特种加工技术课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,“,十二五,”,职业教育国家规划教材,特种加工技术,主编：李玉青,第一章 特种加工概述,了解特种加工及其发展趋势；,掌握特种加工的特点及分类；,理解特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响。,学习目标,1.1,特种加工及其发展趋势,从蒸汽机的使用到第二次世界大战，传统的切削加工几乎占据了整个机械加工业。,前苏联科学家拉扎连科夫妇在研究开关触点受电火花放电腐蚀损坏的现象时，发现电火花放电所产生的瞬间高温对金属材料有熔化和气蚀作用，于是产生了一种新的金属加工方法,电火花加工。,“,特种加工（,NTM,，,Non-Traditional Machining,）,”,技术。即利用电能、热能、光能、化学能等，在不产生切削力的情况下，以低于工件硬度的工具去除工件上多余材料，达到,“,以柔克刚,”,的目的。,1.,特种加工的由来,2.特种加工的发展趋势,（1）设备向自动化、柔性化方向发展；,（2）大力开发特种加工领域中的新方法，充分发挥特种加工的优势；,（3）某些特种加工方法的应用会造成环境污染，充分做好防污、治污处理，向绿色加工方向发展。,1.2,特种加工的特点及分类,（1）不是主要依靠机械能，而是采用其他能量（电能、热能、光能、化学能、电化学能等）去除工件上多余材料；与加工对象的力学性能无关，故可加工各种硬、软、脆、耐腐蚀、高熔点、高强度等金属或非金属材料。,（2）非接触加工，即加工时工具与工件不发生直接接触，工具与工件间不存在作用力，故可加工高耐磨、刚性低和弹性工件。,1.特种加工的特点,特种加工无论在加工机理和加工形式上与传统的切削加工有着本质的区别，主要体现在以下几点：,（3）加工时由于工具与工件不发生直接接触，故热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小。可获得较低的表面粗糙度，尺寸稳定性好。,（4）两种或两种以上的不同类型能量可以相互组合，形成新的复合加工，更突出其优越性，综合加工效果明显，且便于推广使用。如电解电火花加工（,ECDM,）、电化学电弧加工（,ECAM,）就是两种特种加工复合而成的新的加工方法。,2.特种加工存在的问题,虽然特种加工已解决了传统切削加工难以解决的许多问题，在提高产品质量、生产效率和经济效益上显示出很大的优越性，但目前仍存在一些问题与不足。,（1）有些特种加工机理（如超声加工、激光加工等）还不十分清楚，其工艺参数的选择、加工过程的稳定性均需进一步提高。,（2）有些特种加工（如电化学加工）在加工过程中会产生有毒的废渣、废气，若排放、处理不当会造成环境污染，影响工人健康。,（3）有些特种加工（如快速成型、等离子弧加工等）加工精度和生产效率有待提高。,（4）有些特种加工（如电火花成型加工、电火花线切割加工等）只能加工导电材料，加工领域有待拓宽。,加工方法,主要能量形式,作用形式,英文缩写,电火花加工,电火花成型加工,电、热能,熔化、汽化,EDM,电火花线切割加工,电、热能,熔化、汽化,WEDM,电化学加工,电解加工,电化学能,阳极溶解,ECM,电铸加工,电化学能,阴极溶解,EFM,涂镀加工,电化学能,阴极溶解,EPM,电解磨削,电化学能、机械能,阳极溶解、机械磨削,ECG,高能束加工,激光束加工,光、热能,熔化、汽化,LBM,电子束加工,电、热能,熔化、汽化,EBM,离子束加工,电、机械能,切蚀,IBM,等离子弧加工,电、热能,熔化、汽化,PAM,物料切蚀加工,超声加工,声、机械能,切蚀,USM,磨料流加工,流体能、机械能,切蚀,AFM,液体喷射加工,流体能、机械能,切蚀,LJC,快速成型加工,光固化法,光、化学能,增加材料,SL,粉末烧结法,光、热能,SLS,叠层实体法,光、机械能,LOM,熔丝堆积法,电、热、机械能,FDM,复合加工,电化学电弧加工,电化学能,熔化、汽化腐蚀,ECAM,电解电火花磨削,电、热能,阳极溶解、熔化、切削,MEEC,电化学腐蚀加工,电化学能、热能,熔化、汽化腐蚀,ECP,超声放电加工,声、热、电能,熔化、切蚀,USEC,复合电解加工,电化学、机械能,切蚀,CECM,复合切削加工,机械、声、磁能,切削,CSMM,其他加工方法,化学铣削加工,化学能,腐蚀,CM,光化学加工,光、化学能,光化学、腐蚀,OCM/OCC,刻蚀加工,化学能,腐蚀,CE,3.,特种加工的分类,第二章 电火花加工技术,理解电火花加工原理基础；,了解电火花加工设备；,掌握电火花加工工艺；,掌握电火花加工方法。