这类机床的电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m／s，这是国外生产和使用的主要机种。

这类机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m／s，这是我国生产和使用的主要机种和独创的电火花线切割加工模式。一、电火花线切割加工的原理、特点、分类及应用电火花线切割加工具备的条件合适的电规准。一定绝缘性能的工作液。满足要求的运动，即电极丝做走丝运动，工作台做进给运动。(1)(2)(3)一、电火花线切割加工的原理、特点、分类及应用2.电火花线切割加工的特点优点

以金属线为工具电极，节约了电极设计和制造费用和时间，能方便地加工形状复杂的外形和通孔，能进行套料加工。冲模加工的凸凹模间隙可以任意调节

适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。缺点不能加工盲孔。被加工材料必须导电。

线切割广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件、样板、各种形状复杂的细小零件、窄缝等。如形状复杂、带有尖角窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结构在淬火后加工，既能保证模具精度，也可简化模具设计和制造。此外，电火花线切割还可加工除盲孔以外的其它难加工的金属零件。一、电火花线切割加工的原理、特点、分类及应用2.电火花线切割加工的特点各种零件的加工棱锥体形件多孔窄缝加工冷冲凸模的加工一、电火花线切割加工的原理、特点、分类及应用3.电火花线切割加工的分类1）根据工作台纵横向运动的控制方式分

数字程序控制加工光电跟踪加工（2）（3）

靠模仿型加工（1）一、电火花线切割加工的原理、特点、分类及应用4.电火花线切割加工的应用

电火花线切割可以加工硬质合金、高熔点和已经淬硬后的模具零件，能够很方便地加工出冷冲模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，因此，电火花线切割加工在冷冲模的制造中占有很重要的地位。此外，它还可以加工塑料模的模套、固定板及拼块，以及粉末冶金模、硬质合金模、拉深模、挤压模等各种结构类型模具中的部分零件，也可对模具零件中的微型孔槽、窄缝、任意曲线等进行微细加工。各种零件的加工冷冲凸模的加工多孔窄缝加工棱锥体形件二、影响电火花线切割加工的主要工艺指标和因素1.影响电火花线切割加工的主要工艺指标1）切割速度4加工精度2）表面粗糙度3电极丝损耗量

即单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和，快走丝线为40～80mm2／min，它与加工电流有关。

快走丝线切割加工：Ra5～2.5µm，最佳可达到Ra1µm；慢走丝线切割加工一般为Ra1.25µm，最佳可达到Ra0.2µm。对于高速走丝机床，电极丝的损耗量用电极丝切割10000mm2后其直径的减少量表示。钼丝减少量一般不应大于0.01mm。

快走丝线切割精度可达一般为0.01～0.02mm；慢走丝线切割精度可达0.002～0.005mm左右。二、影响电火花线切割加工的主要工艺指标和因素2.影响电火花线切割加工的主要工艺因素1）脉冲宽度2）脉冲间隔3）脉冲峰值电压4）脉冲峰值电流5）脉冲放电波形6）极性7）工作台进给速度8）电极丝材料的种类、名称和规格9）工件厚度及材质10）工作液三、电火花数控线切割机床的型号及主要技术参数1.电火花数控线切割机床的型号电火花数控线切割机床的型号的含义如下三、电火花数控线切割机床的型号及主要技术参数2.电火花数控线切割机床的主要技术参数电火花线切割机床参数标准（GB/T7925—2005）四、电火花数控线切割程序编制1.电火花数控线切割机床控制系统（2）加工控制功能（1）轨迹控制功能

～是指电火花数控线切割机床控制系统根据指令要求反复做插补运算，不断地生成纵横向工作台的运动指令，精确地控制工件相对于电极丝的运动轨迹，获得工件的形状和尺寸。

～主要包括对伺服进给速度、电源装置、走丝机构、工作液系统以及其他的机床操作等的控制。四、电火花数控线切割程序编制电火花数控线切割机床控制系统的工作流程1.电火花数控线切割机床控制系统四、电火花数控线切割程序编制2.电火花数控线切割机床的编程

电火花数控线切割机床控制系统是按照人的指令，即程序去控制机床加工的。因此，必须事先把要切割的图形用机器所能接收的语言编排好指令。这项工作称为电火花数控线切割机床的编程，简称为编程。1）3B格式编程2）4B格式编程3）ISO编程四、电火花数控线切割程序编制2.电火花数控线切割机床的编程（3B格式编程）（1）计算坐标系

