电火花加工工艺及实例课件

电火花加工工艺及实例,电火花加工工艺及实例,4.1 电火花加工方法,电火花加工一般按图4-1所示步骤进行。,由图4-1可以看出，电火花加工主要由三部分组成：电火花加工的准备工作、电火花加工、电火花加工检验工作。其中电火花加工可以加工通孔和盲孔，前者习惯称为电火花穿孔加工，后者习惯上称为电火花成型加工。它们不仅是名称不同，而且加工工艺方法有着较大的区别，本章将分别加以介绍。电火花加工的准备工作有电极准备、电极装夹、工件准备、工件装夹、电极工件的校正定位等。,4.1 电火花加工方法电火花加工一般按图4-1所示步骤进,图4-1 电火花加工的步骤,图4-1 电火花加工的步骤,4.1.1 电火花穿孔加工方法,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.,4.1.1 电火花穿孔加工方法 凹模,L2,L2,SL,L2=L1+2SL,火花间隙值SL主要取决于脉冲参数与机床的精度。,因此，只要工具电极的尺寸精确，用它加工出的凹模的尺寸也是比较精确的,L2L2SLL2=L1+2SL火花间隙值SL主要取决于脉冲参,用电火花穿孔加工有较多的工艺方法，在实际中应根据加工对象、技术要求等因素灵活地选择。穿孔加工的具体方法简介如下。,1间接法,2. 直接法,3. 混合法,用电火花穿孔加工有较多的工艺方法，在实际中,1间接法,1间接法,1间接法,1间接法,间接法的优点是,：,(1) 可以自由选择电极材料，电加工性能好。,(2) 因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹模的配合间隙与放电间隙无关。,间接法的缺点是,：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。,间接法的优点是：,2直接法,2直接法,电火花加工工艺及实例课件,直接法的优点是,：,(1) 可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。,(2) 无须另外制作电极。,(3) 无须修配工作，生产率较高。,直接法的优点是：,直接法的缺点是,：,(1) 电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。,(2) 电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。,直接法的缺点是：,3. 混合法,3. 混合法,电火花加工工艺及实例课件,混合法的特点是,：,(1) 可以自由选择电极材料，电加工性能好。,(2) 无须另外制作电极。,(3) 无须修配工作，生产率较高。,混合法的特点是：,4. 阶梯工具电极加工法,4. 阶梯工具电极加工法,(1) 无预孔或加工余量较大时,(1) 无预孔或加工余量较大时,4.1.2 电火花成型加工方法,单工具电极直接成型法,多电极更换法,分解电极加工法,手动侧壁修光法,4.1.2 电火花成型加工方法单工具电极直接成型法多电极,1. 单工具电极直接成型法,单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模具型腔的粗、中及精加工。,1. 单工具电极直接成型法单工具电极直接成型法是指采用同一个,电火花加工工艺及实例课件,对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损耗电规准进行粗加工，然后采用平动头使工具电极做圆周平移运动，按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准，进行侧面平动修整加工。在加工过程中，借助平动头逐渐加大工具电极的偏心量，可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的差值，这样就可完成整个型腔的加工。,对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损耗电规准,2. 多电极更换法,多电极更换法是指根据一个型腔在粗、中、精加工中放电间隙各不相同的特点，采用几个不同尺寸的工具电极完成一个型腔的粗、中、精加工。,2. 多电极更换法 多电极更换法是指根据一,在加工时首先用粗加工电极蚀除大量金属，然后更换电极进行中、精加工；对于加工精度高的型腔，往往需要较多的电极来精修型腔。,在加工时首先用粗加工电极蚀除大量金属，然后更换电极进行中、精,3分解电极加工法,分解电极加工法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极，分别制造。先用主型腔电极加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。,3分解电极加工法 分解电极加工法是根据型,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,此方法的优点,是能根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的加工规准，有利于提高加工速度和改善加工表面质量，同时还可简化电极制造，便于电极修整。