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1、4.1.5 型腔模电火花加工,型腔多为三维曲面， 4.1.5.1 工艺特点与工艺方法 1. 工艺特点 （1）要求电极损耗小，以保证成形精度； （2）要求加工速度快； （3）侧面修光宜用精加工电极或平动头。,汽车轮毂压铸模,2. 工艺方法及其选择,1）单电极直接加工法 用于小截面型腔加工，形状简单，精度不高 2）单电极平动加工法 粗加工基本成形后，平动（粗中精） 特点：一个电极，一次定位， 精度：深100，误差0.1 电源：晶体管，可控硅 3）单电极加工电极修正平动加工,单电极加工法,4）多电极法 电极需有定位基准，以保证重复定位精度 用于无平动头，因电极损耗不能保证工件尺寸精度的情况下 特点：
2、多个电极，多次定位 电源：各类均可 5）分解电极法 用于复杂型腔加工 6）棒状电极数控加工,多电极加工法,4.1.5.2 型腔模电极设计与制造,1. 电极材料 石墨 型号：KS-25，DS-52 W，GS450，GS 800， 紫铜 大Ton，低Ip，Toff不应太大，不冲油 Cu-W、Ag-W,2. 电极设计,（1）结构形式 整体式 用固定板，连接方式（图）； 无固定板，小、简单电极； 组合式；镶拼式（机械紧固，粘接用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂）；分解式 （2）电极尺寸 水平尺寸 垂直方向尺寸 补偿尺寸（预加损耗量）H(-)=(1+)H(-) 电极总高度,a）整体式； b）组合式 ； c）镶
3、拼式,电极的结构形式,（3）排气孔与冲液孔 直径11.5；孔距2040；错开布排。 冲液孔位置 不易排屑的拐角、窄缝处（原则：不留死区） 排气孔位置 面积大处，端部凹入处 自然排屑 粗加工有效,3. 电极制造,制造方法 切削；压力振动（对石墨）；液压放电（对紫铜）；电铸（对紫铜） 工艺过程 石墨电极 拼合要注意方向性：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。,石墨电极的方向性与拼合法,4.1.5.3 型腔模电火花成形加工工艺,1. 加工前的准备 工艺方法，电极，工件坯料等 2. 电极的装夹与校正 操作要点 指大电极 小电极用电极夹具 1）按电极侧面校正 千分表 2）以电极（或固定
4、板）的上平面作辅助基准校正（千分表） 3）按电极端面火花放电校正（不提倡？）,1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,带垂直和水平转角 调节装置的夹头,3. 工件的装夹与定位（图） 1）十字线法定位 2）定位板定位 3）块规角尺定位 4）数控 4. 电规准的选择与转换 1）电规准的选择 粗 中 精 2）电规准的转换 粗（留余量1）中（修平凹坑，3Rmax）精（2Rmax）修光侧面,【补充】生产技术安全,1. 电气安全 1）电源、油箱外壳要接地，防触电，抗干扰，清除静电； 2）加工中禁用手接触金属物。调整冲
5、液装置须停机。工作箱内不要放置杂物、工具，以防意外短路； 3）电源进线加装稳压及滤波环节，以提高抗干扰能力，减少对外电磁污染。,2. 防火 1）机床所处场地设置防火隔离层，厂房耐火等级不低于2级； 2）划定禁火区，防止动用明火，慎用非明火加温装置，控制意外点火因素； 配备灭火器材（油着火，应用干粉灭火器，沙土等，不能用水及泡沫灭火器） 3）工作液中不得掺入汽油； 4）严格控制加工液面高出工件加工面50100mm以上，未放足工作液时,禁止放电； 5）严格控制工作液温度，增加冷却装置。,3. 通风净化 有害气体有：CO、丙烯醛、低碳氢氧化物、氰化氢 局部吸（排）气,4.2 电火花线切割加工,4.2
