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1、项目五 学会特种加工设备的使用,5. 1学会半圆槽组合零件电火花成型加工设备的使用 5.2学会电火花线切割加工设备的使用,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,5.1.1半圆槽组合零件电火花成型加工工序卡片(见表5.1.1) 5.1.2半圆槽组合零件电火花成型加工的准备工作 2.电火花成型机床结构型号选取 (1)电火花成型加工的工艺范围 电火花成型加工是通过工具电极相对于工件做进给运动，将工件电极的形状和尺寸复制到工件上，从而加工出所需要的零件。电火花成型加工包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,电火花型腔加工
2、主要用于加工各类热锻模、压铸模、挤压模、塑料模和胶术膜的型腔。电火花穿孔加工主要用于型孔(圆孔、方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、螺旋孔)、小孔和微孔的加工。近年来，为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、孔的长径比大、排屑困难等问题，人们开发出了高速小孔加工，并取得了良好的社会经济效益。 (2)电火花加工机床的分类、型号编制 按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类:利用成型工具电极，相对工件做简单进给运动的电火花成型加工;利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸做轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工;,上一页,下一页,返回,5. 1学
3、会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共扼回转加工;小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。见表5. 1. 2，我国机械行业标准规定电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10表示。 (3)电火花成型加工机床型号选取 根据工件的材料和形状精度要求，传统加工方法已无法完成加工，必须选用电火花成型机床，根据工件外形尺寸为60 mm X 40mm X 30 mm(长x宽x高)，常见的DK7130型电火花成型机床便能满足要求，其主要技术参数见表5. 1. 3 。
4、,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,电火花成型加工机床由于功能的差异，导致其在布局和外观上有很大的不同，但其基本组成是一样的，都由脉冲电源、数控装置、工作液循环系统、伺服进给系统、基础部件等组成，如图5.1.1所示。 (4)电火花加工定义及原理 电火花加工(Electrical Discharge Machining，简称EDM)是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电产生的电蚀作用蚀除导电工件材料的特种加工方法，又称其为放电(电蚀)加工。 电火花加工是利用工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面
5、质量预定加工要求的加工方法，如图5. 1. 2 ( a)所示。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。工具电极由自动进给调节装置控制向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电，在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，压力也有急剧变化，从而使这一点工件表面局部微量的金属材料立刻熔化甚至汽化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒被工作液带走，在工件表面便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。这过程
6、大致分为以下几个阶段: 极间介质的电离、击穿，形成放电通道见图5. 1.3 (a)。 电极材料的熔化、气化热膨胀见图5. 1. 3 ( b)、图5.1.3 (c)。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,电极材料的抛出见图5.1.3 (d)。 极间介质的消电离见图5. 1. 3 ( e)。 在此过程中，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下以相当高的频率重复上述过程，一边蚀除工件加工余量，一边使工具电极不断地向工件进给，最终加工出所需工件。也就是说，电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成
7、的去除金属的加工方式，如图5.1.2 (b)所示左图为单脉冲放电加工后的局部放大图，图5. 1. 2 ( b)所示右图为多次脉冲放电加工后的局部放大图，这样只要改变工具电极的形状以及与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的形面。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金、钼等，加工过程中工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是黏度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、矿物油、去离子水和乳化液
8、等。 (5)电火花加工特点 电火花属于不接触加工，工具电极和工件之间不直接接触，有一个0.050.3mm的火花放电间隙，有时可能达到0.5mm甚至更大，间隙中充满工作液，加工时通过高压脉冲放电，对工件进行放电腐蚀，无毛刺和刀痕沟纹等缺陷。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,加工过程中没有宏观切削力。火花放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移，无明显机械切削力，利于低刚度工件和微细结构的加工。 以柔克刚，由于电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此，可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以