缺点是主型腔和副型腔间的精确定位较难解决。,此方法的优点,图4-9 分解电极加工法,图4-9 分解电极加工法,4手动侧壁修光法,利用移动工作台的X和Y坐标，配合转换加工规准，轮流修光各方向的侧壁。,4手动侧壁修光法 利用移动工作台的X和Y,电火花加工工艺及实例课件,将工作台沿X坐标方向右移一个尺寸d，修光型腔左侧壁；然后将电极上移，修光型腔后壁；再将电极右移，修光型腔右壁；然后将电极下移，修光型腔前壁；最后将电极左移，修去缺角。完成这样一个周期后，型腔的面积扩大。若尺寸达不到规定的要求，则如上所述再进行一个周期。这样，经过多个周期，型腔可完全修光。,将工作台沿X坐标方向右移一个尺寸d，修,在使用手动侧壁修光法时必须注意,：,(1) 各方向侧壁的修整必须同时依次进行，不可先将一个侧壁完全修光后，再修光另一个侧壁，避免二次放电将已修好的侧壁损伤。,(2) 在修光一个周期后，应仔细测量型腔尺寸，观察型腔表面粗糙度，然后决定是否更换电加工规准，进行下一周期的修光。,在使用手动侧壁修光法时必须注意：,这种加工方法的,优点,是可以采用单电极完成一个型腔的全部加工过程；,缺点,是操作烦琐，尤其在单面修光侧壁时，加工很难稳定，不易采取冲油措施，延长了中、精加工的周期，而且无法修整圆形轮廓的型腔。,这种加工方法的优点是可以采用单电极完成一个型腔的全部加工过,4.2 电火花加工准备工作,电极准备,电极装夹与校正,电极定位,工件准备,电蚀产物的排出,4.2 电火花加工准备工作电极准备电极装夹与校正电极定位工件,电极准备,电极材料选择,电极设计,电极的制造,电极准备电极材料选择电极设计电极的制造,不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。因此，在实际加工中，应综合考虑各个方面的因素，选择最合适的材料做电极。,电极材料选择,不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工,表4-1 电火花加工常用电极材料的性能,表4-1 电火花加工常用电极材料的性能,1) 铸铁电极的特点,(1) 来源充足，价格低廉，机械加工性能好，便于采用成型磨削，因此电极的尺寸精度、几何形状精度及表面粗糙度等都容易保证。,(2) 电极损耗和加工稳定性均较一般，容易起弧，生产率也不及铜电极。,(3) 是一种较常用的电极材料，多用于穿孔加工,1) 铸铁电极的特点(1) 来源充足，价格低廉，机械加工性能,2) 钢电极的特点,(1) 来源丰富，价格便宜，具有良好的机械加工性能。,(2) 加工稳定性较差，电极损耗较大，生产率也较低。,(3) 多用于一般的穿孔加工。,2) 钢电极的特点(1) 来源丰富，价格便宜，具有良好的,3) 紫铜(纯铜)电极的特点,(1) 加工过程中稳定性好，生产率高。,(2) 精加工时比石墨电极损耗小。,(3) 易于加工成精密、微细的花纹，采用精密加工时能达到优于1.25 m的表面粗糙度。,(4) 因其韧性大，故机械加工性能差，磨削加工困难。,(5) 适宜于做电火花成型加工的精加工电极材料。,3) 紫铜(纯铜)电极的特点(1) 加工过程中稳定性好，生产,4) 黄铜电极的特点,(1) 在加工过程中稳定性好，生产率高。,(2) 机械加工性能尚好，它可用仿形刨加工，也可用成型磨削加工，但其磨削性能不如钢和铸铁。,(3) 电极损耗最大。,4) 黄铜电极的特点(1) 在加工过程中稳定性好，生产率高。,5) 石墨电极的特点,(1) 机加工成型容易，容易修正。,(2) 加工稳定性能较好，生产率高，在长脉宽、大电流加工时电极损耗小。,(3) 机械强度差，尖角处易崩裂。,(4) 适用于做电火花成型加工的粗加工电极材料。因为石墨的热胀系数小，也可作为穿孔加工的大电极材料。,5) 石墨电极的特点(1) 机加工成型容易，容易修正。,首先:是详细分析产品图纸，确定电火花加工位置；,其次:是根据现有设备、材料、拟采用的加工工艺等具体情况确定电极的结构形式；,电极设计,首先:是详细分析产品图纸，确定电火花加工位置；电极设,最后:是根据不同的电极损耗、放电间隙等工艺要求对照型腔尺寸进行缩放，同时要考虑工具电极各部位投入放电加工的先后顺序不同，工具电极上各点的总加工时间和损耗不同，同一电极上端角、边和面上的损耗值不同等因素来适当补偿电极。,最后:是根据不同的电极损耗、放电间隙等工艺要求对照型,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,1) 电极的结构形式,组合电极,整体电极,镶拼式电极,1) 电极的结构形式组合电极整体电极镶拼式电极,整体式电极由一整块材料制成.,整体电极,整体式电极由一整块材料制成.整体电极,精加工段,粗加工段,精加工段粗加工段,对于穿孔加工，有时为了提高生产率和加工精度及降低表面粗糙度，常采用阶梯式整体电极，即在原有的电极上适当增长，而增长部分的截面尺寸均匀减小，呈阶梯形。,对于穿孔加工，有时为了提高生产率和加工精度及降低表面粗糙,组合电极,组合电极,组合电极是将若干个小电极组装在电极固定板上，可一次性同时完成多个成型表面电火花加工的电极。,组合电极是将若干个小电极组装在电极固定板上，可一次性同时完成,采用组合电极加工时，生产率高，各型孔之间的位置精度也较准确。