6、.1 电火花线切割加工原理和特点 （钢丝锯木板，或电热丝切割泡沫塑料/冰块） 4.2.1.1 基本原理 利用一根运动着的金属丝作为工具电极，在金属丝与工件之间通以脉冲电流，使之产生放电蚀除而进行切割加工 与电火花成形/穿孔加工的不同点：电极丝（0.020.30，损耗小）代替专用电极，穿过工件且不断移动。,高速走丝“疏松接触式”放电过程与电火花成形/穿孔加工理论有所不同： 电极丝高速运动，在一次脉冲宽度内，可能有多次多种形式的状态转换。如：开路正常火花放电，开路短路，正常火花放电短路； 没有稳定的拉弧现象； 在开路状态下仍有明显的极间电流，由于乳化液的电阻率不大（0.55kcm，比煤油和去离子水
7、低得多），有电化学反应。,4.2.1.2 电火花线切割加工的特点,1）不需制造复杂形状的成形电极，形状由程序控制工作台移动获得。 2）工件材料被蚀除量很少，边角余料可以利用。 3）能方便地加工各种复杂形状，包括微槽、窄缝，切缝宽度可小到0.04，圆角R0.02。即使形状很复杂，其加工速度不变，加工费用也不甚高。 4）电极损耗小。低速走丝机的电极丝只使用一次，电极损耗对加工精度影响更小。 5）加工过程中，一般不转换加工规准，不会起火。 6）自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低（0.002元/mm2）。 7）主要用于平面形状（直母线曲面），有些机床也可加工锥面。切割锥度件时，凸、凹模同时加工
8、,低速走丝机的放电特点： Ton小（ns），Ip大（粗加工时达80500A），工作液用电阻率可控的去离子水（很少用煤油）； 面积效应（工件厚度和电极丝直径的影响）非常显著。,4.2.2 电火花线切割机床,4.2.2.1 电火花线切割机床分类 1. 按控制方式分类 1）靠模仿形电火花线切割机床 需制作靠模 2）光电跟踪电火花线切割机床 可加工任意复杂曲线图形的工件，需画放大跟踪图（放在跟踪台上），控制精度不高 3）数字程序控制电火花线切割机床 无编程功能 4）微机数控电火花线切割机床 可自动编程，绘图，CRT显示,2. 按机床精度分 普通型；精密型 机床精度见GB7926-87 3. 按机床功能
9、分 大型；专用型等 高速走丝；低速走丝； 中速,（低速机上）双丝线切割 先粗后细，自动切换,中速走丝 低速走丝的性能，高速走丝的成本,性能比较（引自上海特略精密数控机床有限公司产品广告，2013）,4.2.2.2 电火花线切割机床的组成,1. 机床主机 1）床身 2）坐标工作台 丝杠、螺母间隙 3）运丝机构 丝架 斜度切割 4）工作液循环系统 组成：泵，液箱，过滤器，管道，控制阀等,对工作液（一般不用油）的要求： 介电能力适中，过低不产生火花，过高击穿能耗大； 冷却功能； 洗涤功能 排屑，渗透性； 润滑性 阻尼性； 灭弧，消电离； 防锈，防腐； 无害，无污染； 价廉，使用寿命长。,5）机床控制
10、电路的控制内容及控制功能 走丝控制 正、反向，调速，断丝保护，电机制动 走丝换向控制 停加工脉冲电源，停计算机运算 工作台控制方式的选择 自动，手动，点动 限位控制；照明控制；其它控制 工作液泵的启动、停止；自动绕丝，垂直检查等 6）夹具 桥式，弱磁力，人工分度夹具 7）附件 绕丝装置，手动紧丝工具，垂直检具，绘图划针，张力计,2. 脉冲电源（框图）,晶体管脉冲电源与成形机同，但功率小，频率高（适用于正极性加工），,分类： 按电源功率放大级分：晶体管控制RC式；晶体管式；VMOS管式 按输出脉冲波形分：,3. 数字程序控制系统 运算器，控制器，译码器，输入回路，输出回路 功率放大级，驱动电源，
11、电阻板，显示器,4.2.2.3 数字程序控制原理,1. 逐点比较法 斜线 圆弧,2. 偏差计算 1）斜线 实质是角度比较 tan=ye/xe tann=yn/xn tanntan= yn/xnye/xe=（xeynyexn）/xnxe 规定|xnxe|0 F= xeynxnye F0， x F0， y,2）圆弧 实质是半径比较 F=x2+y2R2 F0，在圆弧外（上）， x F0，在圆弧内， y,3. 加工长度控制（终点判断）,计数长度J（投影长度） 累计总和 计数方向G 正确选择（象限区间）： 1）斜线 2）圆弧 优弧，劣弧,4.2.2.4 程序编制,将人们的意图用机器所能接受的 “语言”编