～是针对工件整个几何图形建立的坐标系，通常选工件的对称轴作为计算坐标轴，确定工件几何图形上的拐点、直线或圆弧的起点与终点、圆弧与圆弧或直线与圆弧的切点，圆弧中心等在计算坐标系中的坐标值。（2）切割坐标系

～是针对单个的直线或圆弧建立的坐标系；对于直线是将切割坐标系的坐标原点取在切割起点上，圆弧是将切割坐标系的坐标原点取在圆弧的圆心上，切割坐标轴的方向通常与计算坐标轴的方向平行。四、电火花数控线切割程序编制2.电火花数控线切割机床的编程（3B格式编程）电火花数控线切割加工是基于逐点比较法的原理四、电火花数控线切割程序编制2.电火花数控线切割机床的编程（3B格式编程）电火花数控线切割加工是基于逐点比较法的原理1）3B格式编程1）3B格式编程1）3B格式编程1）3B格式编程编程举例：1）3B格式编程编程举例：电火花线切割加工编程（1）间隙补偿的方向及其计算

电火花切割加工时，控制台所控制的是电极丝中心移动的轨迹。

间隙补偿量的正负如右图所示：

当加工冲孔模具时，凸模的间隙补偿量f凸=r丝+δ电，凹模间隙补偿量f凹=r丝+δ电-δ配；

当加工落料模具时，凹模的间隙补偿量f凹=r丝+δ电，凸模间隙补偿量f凸=r丝+δ电-δ配；（1）间隙补偿的方向及其计算举例（1）间隙补偿的方向及其计算举例（1）间隙补偿的方向及其计算举例四、电火花数控线切割程序编制2.电火花数控线切割机床的编程（4B格式编程）4B格式编程比3B格式编程多了一个圆弧半径R和图形曲线形状符号D或DD,b编程格式为BXBYBJBRG（x或y）D（DD）Z，4B格式编程完全按照工件图的基本尺寸编制而成的。四、电火花数控线切割程序编制2.电火花数控线切割机床的编程（4B格式编程）2.电火花数控线切割机床的编程（4B格式编程）2.电火花数控线切割机床的编程（4B格式编程）2.电火花数控线切割机床的编程（4B格式编程）2.电火花数控线切割机床的编程（4B格式编程）编程举例：编程举例：五、电火花数控线切割加工工艺1.电火花数控线切割加工的工艺步骤（1）对图样进行分析和审核（2）编程（3）电火花数控线切割加工准备（4）电火花数控线切割加工（5）检验五、电火花数控线切割加工工艺2.零件图的工艺分析1）对凹角或尖角处尺寸进行分析2）对表面粗糙度和加工精度进行分析五、电火花数控线切割加工工艺3.电火花数控线切割加工的工艺准备1）电极丝的选择

常用电极丝材料的特点及应用范围五、电火花数控线切割加工工艺2）工作液选择及压力、流量控制

工作液通过泵、流量控制阀、压力控制阀、喷嘴供给系统工作，一定要控制好其压力和流量的大小。工作液的压力或流量大，冷却排屑的条件好，有利于提高切割速度和加工表面的垂直度。但是在精加工时，要减小工作液的压力和流量，以减少电极丝的振动。五、电火花数控线切割加工工艺3）脉冲电源参数的选择

（2）峰值电流一般取15~30A。.（1）脉冲电压一般取60~100V，电压升高可提高工件的切割速度；但表面粗糙度变大，电压降低，又会影响工件的切割速度，使加工不稳定。（3）脉冲宽度的大小对工件表面粗糙度及切割速度影响较大。五、电火花数控线切割加工工艺4）坯料的准备