但是对组合电极来说，一定要保证各电极间的定位精度，并且每个电极的轴线要垂直于安装表面。,采用组合电极加工时，生产率高，各型孔之间的位置精度也较准,镶拼式电极,镶拼式电极是将形状复杂而制造困难的电极分成几块来加工，然后再镶拼成整体的电极,镶拼式电极镶拼式电极是将形状复杂而制造困难的电极分成几块来加,电火花加工工艺及实例课件,电极的尺寸,垂直尺寸,水平尺寸,它们的公差是型腔相应部分公差的1/22/3。,电极的尺寸垂直尺寸水平尺寸它们的公差是型腔相应部分公差的1/,垂直尺寸,电极平行于机床主轴线方向上的尺寸称为电极的垂直尺寸,垂直尺寸电极平行于机床主轴线方向上的尺寸称为电极的垂直尺寸,电极的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、电极制造工艺等一系列因素。,电极的垂直尺寸取决于采用的加工方法、加工工件的结构形式、加,L1,L2,L3,凹模穿孔加工电极，L1为凹模板挖孔部分长度尺寸，在实际加工中L1部分虽然不需电火花加工，但在设计电极时必须考虑该部分长度；L3为电极加工中端面损耗部分，在设计中也要考虑。,L1L2L3凹模穿孔加工电极，L1为凹模板挖孔部分长度尺寸，,L1,电极用来清角，即清除某型腔的角部圆角。加工部分电极较细，受力易变形，由于电极定位、校正的需要，在实际中应适当增加长度L1的部分,L1电极用来清角，即清除某型腔的角部圆角。加工部分电极较细，,L1,L,L2,电火花成型加工电极，电极尺寸包括加工一个型腔的有效高度L、加工一个型腔位于另一个型腔中需增加的高度L1、加工结束时电极夹具和夹具或压板不发生碰撞而应增加的高度L2等。,L1LL2电火花成型加工电极，电极尺寸包括加工一个型腔的有效,水平尺寸,电极的水平尺寸是指与机床主轴轴线相垂直的横截面尺寸,水平尺寸电极的水平尺寸是指与机床主轴轴线相垂直的横截面尺寸,电火花加工工艺及实例课件,a,=,A,Kb,电极的水平尺寸可用下式确定,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；,b,电极单边缩放量，粗加工时，b=,1+2+,0,a=AKb电极的水平尺寸可用下式确定a电极水平方向的尺,图4-18 电极单边缩放量原理图,图4-18 电极单边缩放量原理图,a,=,A,K b,中的,号和K,值的具体含义如下,凡图样上型腔凸出部分和型腔凹入部分有关系,a,=,A,+,K b,a,=,A,-,K b,a=AK b中的号和K值的具体含义如下 凡图样上,K,值的选择原则,A1,A2,D,当图中型腔尺寸完全标注在边界上(即相当于直径方向尺寸或两边界都为定形边界)时，K取2；,K值的选择原则A1A2D当图中型腔尺寸完全标注在边界上(即相,一端以中心线或非边界线为基准(即相当于半径方向尺寸或一端边界定形另一端边界定位)时，K取1；,A3,R,一端以中心线或非边界线为基准(即相当于半径方向尺寸或一端边界,对于图中型腔中心线之间的位置尺寸(即两边界为定位尺寸)以及角度值和某些特殊尺寸,K取0,。,A,A,对于图中型腔中心线之间的位置尺寸(即两边界为定,电火花加工工艺及实例课件,电极尺寸,a,与型腔尺寸,A,有如下关系：,a,1=,A,1，,a,2=A2-2b，a3=A3-b，,a,4=A4，a5=A5-b，a6=A6+b,当精加工且精加工的平动量为c时，,b=0+c,电极尺寸a与型腔尺寸A有如下关系：,3) 电极的排气孔和冲油孔,电火花成型加工时，型腔一般均为盲孔，排气、排屑条件较为困难，这直接影响加工效率与稳定性，精加工时还会影响加工表面粗糙度。,3) 电极的排气孔和冲油孔 电火花成型,为改善排气、排屑条件，大、中型腔加工电极都设计有排气、冲油孔。一般情况下，开孔的位置应尽量保证冲液均匀和气体易于排出,为改善排气、排屑条件，大、中型腔加工电极都,为便于排气，经常将冲油孔或排气孔上端直径加大,为便于排气，经常将冲油孔或排气孔上端直径加大,冲油孔要尽量开在不易排屑的拐角、窄缝处,冲油孔要尽量开在不易排屑的拐角、窄缝处,排气孔和冲油孔的直径约为平动量的12倍，一般取11.5 mm；为便于排气排屑，常把排气孔、冲油孔的上端孔径加大到58 mm；孔距在2040 mm左右，位置相对错开，以避免加工表面出现“波纹,”。,排气孔和冲油孔的直径约为平动量的12倍,尽可能避免冲液孔在加工后留下的柱芯,尽可能避免冲液孔在加工后留下的柱芯,图4-20 电极开孔示意图,图4-20 电极开孔示意图,例4.1 已知某零件如图4-21(a)所示，现有其毛坯如图4-21(b)所示，请设计加工该零件的精加工电极。,例4.1 已知某零件如图4-21(a)所示，现有其毛坯如图,电火花加工工艺及实例课件,（1）.结构设计,（1）.结构设计,极与机床主轴的装夹部分。,该部分的结构形式应根据电,极装夹的夹具形式确定。,因为电极为细长的圆柱，,在实际加工中很难校正,电极的垂直度，故增加3部分,，其目的是方便电极的校正。,电极细长，为了提高强度，,适当增加电极的直径,该部分为直接加工部分。,4,3,2,1,极与机床主轴的装夹部分。因为电极为细长的圆柱，电极细长，为了,(2) 尺寸分析,长度方向尺寸分析：该电极实际加工长度只有5 mm，但由于加工部分的位置在型腔的底部，故增加了尺寸,(2) 尺寸分析 长度方向尺寸分析：该电,横截面,尺寸分析：,该电极加工部分是一锥面，故对电极的横截面尺寸要求不高；,为了保证电极在放电过程中排屑较好，电极的2部分直径不能太大。