,学习目标,2.1,电火花加工原理基础,电火花加工原理及特点,图,2,-1,电火花加工原理图,1,工件,2,进给装置,3,工具电极,4,工作液,5,泵,图,2,-2 加工表面放大图,与传统的金属切削加工相比，电火花加工有如下优点：,（1,）便于加工在传统切削加工中难以加工甚至是无法加工的材料；,(2),便于加工深孔、型腔及复杂形状的工件；因此适宜加工低刚度零件和微细加工；,(3),电极材料不必比工件材料硬；,（4,）直接利用电能、热能作为加工能源，便于实现加工过程的自动化。,电火花加工的特点,（1,）一般只能加工金属等导电材料。,（2,）加工速度较慢，效率低。,（3,）电火花加工中，电极也会损耗，影响加工精度。,（4,）电蚀产物在排除过程中常会引起二次放电，形成加工斜度，进而影响加工精度。,电火花加工也有一定的局限性：,2.2,电火花加工设备,机床型号、规格和分类,：,我国国标规定，电火花加工机床均用D71,加上机床工作台面宽度的,1/10,表示。,例如：,D,71,32,71表示电火花机床；,32表示机床工作台宽度为320mm,D表示电加工机床（若该机 床为数控电加工机床，则在D后面加上K，即DK）；,电火花加工机床结构,2,1,1,床身,2,液压油箱,3,工作液槽,4,主轴头,5,立柱,6,数控电源柜,图,23,电火花机床,电火花机床外观,机床主体,床身与立柱,工作台,主轴头,机床附件,夹头,平动头,1）,保证加工稳定性，维持最佳放电时间。,2,）放电过程中，如发现短路或起弧时，主轴头能迅速抬起使电弧中断。,3,）保证主轴移动的直线性，以满足精密加工的要求。,4,）主轴应有足够的刚性。,5,）主轴应有均匀进给而无爬行现象。,永磁吸盘,油杯,工作介质循环过滤系统,2,1,图,29,工作介质循环过滤系统油路,1,粗过滤器,2,单向阀,3,涡旋泵,4,电机,5,安全阀,6,压力表,7,精过滤器,8,压力调节阀,9,射流抽吸管,10,冲油选择阀,11,快速进油控制阀,12,冲油压力表,13,抽油压力表,210,工作液强迫循环方式,图,211,纸质过滤芯,电火花加工脉冲电源,图,212,脉冲电源系统电路简图,嵌入式系统模糊控制,电源控制,+,工具,-,工件,间隙电压检测,自动进给调节系统,组成,伺服进给系统,作用,有较广的速度调节跟踪范围，以适应粗、半精、精加工的要求,；,有足够的灵敏度和快速性，及时应对间隙变化和调整间隙。这就要求伺服进给系统的惯性、摩擦、放大倍数等尽量小,；,有必要的稳定性，以提高抗干扰能力和避免执行机构的低速爬行现象,；,结构简单、工作可靠,；,比较环节,放大环节,执行环节,测,量环节,间隙,进给速度设定值,图,213,伺服进给系统的基本组成,代码,功 能,代码,功 能,G00,快速移动，定位指令,G81,移动到机床的极限,G01,直线插补,G82,回到当前位置与零点的一半处,G02,顺时针圆弧插补指令,G90,绝对坐标指令,G03,逆时针圆弧插补指令,G91,增量坐标指令,G04,暂停指令,G92,制定坐标原点,G17,XOY,M00,暂停指令,G18,XOZ,M02,程序结束指令,G19,YOZ,M05,忽略接触感知,G20,英制,M08,旋转头开,G21,公制,M09,旋转头关,G40,取消电极补偿,M80,冲油、工作液流动,G41,电极左补偿,M84,接通脉冲电源,G42,电极右补偿,M85,关断脉冲电源,G54,选择工作坐标系,M89,工作液排除,G55,选择工作坐标系,M98,子程序调用,G56,选择工作坐标系,M99,子程序结束,G80,移动轴直到接触感知,电火花加工数控系统,如图,2-15,所示，,ABCD,为矩形工件，,AB,、,BC,边为设计基准，现欲用电火花加工一圆形图案，图案的中心为,O,点，,O,到,AB,边、,BC,边的距离如图中所标。