12、排好“命令”告诉控制台。 1. 程序格式,“3B”指令（已有扩充的“4B”、“5B”指令）：B x B y B J G Z,B x B y B J G Z 1）“B”为分隔符 2）圆弧：原点为圆心，x、y为起点坐标；斜线：原点为起点，x、y为终点坐标 3）单位m，x或y为0时，可不写；J写足6位 4）坐标轴方向不变，原点随线走 5）规定直线（平行于坐标轴）x、y坐标可不填，直接由J、G、Z控制即可 6）Z有12种：L1L4（分别含x轴，y轴，x轴，y轴），SR1 SR4，NR1NR4（起点在轴上看方向）,2. 纸带编码 纸带： 5单位 I1，I2，I3，I4，I5(补奇孔) ，+I0(同步孔)
13、 代码,3. 加工程序编制 计算相应数据 影响精度的因素有 设备精度、计算误差等 补偿 电极丝直径，放电间隙 考虑补偿量 连续曲线 几何计算 公差 取中值 选择起始点和方向 起始点一般选交叉点或粗糙度大处；方向要考虑工件自重的作用,编程6步骤： 1）图形分析； 2）点坐标计算； 3）编程序； 4）检验程序； 5）纸带穿孔； 6）穿孔检验,ISO代码数控程序编制 ISO代码为国际标准化机构制定的用于数控的一种标准代码，与数控车、数控铣ISO代码一致，采用8单位补编码。 1程序格式 一个完整的加工程序由程序名、若干个程序段和程序结束指令组成。其格式如下： 其中，N：顺序号字，位于程序段之首。 G：
14、准备功能字，用于建立机床或控制系统工作方式的一种命令。 X、Y：尺寸字，主要用来指令电极丝运动到达的坐标位置。 M：辅助功能字。用来指令机床辅助装置的接通和断开。,N_ G_ X_ Y_ M,2ISO代码及编程 DK7625机床常用G功能和M功能指令见表2-3。,注： 表内 00 组为非模态指令，只在本程序段内有效。其他组为模态指令，一次指定后持续有效， 直到碰到本组其他代码。 标有* 的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。,4.2.2.5 间隙补偿和斜度切割的控制原理,1. 间隙补偿的控制原理 2. 切割带斜度工件的控制原理 （1）偏移丝架 用于高速走丝机，锥度较小，仅1.5 （2）双坐标
15、联动装置 用于低速走丝机，最大可达30，一般5,锥度切割,1）坐标系的设定 格式：G92XYIJ； X、Y为电极丝的起始坐标，这就确定了程序原点。I确定零件的厚度，J工作台表面到编程表面的距离，I有正负之分，如图,零件编程表面示意图,3）直线插补 格式：G01XYUVF； X、Y：指定的终点坐标， U、V 斜度切割装置的运动坐标，采用不带小数点的格式，单位m， F在伺服模式下运动 速度由机床给定，不起作用，在常量模式下指定运动速度。 4）圆弧插补 格式：G02(G03)XYIJF； X、Y圆弧的终点坐标，I、J圆心相对于起点的增量坐标。,2）快速定位 格式：G00 X Y X.Y：指定的终点坐
16、标。 例：图中快速从O到A点编程如下： G00 X30000 Y37000,编程规则和方法与数控轮廓铣削基本类似，在此只是对其不同之处进行重点说明。 1) 加工平面设定只可能是XY平面，内部已设定为G17状态，因此G17可不写。程序代码中不可能出现Z坐标值，刀补代码只有G40、G41、G42及Dxx。 2) 在圆弧插补指令中，有关圆心坐标的信息只可用I、J格式，R代码已被用于锥度加工中表示转角半径的信息，而不再是表达圆弧插补的圆弧半径信息。 3) F代码用于指令每分钟的加工进给量(进给速度)。其指令单位为：米制为0.01 mm/min，英制为0.0001 in/min。,4)T代码在此不再表示刀具号，而是用于指令锥度加工中的丝倾斜角度。 5)程序中坐标地址后跟的数值，若不带小数点，则其单位为m，即0.001 mm；若带有小数点，