,横截面尺寸分析：,(3) 材料选择：,由于加工余量少，采用紫铜做电极。,(3) 材料选择：由于加工余量少，采用紫铜做电极。,3. 电极的制造,1) 切削加工,2) 线切割加工,3) 电铸加工,3. 电极的制造1) 切削加工 2) 线切割,过去常见的切削加工有铣、车、平面和圆柱磨削等方法。,随着数控技术的发展，目前经常采用数控铣床(加工中心)制造电极。数控铣削加工电极不仅能加工精度高、形状复杂的电极，而且速度快。,1) 切削加工,过去常见的切削加工有铣、车、平面和圆柱,电火花加工工艺及实例课件,石墨材料加工时容易碎裂、粉末飞扬，所以在加工前需将石墨放在工作液中浸泡23天，这样可以有效减少崩角及粉末飞扬。,紫铜材料切削较困难，为了达到较好的表面粗糙度，经常在切削加工后进行研磨抛光加工。,石墨材料加工时容易碎裂、粉末飞扬，所以在,除用机械方法制造电极以外，在比较特殊需要的场合下也可用线切割加工电极，即适用于形状特别复杂，用机械加工方法无法胜任或很难保证精度的情况。,2) 线切割加工,除用机械方法制造电极以外，在比较特殊需要,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,在用机械加工方法制造时，通常是把电极分成四部分来加工，然后再镶拼成一个整体，由于分块加工中产生的误差及拼合时的接缝间隙和位置精度的影响，使电极产生一定的形状误差,。,在用机械加工方法制造时，通常,使用线切割加工机床对电极进行加工，则很容易地制作出来，并能很好地保证其精度,使用线切割加工机床对电极进行加工，则很容易地制作出来，并能很,3) 电铸加工,电铸方法主要用来制作大尺寸电极，特别是在板材冲模领域。使用电铸制作出来的电极的放电性能特别好。,用电铸法制造电极，复制精度高，可制作出用机械加工方法难以完成的细微形状的电极。它特别适合于有复杂形状和图案的浅型腔的电火花加工。电铸法制造电极的缺点是加工周期长，成本较高，电极质地比较疏松，使电加工时的电极损耗较大,。,3) 电铸加工 电铸方法主要用来制作大,4.2.2 电极装夹与校正,电极装夹的目的是将电极安装在机床的主轴头上，,电极校正的目的是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。,4.2.2 电极装夹与校正 电极装,1电极的装夹,电极在安装时，一般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。,1电极的装夹 电极在安装时，一般使用通,图4-24 标准套筒形夹具,图4-24 标准套筒形夹具,图4-25 钻夹头夹具,图4-25 钻夹头夹具,图4-26 螺纹夹头夹具,图4-26 螺纹夹头夹具,镶拼式电极的装夹比较复杂，一般先用连接板将几块电极拼接成所需的整体，然后再用机械方法固定也可用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂粘合,在拼接时各结合面需平整密合，然后再将连接板连同电极一起装夹在电极柄上,。,镶拼式电极的装夹比较复杂，一般先用连接板将几块电极拼接成所需,当电极采用石墨材料时，应注意以下几点：,(1) 由于石墨较脆，故不宜攻螺孔，因此可用螺栓或压板将电极固定于连接板上。石墨电极的装夹如图4-28所示。,当电极采用石墨材料时，应注意以下几点：,(2) 不论是整体的或拼合的电极，都应使石墨压制时的施压方向与电火花加工时的进给方向垂直。,(2) 不论是整体的或拼合的电极，都应使石墨压制时的施压方向,2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。,2电极的校正 电极装夹好后，必须进,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，如图4-31所示。,(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，如图4-32所示。,电极装夹到主轴上后，必须进行校正，一般的校正方法有：,根据电极的侧基准面，采用千分表找正电极的垂直度，,根据电极的侧基准面，采用千分表找正电极的垂直度，,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,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,图4-33 电极装夹系统,图4-33 电极装夹系统,图4-34 定位板直接与电极连接,图4-34 定位板直接与电极连接,图4-35 定位板与电极夹相连,图4-35 定位板与电极夹相连,图4-36 方形电极夹,图4-36 方形电极夹,图4-37 方形电极柄,图4-37 方形电极柄,图4-38 圆形电极夹结构,图4-38 圆形电极夹结构,图4-39 标准电极夹,图4-39 标准电极夹,4.2.3 电极的定位,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,做好电极的精确定位主要有三方面内容:,4.2.3 电极的定位电极的装夹与校正工件的装夹与校正电极,电火花加工工件的装夹与机械切削机床相似，但由于电火花加工中的作用力很小，因此工件更容易装夹。