已知圆形电极的直径为,20 mm,，请写出电极定位于,O,点的具体过程。,平动与摇动,摇动,：,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,。,平动,：,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,。,LN STEP ,摇动半径（,m,）,摇动幅度,05,摇动轨迹形状,02,摇动加工所在平面,02,摇动加工伺服方式,摇动加工,数控摇动的伺服方式,自由摇动,锁定,摇动,步进,摇动,摇动轨迹 类型 所在平面,无摇动,自由摇动,000,001,002,003,004,005,010,011,012,013,014,015,020,021,022,023,024,025,步进摇动,100,101,102,103,104,105,110,111,112,113,114,115,120,121,122,123,124,125,锁定摇动,200,201,202,203,204,205,210,211,212,213,214,215,220,221,222,223,224,225,电火花数控摇动类型,数控电火花机床常见的功能,2.3.2,影响加工速度的主要因素,电参数的影响,峰值电流的影响,脉冲间隔对加工速度的影响,脉冲宽度对加工速度的影响,2.3,电火花加工工艺规律,2.3.1 影响材料电蚀量的因素,1.,极性效应对电蚀量的影响,“正极性”接线法,“负极性”接线法,2.,覆盖效应对电蚀量的影响,3,电参数对电蚀量的影响,4,金属材料对电蚀量的影响,5,工作液对电蚀量的影响,峰值电流,150A,峰值电流,80A,峰值电流,40A,峰值电流,20A,脉冲间隔,1200s,脉冲间隔,100s,脉冲间隔,50s,脉冲间隔,20s,图,2,19,脉冲宽度与加工速度的关系,图,2,20,脉冲间隔与加工速度关系,图,2,21,峰值电流与加工速度关系,2.3.2,影响加工速度的主要因素,电极材料和加工极性的影响,排屑条件的影响,加工面积的影响,工件材料的影响,工作液的影响,“,抬刀,”,对加工速度的影响,冲,(,抽,),油压力的影响,非电参数的影响,峰值电流,48A,峰值电流,30A,加工面积与加工速度的关系,自适应抬刀,定时抬刀,抬刀方式对加工速度的影响,2.3.3 影响电极损耗的主要因素,峰值电流的影响,脉冲间隔的影响,脉冲宽度的影响,加工极性的影响,电参数的影响,脉冲宽度与电极相对损耗的关系,脉冲宽度,50s,脉冲宽度,200s,脉冲宽度,1000s,峰值电流与电极损耗的关系,工件,钢,工具,铜,负极性加工,脉冲间隔对电极相对损耗的影响,加工极性对电极损耗的影响,负极性,正极性,2.3.3 影响电极损耗的主要因素,冲油或抽油的影响,电极的形状和尺寸的影响,加工面积的影响,电极材料的影响,非电参数的影响,加工面积对电极损耗的影响,冲油压力对电极损耗的影响,石墨,纯铜,电极加工方式,影响因素,说明,减少点击损耗的措施,脉冲宽度,脉宽越大，损耗越小,脉冲宽度足够大,峰值电流,峰值电流越大，电极损耗越大,减小峰值电流,加工面积,影响不大,大于最小加工面积,极性,影响很大。应根据电源、电参数、工作液、电极材料、工件材料，选择合适的极性,脉宽大时用正极性；脉宽小时用负极性；钢电极用负极性,电极材料,黄铜的电极损耗最大，纯铜、铸铁和钢次之，石墨和铜钨、银钨合金较小,石墨适宜做粗加工电极；纯铜适宜做精加工电极,工件材料,硬质合金工件的电极损耗比铜工件大,采用高压脉冲或水做工作液,工作液,水和水溶液比煤油容易实现低损耗加工,在许可条件下，最好不采用强迫冲（抽）油,排屑条件和二次放电,在损耗较小加工时，排屑条件越好则损耗越大；在损耗较大的参数加工时，二次放电会使损耗增加,影响电极损耗的因素,2.3.4 影响加工精度的主要因素,加工斜度,放电间隙,d,a,d,其中：,d,为单边起始放电间隙；,a,为单边放电蚀除量；,d,为电极单边损耗量。