（1）工件的预加工（2）加工基准的确定（3）穿丝孔的确定五、电火花数控线切割加工工艺5）电火花数控线切割路线的确定

切割起点与切割路线的安排五、电火花数控线切割加工工艺悬臂支承装夹两端支承装夹6）工件的装夹

五、电火花数控线切割加工工艺板式支承装夹桥式支承装夹复式支承装夹6）工件的装夹

五、电火花数控线切割加工工艺7）工件的找正

（1）百分表找正法

（2）划线找正法五、电火花数控线切割加工工艺8）确定电极丝坐标位置

（4）自动找中心法（3）电阻法（2）电火花法（1）目测法五、电火花数控线切割加工工艺9）电极丝的上丝和紧丝

电极丝的上丝和紧丝是电火花数控线切割操作的一个重要环节，它的好坏直接影响到工件的质量和切割速度。电极丝张力与切割速度的关系电极丝因上丝过松而弯曲五、电火花数控线切割加工工艺正确的上丝和紧丝过程（1）将储丝筒的限位开关撞块移到最外端，并将储丝筒停在起始位置，这时使得绕丝起点与宝石定位器、导轮在一条直线上。（2）将电极丝盘固定在张紧电动机上，用钩针将电极丝从丝架上、下小孔内穿出，再从丝架下面拉回，将电极丝端头用螺钉固定在储丝筒上，然后再用钩针将电极丝放在宝石定位器的窄缝之间和上、下导轮的V形槽内。五、电火花数控线切割加工工艺（3）取下储丝筒心轴上的电刷接头，并在轴上装上手摇手柄。（5）将储丝筒反向绕回十几圈，调节好左侧撞块的位置，并根据电极丝缠绕量估计确定右侧撞块的位置，然后启动上丝电动机。（4）接通张紧电动机电源，将调压器调到100~200V。五、电火花数控线切割加工工艺电火花数控线切割机床主要部件位置示意图1—上丝电动机；2—储丝筒行程调整块；3—储丝筒摇把结合部；4—紧丝滑块；5—下喷嘴工作液旋钮；6—上喷嘴工作液旋钮；7—

Z轴锁紧手柄；8—

Z轴升降手轮；9—上导轮及上喷嘴；10—下导轮及下喷嘴五、电火花数控线切割加工工艺10）速度参数的选择

速度参数包括工作台纵横向进给速度及电极丝的走丝速度。工作台纵横进给速度太快，容易产生短路和断丝；工作台纵横进给速度太慢，加工表面的腰鼓量就会增大，但表面粗糙度较小。正式加工时，一般将试切时工作台的纵横向进给速度减小10%~20%，以防止短路和断丝。一、超声波加工技术1.超声波加工的原理及其特点1）超声波加工的原理

超声波的加工原理1—工具；2—工件；3—磨料悬浮液；4、5—变幅杆；6—换能器；7—超声发生器一、超声波加工技术2）超声波加工的特点

（1）超声波加工适用于加工各种脆硬材料，特别是不导电的非金属材料（如陶瓷、玻璃、宝石、金刚石等），扩大了模具材料的选用范围。（2）工具可用较软的材料做成较复杂的形状，不需要工具相对于工件做复杂的运动，因此，机床结构简单、操作方便。一、超声波加工技术（3）由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬时局部撞击作用，因而工件表面的宏观作用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度较好（Ra

1～0.1μm），加工精度可达0.01

～

0.02mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚性的工件。一、超声波加工技术2.影响超声波加工速度和加工质量的因素1）影响超声波加工速度的因素