,在实际生产中，工件常用,压板,、,磁性吸盘,、,平口钳,等来固定在机床工作台上，,多数用百分表来校正，使工件的基准面分别与机床的X、Y轴平行,工件的装夹与校正,电火花加工工件的装夹与机械切削机床相,压板,磁性吸盘,压板磁性吸盘,电极相对于工件定位是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。习惯上将电极相对于工件的定位过程称为找正。,电极相对于工件定位是指将已安装校正好,电火花加工工艺及实例课件,电极相对于工件定位是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。习惯上将电极相对于工件的定位过程称为找正。电极找正与其他数控机床的定位方法大致形似，读者可以借鉴参考。,目前生产的大多数电火花机床都有接触感知功能，通过接触感知功能能较精确地实现电极相对工件的定位。在第二章介绍ISO代码的时候曾经举例说明电极如何定位于工件上一特定点，在这里仍然以工件的分中方法为例说明接触感知功能找正的具体方法。,利用数控电火花成型机床的MDI功能手动操作实现电极定位于型腔的中心，具体方法如下(如图4-42所示)：,电极相对于工件定位是指将已安装校正好的电极对准工件上的加,电火花加工工艺及实例课件,(1) 将工件型腔、电极表面的毛刺去除干净，手动移动电极到型腔的中间，执行如下指令：,G80 X；,G92 G54 X0；/一般机床将G54 工作坐标系作为默认工作坐标系，故G54可省略,M05 G80 X；,M05 G82 X；/移到X方向的中心,G92 X0；,G80 Y；,G92 Y0；,M05 G80 Y；,M05 G82 Y；/移到Y方向的中心,G92 Y0；,(1) 将工件型腔、电极表面的毛刺去除干净，手动移动电极,(2) 通过上述操作，电极找到了型腔的中心。但考虑到实际操作中由于型腔、电极有毛刺等意外因素的影响，应确认找正是否可靠。方法为：在找到型腔中心后，执行如下指令：,G92 G55 X0 Y0；/将目前找到的中心在G55坐标系内的坐标值也设定为X0 Y0,然后再重新执行前面的找正指令，找到中心后，观察G55坐标系内的坐标值。如果与刚才设定的零点相差不多，则认为找正成功；若相差过大，则说明找正有问题，必须接着进行上述步骤，至少保证最后两次找正位置基本重合。,(2) 通过上述操作，电极找到了型腔的中心。但考虑到实际,4.2.4 工件的准备,电火花加工在整个零件的加工中属于最后一道工序或接近最后一道工序，所以在加工前宜认真准备工件,4.2.4 工件的准备 电火花加工在整,1工件的预加工,机械切削的效率比电火花加工的效率高。所以电火花加工前，尽可能用机械加工的方法去除大部分加工余料，即预加工,1工件的预加工 机械切削的效率比电火,图4-43 预加工示意图,图4-43 预加工示意图,预加工可以节省电火花粗加工时间，提高总的生产效率，但预加工时要注意：,预加工可以节省电火花粗加工时间,(1) 所留余量要合适，尽量做到余量均匀，否则会影响型腔表面粗糙度和电极不均匀的损耗，破坏型腔的仿型精度。,(2) 对一些形状复杂的型腔，顶加工比较困难，可直接进行电火花加工。,(3) 在缺少通用夹具的情况下，用常规夹具在预加工中需要将工件多次装夹。,(4) 预加工后使用的电极上可能有铣削等机加工痕迹(如图4-44所示)，如用这种电极精加工则可能影响到工件的表面粗糙度。,(5) 预加工过的工件进行电火花加工时，在起始阶段加工稳定性可能存在问题。,(1) 所留余量要合适，尽量做到余量均匀，否则会影响型腔,图4-44 预加工后工件表面,图4-44 预加工后工件表面,2热处理,工件在预加工后，便可以进行淬火、回火等热处理，即热处理工序尽量安排在电火花加工前面，因为这样可避免热处理变形对电火花加工尺寸精度、型腔形状等的影响。,2热处理 工件在预加工,处理安排在电火花加工前也有其缺点，如电火花加工将淬火表层加工掉一部分，影响了热处理的质量和效果。所以有些型腔模安排在热处理前进行电火花加工，这样型腔加工后钳工抛光容易，并且淬火时的淬透性也较好。,处理安排在电火花加工前也有其,3其他工序,工件在电火花加工前还必须除锈去磁，否则在加工中工件吸附铁屑，很容易引起拉弧烧伤。,3其他工序工件在电火花加工前还必须除锈去磁，否则在加工,4.2.5 电蚀产物的排除,电火花加工中电蚀产物不能及时排除，则会对加工产生巨大的影响。,电极冲油,工件冲油,工件抽油,开排气孔,抬刀,电极的摇动或平动,4.2.5 电蚀产物的排除 电火,电极上开小孔，并强迫冲油是型腔电加工最常用的方法之一。,冲油小孔直径一般为0.52 mm左右，可以根据需要开一个或几个小孔,电极冲油,电极上开小孔，并强迫冲油是型腔电加工最,电火花加工工艺及实例课件,工件冲油是穿孔电加工最常用的方法之一。由于穿孔加工大多在工件上开有预孔，因而具有冲油的条件。型腔加工时如果允许工件加工部位开孔，则也可采用此法。,工件冲油,工件冲油是穿孔电加工最常用的方法之一,电火花加工工艺及实例课件,工件抽油常用于穿孔加工。由于加工的蚀除物不经过加工区，因而加工斜度很小。抽油时要使放电时产生的气体(大多是易燃气体)及时排放，不能积聚在加工区，否则会引起“放炮”。