,工具电极的损耗,2.3.5 影响表面质量的因素,1.,影响表面粗糙度的主要因素,电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能，如耐磨性、配合性质、接触刚度、疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速、高压条件下工作的模具和零件，其表面粗糙度往往决定其使用性能和使用寿命。,电火花加工工件表面的凹坑大小与单个脉冲放电能量有关，单个脉冲能量越大，则凹坑越大。若把粗糙度值大小简单地看成与电蚀凹坑的深度成正比，则电火花加工表面粗糙度随单个脉冲能量的增加而增大。,2.3.5 影响表面质量的因素,2.,电火花加工表面变化层和机械性能,电火花加工表面,熔化层,热影响层,基体金属,疲劳性能,力学性能,显微硬度及耐磨性,表面变化层,残余应力,2.3.6 加工稳定性和电参数的选择,电火花加工稳定性,电参数与加工稳定性,电极进给速度,蚀除物的排出情况,电极材料与工件材料,极性,加工形状,注：表示影响较小，表示降低或减小，表示增大。,常用参数对,电火花加工,工艺的影响,2.4,电火花加工工艺,图,235,电火花加工步骤,电极材料,电加工性能,机械加工性能,说明,稳定性,电极损耗,钢,较差,中等,好,在选择电参数时注意加工稳定性,铸铁,一般,中等,好,加工冷冲模时常用的电极材料,黄铜,好,大,较好,电极损耗太大,紫铜,好,较大,较差,机械加工性好，易成形；电加工稳定性好，不易产生烧弧。但磨削困难,石墨,较好,小,较好,极易成形；密度小，易于大型电极的制作；成本低仅为纯铜电极的,铜钨合金,好,小,较好,价格贵，在深孔、直壁孔、硬质合金模具加工中使用,银钨合金,好,小,较好,价格贵，一般少用,2.4.1,电火花加工准备工作,1.,电极准备,2.,电极设计,加工电极,实线为工件电极的理论形状、尺寸,虚线为工件修正后的理论形状、尺寸,工件型腔,电极补偿图,（,1,）电极的结构形式,整体电极,整体电极,阶梯电极,组合电极,组合电极,镶拼式电极,电极垂直尺寸图,电极水平截面尺寸缩放示意图,电极开孔示意图,3.,电极的制造,在进行电极制造时，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，避免因装卸而产生定位误差。,常用的电极制造方法有：,切削加工、线切割加工,电极的机械加工（a）与线切割加工(b),4.,电极装夹与校正,标准套筒形夹具,螺纹夹头夹具,钻夹头夹具,石墨电极的装夹,按辅助基准面校正电极,5.,工件的准备,(1),工件的预加工,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，破坏型腔的精度。,对一些形状复杂的型腔，可直接进行电火花加工。,预加工后使用的电极上可能有铣削等机加工痕迹，如用这种电极精加工则可能影响到工件的表面粗糙度。,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。,(2),热处理,(3),其它工序,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。,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。,6,.,工件的装夹与找正,工件可直接装夹在垫块或工作台上，通过压板压紧即可，也可采用永磁吸盘将工件吸牢在工作台上。若工作台有坐标移动时，应使工件基准线与拖板一轴移动方向一致，便于电极与工件间的校正与定位。,7,.,电极相对于工件的定位,找正工件中心,2.4.2,电火花加工方法,1.,电火花穿孔加工方法,凹模的电火花加工,L,1,L,2,若,凹模的尺寸为L,2,，工具电极相应的尺寸为L,1,单边火花间隙值为,S,L,，则,：,L,2,=L,1,+2S,L,其中,：,火花间隙值S,L,主要取决于脉冲参数与机床的精度。