（1）工具的振幅与频率。（2）（3）（4）（5）工具相对于工件的进给压力。磨料粒度。工件材料。磨料悬浮液的浓度。一、超声波加工技术2）影响超声波加工质量的因素

(1)工具制造精度(2)경쟁加工深度磨料粒度一、超声波加工技术3.超声波加工的工具设计（2）（3）（1）

当工具横截面积比变幅杆输出端横截面积小很多，工具连接的变幅杆受超声波系统共振频率的影响不大时，可取工具长度L<λ/4(λ为工作频率下工具中的超声波的波长)。

当工具横截面积与变幅杆输出端横截面积相差不大时，工具长度仍取L<λ/4。

对于深孔加工，可取工具长度L=λ／2。二、化学与电化学加工技术1.化学腐蚀加工1）化学腐蚀加工的原理

化学腐蚀加工的原理1—工件；2—化学溶液；3—化学腐蚀；4—耐腐蚀性涂层；5—溶液箱；6—工作台二、化学与电化学加工技术2）化学腐蚀加工的特点

（1）化学腐蚀加工可加工任何金属材料，不受其硬度和强度的限制。

（2）化学腐蚀加工的过程中不会产生应力、裂纹、毛刺等缺陷，其表面粗糙度可达Ra2.5～1.25μm。

（3）化学腐蚀加工的加工精度不高，不能加工深而细小的窄槽、型孔和尖角等。二、化学与电化学加工技术

（4）化学腐蚀加工适宜大面积加工，可同时加工多个工件。

（5）化学腐蚀加工的腐蚀液及蒸气对人体和设备有危害，需要有适当的保护措施。二、化学与电化学加工技术2.照相化学腐蚀加工1）照相化学腐蚀加工的原理及其特点

照相化学腐蚀是将所需的文字、图像拍摄到底片上，然后经过光化学反应，把文字、图像转移（复制）到涂有感光胶的金属表面，再经过坚膜固化处理，使感光胶具有一定的抗腐蚀能力，最后经过化学腐蚀，即可获得所需文字、图形的模具或金属表面的一种加工方法。二、化学与电化学加工技术

（1）采用照相化学腐蚀加工后，图文精度高、仿真性强、腐蚀深度均匀。

（2）照相化学腐蚀加工可以在淬火或抛光后进行。

（3）照相化学腐蚀加工可以在复杂曲面上加工图文。

（4）照相化学腐蚀加工的可靠性好，一般用作最后一道工序的加工。特点：二、化学与电化学加工技术2）照相化学腐蚀加工的工艺过程

照相化学腐蚀工艺过程流程图二、化学与电化学加工技术3.电铸加工1）电铸加工的原理

电铸加工的原理1—电铸槽；2—阳极；3—直流电源；4—电铸层；5—母模（阴极）；6—搅拌器；7—电铸液；8—过滤器；9—泵；10—加热器二、化学与电化学加工技术2）电铸加工的特点

（1）电铸加工可以复制出机械加工不可能加工的细微形状以及难加工的型腔，其细微程度及尺寸精度可达微米级，电铸后的型面一般不需进行修正加工。

（2）电铸加工的母模材料不一定是金属，可采用其他材料或制品本身，经导电化处理后直接作为母模。

（3）电铸加工可以用一个标准的母模制造出很多形状一致的型腔或电火花成型加工用的电极。二、化学与电化学加工技术

（4）由于电铸加工中电铸镍具有一定的抗拉强度和硬度，因而电铸件铸成之后不需要进行热处理。

（5）电铸加工不需特殊设备、操作简单。

（6）电铸加工的速度慢，生产周期长（需几十小时甚至几百小时），尖角和凹槽部分电铸层不均匀，且存在一定的内应力，不能承受冲击负荷。因此，电铸加工难以在大、中型模具制造中推广。二、化学与电化学加工技术3）电铸加工的工艺过程

（4）衬背（5）脱模（3）电铸成型（2）电铸前处理（1）在分析产品图样的基础上设计、制造母模二、化学与电化学加工技术非金属母模防水处理方法二、化学与电化学加工技术脱模方法二、化学与电化学加工技术4.电解加工1）电解加工的原理

电解加工示意图1—直流电源；2—工具；3—工件；4—电解液泵；5—电解液二、化学与电化学加工技术电解加工成型原理二、化学与电化学加工技术2）电解加工的特点

（1）电解加工与工件材料的强度、硬度、韧性等无关，因此，可以加工任何金属材料。它常用于加工高温合金、钛合金、不锈钢、淬火钢和硬质合金等难切削的材料。

（2）电解加工能以简单的直线进给运动一次性加工出复杂的型腔、型孔（如锻模、叶片等）。二、化学与电化学加工技术

（3）电解加工的生产效率高，约为电火花加工的5～10倍，在某些情况下甚至比切削加工的生产效率还高，而且其生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的影响。

（4）电解加工的加工表面质量好，无毛刺和变质层，且表面粗糙度可达Ra1.25～0.2μm，加工精度约为±0.1mm左右。

（5）理论上，电解加工在加工过程中工具不会被损耗，可长期使用。二、化学与电化学加工技术3）影响电解加工生产率的因素

（1）工件材料的体积电化学当量。（2）电流密度。（3）电极间隙。（4）电解液。二、化学与电化学加工技术4）影响电解加工精度和表面质量的因素

（1）影响电解加工精度的因素①

混气电解加工