“,工件抽油,工件抽油常用于穿孔加工。由于加工的蚀除,电火花加工工艺及实例课件,冲油和抽油对电极损耗有影响(如图4-48所示)，尤其是对排屑条件比较敏感的紫铜电极的损耗影响更明显，所以排屑较好时则不用冲、抽油。,图4-48 电极冲、抽油对电极损耗的影响,冲油和抽油对电极损耗有影响(如图4-48所示)，尤其是对,大型型腔加工时经常在电极上开排气孔。该方法工艺简单，虽然排屑效果不如冲油，但对电极损耗影响较小。开排气孔在粗加工时比较有效，精加工时需采用其他排屑办法。,开排气孔,大型型腔加工时经常在电极上开排气孔。该,工具电极在加工中边加工边抬刀是最常用的排屑方法之一。通过抬刀，电极与工件间的间隙加大，液体流动加快，有助于电蚀产物的快速排除,。,抬刀,工具电极在加工中边加工边抬刀是最常用,抬刀有两种情况：一种是定时的周期抬刀，目前绝大部分电火花机床具备此功能。另一种是自适应抬刀，可以根据加工的状态自动调节进给的时间和抬起的时间(即抬起高度)，使加工正好一直处于正常状态。自适应抬刀与自适应冲油一样，在加工出现不正常时才抬刀，正常加工时则不抬刀。显然，自适应抬刀对提高加工效率有益，减少了不必要的抬刀。,抬刀有两种情况：一种是定时的周期抬刀，目前绝大部分电火花,电火花加工中电极的平动或摇动加工从客观上改善了排屑条件。排屑的效果与电极平动或摇动的速度有关。,电极的摇动或平动,电火花加工中电极的平动或摇动加工从客观,4.3 加工规准转换及加工实例,4.3 加工规准转换及加工实例,4.3.1 加工规准转换,掌握加工余量,粗糙度逐级逼近,尺寸控制,损耗控制,4.3.1 加工规准转换掌握加工余量粗糙度逐级逼近尺寸控制,1掌握加工余量,这是提高加工质量和缩短加工时间的最重要环节。一般来说，分配加工余量要做到事先心中有数，在加工过程中只进行微小的调整。,1掌握加工余量 这是提高加工质量和,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(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。若加工余量太小，则最后粗糙度加工不出或者工件达不到规定的尺寸。,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,表4-2 表面粗糙度与最小加工余量的关系,表4-2 表面粗糙度与最小加工余量的关系,2粗糙度逐级逼近,电规准转换的另一个要点是使粗糙度逐级逼近，非常忌讳粗糙度转换过大，尤其是要防止在损耗明显增大的情况下又使粗糙度差别很大。这样电极损耗的痕迹会直接反映在电极表面上，使最后加工粗糙度变差。,2粗糙度逐级逼近 电规准转换的另一,粗糙度逐级逼近是降低粗糙度的一种经济有效的方法，否则将使加工质量变差，效率变低。低损耗加工时粗糙度转换可以大一些。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。,粗糙度逐级逼近是降低粗糙度的一种经济有效的方法，否则将使,3尺寸控制,加工尺寸控制也是规准转换时应予充分注意的问题之一。,h,X,Y,3尺寸控制 加工尺寸控制也是规准转换,因此在一般情况下深度方向都加工至稍微超过规定尺寸，然后在加工完之后，再将上平面磨去一部分。,近年来新发展研制的数控机床，有的具有加工深度的显示，比较高级的机床其显示的深度还自动地扣除了放电间隙和电极损耗量。,因此在一般情况下深度方向都加工至稍微超过规定尺寸，然后在,4损耗控制,在理想的情况下，当然最好是在任何粗糙度时都用低损耗规准加工，这样加工质量比较容易控制，但这并不是在所有情况下都能够办到的。同时由于低损耗加工的效率比有损耗加工要低，故对于某些要求并不太高而加工余量又很大的工件，其电极损耗的工艺要求可以低一些。有的加工，由于工艺条件或者其他因素，其电极损耗很难控制，因此要采取相应的措施才能完成一定要求的放电加工。,4损耗控制 在理想的情况下，当然最好,在加工中，为了有目的地控制电极损耗，应先了解如下内容：,(1) 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。,(2) 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3.2m，但通常只能在6.3 m左右。,(3) 若用石墨作电极且加工零件的表面粗糙度Ra3.2 m，则电极损耗约在15%50%之间。,(4) 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。,(1) 如果用石墨电极作粗加工时，电极损耗一般可以达,(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30 A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3.2 m左右。,(7) 紫铜电极的角损耗比石墨电极更大。,(5) 紫铜电极粗加工的电极损耗量也可以低于1%，但加工电,了解上述情况后，在规准转换时控制损耗就比较有把握了。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。