,（,1,）间接法,间接法,间接法的优点是：,可以自由选择电极材料，电加工性能好。,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。,（,2,）直接法,凸模刃口,主轴头,工具电极,（冲头）,工件（凹模）,主轴头,工件（凹模）,切除部分,主轴头,工具电极,（冲头）,工件（凹模）,凸模刃口,（,a,）加工前,（,c,）切除损耗部分,（,b,）加工后,直接法,直接法的优点是：,可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。,无须另外制作电极。,无须修配工作，生产率较高。,直接法的缺点是：,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。,电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。,（,3,）混合法,凸模刃口,主轴头,工具电极,（冲头）,工件（凹模）,主轴头,工件（凹模）,切除部分,主轴头,工具电极,（冲头）,工件（凹模）,凸模刃口,（,a,）加工前,（,c,）切除损耗部分,（,b,）加工后,混合法,凸模冲头,混合法的特点是：,可以自由选择电极材料，电加工性能好。,无须另外制作电极。,无须修配工作，生产率较高。,电极一定要粘结在冲头的非刃口端。,（,4,）阶梯工具电极加工法,阶梯工具电极加工法在冷冲模具电火花成型加工中极为普遍，其应用方面有两种：无预孔或加工余量较大时,;,在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，,精加工段,工具电极,（冲头）,粗加工段,工件,精加工段,精加工段,工具电极,（冲头）,工具电极,冲头,粗加工段,工件,工件,粗加工段,阶梯工具电极加工冲模,2.,电火花成型加工方法,电火花成型加工和穿孔加工相比有下列特点：,电火花成型加工为盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差。,型腔多由球面、锥面、曲面组成，且在一个型腔内常有各种圆角、凸台或凹槽，有深有浅，还有各种形状的曲面相接，轮廓形状不同，结构复杂。这就使得加工中电极的长度和型面损耗不一，故损耗规律复杂，且电极的损耗不可能由进给实现补偿，因此型腔加工的电极损耗较难进行补偿。,材料去除量大，表面粗糙度要求严格。,加工面积变化大，要求电规准的调节范围相应也大。,电火花成型加工方法主要有：单电极直接成型工艺、多电极更换成型工艺、数控平动成型工艺等。选择时要依据工件的技术要求、复杂程度、以及机床类型等确定。,（,1,）单电极直接成型法,单电极直接成型法是指在电火花加工中只用一只电极加工出所有的型腔部位。该方法操作简单、不需要重复装夹定位，提高了生产效率。下列几种情况适宜单电极直接成型法。,没有精度要求的电火花加工场合。例如模具钳工中取出折断在工件中的钻头、丝锥等，利用单电极简单、方便、省时、省力。,加工形状简单、精度要求不高的型腔。模具零件中很多部位是没有精度要求的，电火花加工时由于电极损耗而残留的部位还可以通过钳工修复来完成。,加工深度很浅的型腔。例如模具表面上的一些图案、花纹等。由于深度较浅，所以电极损耗小，单电极完全能满足其加工精度的要求。,（,2,）多电极更换成型法,采用几个尺寸有缩放量的电极分别完成型腔的粗、半精、精加工。,粗加工,半精加工,精加工,多电极更换成型法示意图,（3）,数控平动成型法,电火花加工机床的数控系统能够实现X,、,Y,、,Z,等多轴控制，电极和工件间可以按照预先编制好的程序进行微量移动。称为数控平动加工法。,平动加工是数控电火花加工的一种重要工艺方法，平动方式一般分为两种：自由平动和伺服平动。自由平动一般用于浅表加工，加工时边打边平动可以改善排屑性能，提高加工速度，减少积炭；伺服平动一般用于深度加工场合，先加工完底面再修侧面。