9、柔克刚”。 可以加工任何难加工的导电材料。 可以加工形状复杂的表面。 可以加工特殊要求的零件。可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,另外，加工时脉冲参数可依据需要调节，可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工，便于实现自动化;电火花加工后的表面呈现的凹坑，有利于储油和降低噪声。但生产效率低于切削加工;放电过程有部分能量消耗在工具电极上，导致电极损耗，影响加工精度;加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除;工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。 3.工具电极、夹具及
10、工件的安装 电火花加工过程主要由三部分组成:电火花加工的准备、电火花加工、检验工作，如图5. 1. 4所示。可以是成型加工也可以是穿孔加工，但它们的加工工艺方法有较大区别。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,(1)电极准备 1)电极材料 理论上任何导电材料都可以做电极，但不同材料电极对电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定都有重要的影响。因此，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。工具电极所选用材料必须导电性能良好、电腐蚀困难、电极损耗小，并具有足够的机械强度、加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等特点。常用的电极材料有紫
11、铜、石墨、黄铜、钢、铸铁等，其性能及应用特点见表5. 1. 4。 2)电极设计 电极设计是电火花加工中的关键技术之一。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,首先应详细分析产品图纸，确定电火花加工位置;然后根据现有设备、材料、拟采用的加工工艺等具体情况确定电极的结构形式;最后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，同时考虑工具电极各部位投人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。如图5. 1. 5所示为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。 电极
12、的结构形式可根据型孔或型腔的尺寸大小、复杂程度及电极的加工工艺性等来确定。常用的电极结构形式有组合电极、整体电极和镶拼式电极。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,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，这将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。为改善排气、排屑条件，大、中型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(见图5. 1. 6)，实际设计中应注意: 为便于排气，常将冲油孔或排气孔上端直径加大见图5. 1 6 (a); 气孔尽量开在蚀除面积较大以及电极端凹入的位置
13、见图5. 1 6 (b); 冲油孔要尽量开在不易排屑的拐角、窄缝处图5.1.6 (c)处不好，图5.1.6 (d) 处较好;,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,排气孔和冲油孔的直径约为平动量的12倍，一般取11.5mm 为便于排气、排屑，常把排气孔、冲油孔的上端孔径加大到58mm;孔距为2040 mm，位置相对错开，以避免加工表面出现“波纹”; 尽可能避免冲油孔在加工后留下柱芯图5.11.6 (f)图5. 1. 6 ( h)处较好，图5.1. 6 (e)处不好; 冲油孔的布置需注意冲油要流畅，不可出现无工作液流经的“死区”。 3)电极的制造 电极的制造方
14、法应根据型孔或型腔的加工精度、电极材料和数量确定，常用的电极制造方法见表5. 1. 5。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,在进行电极制造时，应尽可能将要加工的电极坯料装夹在即将进行电火花加工的装夹系统上，以避免因装卸而产生定位误差。 (2)电极的装夹与校正 电极装夹的目的是将电极安装在机床的主轴头上，电极校正的日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。 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。小型整体式电极多数采用通用夹具直接装
15、夹在机床主轴下端，采用标准套筒、钻夹头装夹(见图5. 1. 7和图5. 1. 8 );对于尺寸较大的电极，常将电极通过螺纹连接直接装夹在夹具上(见图5.1.9)。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,镶拼式电极的装夹较复杂，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(见图5. 1.10); 也可用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂钻合。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。 当电极采用石墨材料时，应注意: 石墨较脆，不宜攻螺纹孔，可用螺栓或压板将电极固定于连接板上，如图5. 1. 11所示。 不论是整体的或拼合的
16、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。如图5. 1. 12(a)所示箭头为石墨压制施压方向，图5. 1. 12 (b)所示拼合不合理，图5. 1. 12 ( c)所示拼合合理。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备的使用,2)电极的校正 电极装夹好，校正后才能加工，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。电极与工件基准面垂直常用球面铰链来实现，工具电极的截面形状与型孔或型腔的定位靠主轴与工具电极安装面相对转动机构来调节，垂直度与水平转角调节正确后，都应用螺钉夹紧(见图5.1.13)。 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(见图5.1.14)。 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(见图5. 1. 15 ) 。,上一页,下一页,返回,5. 1学会半圆槽组合零件电次花成型加工设备
