数控电火花机床的使用与操作》教学设计课程名称《数控电火花机床的操作》课时安排8任务名称§数控电火花机床传动原理及相关部件介绍，圆形工件的加工任务描述通过学习数控数控电火花机床使用说明及各部件的结构原理，为巩固线切割的 相关知识和技能，结合实际生产，综合练习，提升技能水平教学目标1. 了解数控数控电火花机床各部分的结构、名称及相关原理；2. 正确掌握数控数控电火花机床各部件的操作方法；3. 独立安全规范操作机床，完成数控数控电火花机床的加工流程教学重点1、 电极、工件的安装、调试；2、 对刀、操作界面各参数处理教学难点1、加工中相关加工参数的处理教学方法练习、检测教学资源1、 独立操作机床2、 课件、车间机床及配套工量刃具电加工技术三三14LK114LK21、2、1、2、3、43、4新课2x32x52x22x75＇2x5＇．电火花设备的概述掌握电火花设备的基本结构及操作原理1. 电火花加工的物理本质；2. 电火花加工设备简介1．电火花加工的物理本质2．电火花加工设备各部件简介； 3．电火花加工设备的操作方法介绍；启发式+行为引导法ZNC_350系列数控电火花机床使用说明一、概述电火花加工的物理本质电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时， 极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔 化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。
那么两电极表面的金属材料是如何 被蚀除下来的呢这一过程大致分为以下几个阶段(如图2-1所示)：脉冲电源工具电极(图2-1电火花加工原理(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2-1(a)所示)工具电极 与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大，由于两电极的微观表面是凹 凸不平的，因此在两极间距离最近的A、B处电场强度最大工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中不可避免地含有杂 质及自由电子，它们在强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带正电 的粒子，电场强度越大，带电粒子就越多，最终导致液体介质电离、击 穿，形成放电通道放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子 以及中性粒子组成的由于通道截面很小，通道内因高温热膨胀形成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一个强烈的冲击波向 四周传播在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这就形成了肉眼所能 看到的电火花2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2-1(b)、(c)所示)液体介质被电 离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向 负极，粒子间相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。
通道高 温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材 料开始熔化直至沸腾气化气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆 炸的特性所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象， 并听到轻微的爆炸声3) 电极材料的抛出(如图2-1(d)所示)正负电极间产生的电火花现象，使 放电通道产生高温高压通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨 胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通 道，大部分被抛入到工作液中仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四 溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑4) 极间介质的消电离(如图2-1(e)所示)加工液流入放电间隙，将电蚀产 物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态若电火花放电过程中产生的电蚀产物来 不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热 的工作液高温分解、积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极因此，为了保证 电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物 充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离a)单脉冲放电凹坑 (b)多脉冲放电凹坑图2-2电火花表面局部放大图电火花加工、电火花线切割加工的特点1■共同特点(1) 二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属 的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显着的机 械切削力。