,了解上述情况后，在规准转换时控制损耗就比较有把握了。电规,石墨电极低损耗加工粗糙度Ra一般达到6.3 m左右，转向有损耗加工时其加工余量一般控制在0.20 mm以下，这样就可以使总的电极损耗量小于0.20 mm。当然形状不同，加工工艺条件不同，低损耗规准的要求也不一样。例如，形状简单的型腔的低损耗规准与窄槽等的低损耗规准就不一样，转换规准时机也不一样，前者Ton/Ip值可以小一些，后者则要大一些；前者在损耗值允许时，可以在粗糙度较大的情况下转换为有损耗加工，后者则为了保证成型精度，应当尽可能用低损耗规准加工到较小的粗糙度。,石墨电极低损耗加工粗糙度Ra一般达到6.3 m左右，转,4.3.2 加工实例,4.3.2 加工实例,例4.2 一个电极的精加工(本实例所用机床为Sodick A3R，其控制电源为Excellence XI)。,加工条件：,1. 电极/工件材料：Cu/St(45钢),2. 加工表面粗糙度：Rmax6 m,3. 电极减寸量(即减小量)：0.3 mm/单侧,4. 加工深度：5.00.01,5. 加工位置：工件中心,单电极加工时的加工条件及加工图形如图4-50所示。,电火花加工工艺及实例课件,10,5,105,9.4,9.4,a=A-Kb,a=10-2x0.3,9.49.4a=A-Kba=10-2x0.3,图4-50 单电极加工时的加工条件及加工图形,图4-50 单电极加工时的加工条件及加工图形,G01,C170,LN002 STEPl0,M04;,Z330-H000,G01C170LN002 STEPl0M04;Z330-H0,G01 C140 LN002 STEP134 Z156-H000,M04;,G01 C140 LN002 STEP134 Z156-H0,G01 C220 LN002 STEP196 Z096-H000 M04;,G01 C210 LN002 STEP224 Z066-H000 M04;,G01 C300 LN002 STEP280 Z020-H000 M04;,G01 C320 LN002 STEP256 Z040-H000 M04;,M02;,G01 C220 LN002 STEP196 Z096-H0,程序分析：,(1),本程序为Sodick A3R机床的程序，在加工前根据具体的加工要素(如加工工件的材料、电极材料、加工要求达到的表面粗糙度、采用的电极个数等)在该机床的操作说明书上选用合适的加工条件。本加工选用的加工条件如表4-3所示。,程序分析：(1) 本程序为Sodick A3R机床的程序，在,表4-3 加工条件表,表4-3 加工条件表,(2) 由表4-3所示的加工条件表可以看出：加工中峰值电流(IP)、脉冲宽度(ON)逐渐减小，加工深度逐渐加深，摇动的步距逐渐加大。即加工中首先是采用粗加工规准进行加工，然后慢慢采用精加工规准进行精修，最后得到理想的加工效果。,(2) 由表4-3所示的加工条件表可以看出：加工中峰值电,(3) 最后采用的加工条件为C300，摇动量为280 m，高度方向上电极距离工件底部的余量为20m。由此分析可知，在该加工条件下机床的单边放电间隙为20m。,(3) 最后采用的加工条件为C300，摇动量为280 m，,例4.3 两个电极的精、 粗加工(本实例所用机床为SodickA3R，其控制电源为Excellence XI)。,加工条件：,1. 电极/工件材料：Cu/St(45钢),2. 加工表面粗糙度：Rmax7 m,3. 粗加工电极减寸量(即减小量)：0.3 mm/单侧,精加工电极减寸量：0.1 mm/单侧,4. 加工深度：5.00.01,5. 加工位置：工件中心,精、粗加工两个电极时的加工条件及加工图形如图4-51所示，加工条件表如表4-4所示。,例4.3 两个电极的精、 粗加工(本实例所用机床为So,10,5,105,9.4,9.4,a=A-Kb,a=10-2x0.3,=9.4,a=10-2x0.1,=9.8,9.8,9.8,9.49.4a=A-Kba=10-2x0.39.89.8,表4-4 加 工 条 件 表,表4-4 加 工 条 件 表,粗加工程序：,H0000=+00005000;,G00 G90 G54XYZl.0;,G24;,G01 C170 LN002 STEP0l0 Z330-H000 M04;,G01 C140 LN002 STEP140 Z180-H000 M04;,G01 C220 LN002 STEP200 Z120-H000 M04;,M02;,粗加工程序：,精加工程序读者可以参照上面的程序自己编写，精加工的加工条件为C120、C210、C320、C310。,精加工程序读者可以参照上面的程序自己编写，精加工的加工条件为,例4.4 图4-52(a)所示注射模镶块，材料为40Cr，硬度为3840HRC，加工表面粗糙度Ra为0.8 m，要求型腔侧面棱角清晰，圆角半径R0.25 mm。,例4.4 图4-52(a)所示注射模镶块，材料为40C,电火花加工工艺及实例课件,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(R0.3 mm)，其平动量应小，取0.25 mm。