2) 二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似，可以加 工硬质合金等一切导电材料3) 最小角部半径有限制电火花加工中最小角部半径为加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙2■不同特点切割成型的一种工艺方(1)从加工原理来看，电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺 方法(如图2-3(a)所示)在实际中可以加工通孔(穿孔加工)和盲孔械型 加工)(如图2-3(b)、(c)所示)；而线切割加工是利用移动的细金属导线 (铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火花放电， 法，如图2-4所示1/3电极图2-3电;(b)穿孔加工1—工件;2—脉冲电源；「3— 自动进给调节系统；；丿4— 工具；5—工作液；6—过滤器;7—工作液泵(a) 电火花加工产品(b) 线切割加工产品图2-5 电加工产品实例电火花加工机床简介我国国标规定，电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10 表示例如D7132中，D表示电加工成型机床（若该机床为数控电加工机 床，则在D后加K,即DK）； 71表示电火花成型机床；32表示机床工作台 的宽度为320 mm机床型号、规格、分类在中国大陆外，电火花加工机床的型号没有采用统一标准，由各个生产企 业自行确定，如日本沙迪克（Sodick）公司生产的A3R、A10R，瑞士夏米尔 （Charmilles）技术公司的R0B0F0RM20/30/35，台湾乔懋机电工业股份有限 公司的JM322/430，北京阿奇工业电子有限公司的SF100等。
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随 着科学技术的进步，国外已经大批生产三坐标数控电火花机床，以及带有 工具电极库、能按程序自动更换电极的电火花加工中心，我国的大部分电 加工机床厂现在也正开始研制生产三坐标数控电火花加工机床电火花加工机床结构电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液 过滤和循环系统、数控系统等部分组成，如图2-6所示间传感: 自动进给调节主轴头rpri立柱图2-6电火花机床二、机床本体机床本体主要由床身、立柱、主轴头及附件、工作台等部分组成，是用以 实现工件和工具电极的装夹固定和运动的机械系统床身、支柱、坐标工 作台是电火花机床的骨架，起着支承、定位和便于操作的作用因为电火 花加工宏观作用力极小，所以对机械系统的强度无严格要求，但为了避免 变形和保证精度，要求具有必要的刚度主轴头下面装夹的电极是自动调 节系统的执行机构，其质量的好坏将影响到进给系统的灵敏度及加工过程 的稳定性，进而影响工件的加工精度机床主轴头和工作台常有一些附件，如可调节工具电极角度的夹头、平动 头、油杯等。
本节主要介绍平动头电火花加工时粗加工的电火花放电间隙比中加工的放电间隙要大，而中加 工的电火花放电间隙比精加工的放电间隙又要大一些当用一个电极进行 粗加工时，将工件的大部分余量蚀除掉后，其底面和侧壁四周的表面粗糙 度很差，为了将其修光，就得转换规准逐挡进行修整但由于中、精加工 规准的放电间隙比粗加工规准的放电间隙小，若不采取措施则四周侧壁就 无法修光了平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的平动头是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件当 用单电极加工型腔时，使用平动头可以补偿上一个加工规准和下一个加工 规准之间的放电间隙差平动头的动作原理是：利用偏心机构将伺服电机的旋转运动通过平动轨迹 保持机构转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面 小圆周运动，许多小圆的外包络线面积就形成加工横截面积，如图2-7所 示，其中每个质点运动轨迹的半径就称为平动量，其大小可以由零逐渐调 大，以补偿粗、中、精加工的电火花放电间隙&之差，从而达到修光型腔 的目的具体平动头的结构及原理可以参考其他书籍目前，机床上安装的平动头有机械式平动头和数控平动头，其外形如图2- 8所示。
机械式平动头由于有平动轨迹半径的存在，它无法加工有清角要 求的型腔；而数控平动头可以两轴联动，能加工出清棱、清角的型孔和型 腔电极图2-7平动头扩大间隙原理图(a)机械式平动头 (b)数控平动头图2-8平动头外形般电火花加工工艺相比较，采用平动头电火花加工有如下特点:(1) 可以通过改变轨迹半径来调整电极的作用尺寸，因此尺寸加工不再受 放电间隙的限制2) 用同一尺寸的工具电极，通过轨迹半径的改变，可以实现转换电规准 的修整，即采用一个电极就能由粗至精直接加工出一副型腔3) 在加工过程中，工具电极的轴线与工件的轴线相偏移，除了电极处 于放电区域的部分外，工具电极与工件的间隙都大于放电间隙，实际上减 小了同时放电的面积，这有利于电蚀产物的排除，提高加工稳定性4) 工具电极移动方式的改变，可使加工的表面粗糙度大有改善，特别是 底平面处普通电火花加工机床为了修光侧壁和提高其尺寸精度而添加平动头，使工 具电极轨迹向外可以逐步扩张，即可以平动对数控电火花机床，由于工 作台是数控的，可以实现工件加工轨迹逐步向外扩张，即摇动，故数控电 火花机床不需要平动头具体来说，摇动加工的作用是：(1) 可以精确控制加工尺寸精度。
2) 可以加工出复杂的形状，如螺纹3) 可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度4) 可以加工出清棱、清角的侧壁和底边5) 变全面加工为局部加工，有利于排屑和加工稳定6) 对电极尺寸精度要求不高摇动的轨迹除了可以像平动头的小圆形轨迹外，数控摇动的轨迹还有方 形、菱形、叉形和十字形，且摇动的半径可为mm以内任一数值摇动加工的编程代码各公司均自己规定以汉川机床厂和日本沙迪克公司 为例，摇动加工的指令代码如下(参见表2-3)：LN x x x STEP XXXX」摇动幅度半筍的大小,4位数n单位为 I—摇动幅度其后为位数摇动半径)— 0-5：摇动轨迹形犬0〜2：摇动运动勺所在平面0〜2：摇动工的伺方式一、加工图样1L一 20±0.1 ~技术要求:1、零件加工表面上，不应有划痕、擦伤寺损伤零件表面的缺陷2、未汪线性尺寸公差应符合GB/T1804-2000的要求日 期签 字练习 编号XTJSXY — 02制图审核练习 项目零件图标准湘潭技师学院比例1 : 1材料：不锈钢数量重量：。