,1) 方法选择 选用单电极平动法进行电火花成型加工，,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,2) 工具电极(1) 电极材料选用锻造过的紫铜，以保证电, 电极水平尺寸单边缩放量取b0.25 mm，根据相关计算式可知，平动量0=0.25-精0.25 mm。, 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。, 电极水平尺寸单边缩放量取b0.25 mm，根据相关计算,电火花加工工艺及实例课件,图4-52 注射模镶块加工,图4-52 注射模镶块加工,(3) 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：,(3) 电极制造 电极可以用机械加工的方法制造，, 备料；, 刨削上下面；, 画线；, 加工M88的螺孔；, 按水平尺寸用线切割加工；, 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；, 钳工修整。, 备料；,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,(4) 镶块坯料加工。, 按尺寸需要备料；, 刨削六面体；, 热处理(调质)达3840HRC；, 磨削镶块六个面。,(4) 镶块坯料加工。 按尺寸需要备料；,(5) 电极与镶块的装夹与定位, 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。,(5) 电极与镶块的装夹与定位,电火花加工工艺及实例课件, 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。, 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。,(6) 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4-5所示,。, 镶块一般用平口钳夹紧，并校正其X、Y轴，使其与工作台,电火花加工工艺及实例课件,电火花加工工艺及实例课件,表4-5 电规准转换与平动量分配,表4-5 电规准转换与平动量分配,4.4 电火花加工中应注意的一些问题,1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。,4.4 电火花加工中应注意的一些问题1加工精度问题,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。,影响“仿形”精度的因素有：,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。,影响尺寸精度的因素有：,(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。,(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,2表面粗糙度问题,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。,2表面粗糙度问题电火花加工型腔模，有时型腔表面会出现尺寸,(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,。,(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,3影响模具表面质量的“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：,3影响模具表面质量的“波纹”问题 用,(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(包括疏松性剥落、压层不均匀性剥落、热疲劳破坏剥落、机械性破坏剥落)，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”,。,(1) 电极材料的影响。如在用石墨做电极时，由于石,(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。,(2) 中、粗加工电极损耗大。由于粗加工后电极表面粗糙度,(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，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。,(4) 电极运动方式的影响。“波纹”的产生并不是平动加工引起,“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”。,“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,习题,1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,习题1有关单工具电极直接成型法的叙述中，不正确的是(,3有一孔形状及尺寸如图4-53所示，请设计电火花加工此孔的电极尺寸。已知电火花机床精加工的单边放电间隙为0.03 mm。,图4-53 题3图,3有一孔形状及尺寸如图4-53所示，请设计电火花加工此,