,2.5,电火花加工操作实例,例,1,：冲模加工 材料为钢,温馨提示：,冲模是在生产中常用的一种模具，零件的尺寸精度、表面粗糙度直接取决于模具的凸凹模的加工精度。所以凸凹模的制造就成为生产上的关键技术之一。尤其是凹模，采用常规的机械加工方法是困难的甚至是无法加工的，仅靠钳工修配一则劳动强度大，质量很难保证，二则往往因为淬火变形而导致工件的报废。如果采用电火花成型加工就可以很好的解决这一难题。一方面电火花成型加工可以安排在工件淬火后进行，避免了因热处理而导致的工件变形，另一方面可以不受材料硬度的限制，扩大了模具材料的选用范围。,凹模加工,脉冲宽度,m,s,脉冲间歇,m,s,峰值电流,70,20,1,1.,凸模的加工:以采用线切割或成形磨削来加工完成；,2.,凹模的加工:采用直接配合法来加工完成；,3.,电极、工件的装夹:首先将选好的电极安装在机床主轴的电极夹头中，用直角尺在X、Y方向调整，保证电极与机床工作台面的垂直，其次将工件安装在工作台面上，利用压板固定。最后移动工作台，保证电极中心与工件中心一致；,4.,选择电参数：,5.,工作液的选择：采用煤油作为工作液；,具体加工步骤如下：,最后启动电源，加工深度由模具深度决定。,例,2,：电火花加工塑料叶轮注塑模型腔,叶轮电极,温馨提示：,工件的形状：在120,圆范围内，以其轴心作为对称中心，均匀分布六片叶片的型槽。槽的最深处尺寸为,15 mm,；槽的上口宽,2.2mm,；槽壁有,0.2mm,的脱模斜度,(,约,30),。参见右侧,2,57,叶轮电极图，工件的中心有一个,10,+0.03,mm,孔。,1.,工件在电火花加工前的工艺路线：,车：精车,10,+0.03,mm,孔和其它各尺寸，上、下面留磨量；,磨：精磨上、下两面；,最好待加工的,6,个叶片部位，各钻一个,1mm,的冲油孔，加工时下冲油。,具体加工步骤如下：,2.,工具电极的技术要求：,分别用紫铜材料加工,6,片成型工具电极，然后镶在一块固定板上。电极固定板中心加工一个,10,+0.03,mm,孔，与工件中心孔相对应。,电火花加工之前的工艺路线：,铣或用线切割：加工,6,个叶片电极；,钳：拼镶或焊接工具电极并修型、抛光；,车：校正后加工,10,+0.03,mm,孔。,3.,工艺方法单电极平动修光法,脉冲宽度,m,s,脉冲间歇,m,s,功放管数,峰值电流,总进给深度,平动量,表面粗糙度,a,/m,极性,高压,低压,512,200,4,12,15,12.5,0,负,256,200,4,8,10,14.5,0.2,12,负,128,10,4,4,2,14.8,0.3,7,负,64,10,4,4,1.3,15,0.36,3,负,2,40,8,24,0.8,15.1,0.40,1.5,正,4.,装夹、校正、固定：,准备定位心轴：用,45,圆钢车长为,40mm,、直径,10,mm,定位心轴作为校正棒；,工具电极：以各叶片电极的侧壁为基准校正后予以固定。固定后将定位心轴校正棒装入固定板中心孔；,工件：将工件平置于工作台面。移动,X,、,Y,坐标，对准心轴校正棒与工件上对应孔，直到能自由插入止。将工件夹紧后抽出定位心轴。,5.,加工参数：,6.,加工效果,因精加工中采用了低损耗参数，工具电极综合损耗约为,1%,2%,；,加工表面粗糙度值,R,a,=1.52m,，可以直接使用，不需要钳工抛光；,加工后，槽侧壁有,0.2mm,的脱模斜度，符合设计要求。,例,3,：,手机电池盖的加工。如图,所示。要求：,T,型部位采用电火花加工，深度为,0.2mm,，此部位对尺寸、形状、位置及表面粗糙度均无严格要求,工件材料：,4Cr5MoV1Si,。,零件图,电极结构,请同学们尝试，自己动手写出具体的操作步骤。,2.7,电火花加工中应注意的一些问题,1,加工精度问题,2,表面粗糙度问题,3,影响模具表面质量的,“,波纹,”,问题,第三章 电火花线切割加工技术,掌握电火花线切割加工原理、特点、应用,;,了解电火花线切割机床的种类与性能,;,掌握电火花线切割,3B,代码、,ISO,代码编程指令及格式；,介绍电火花线切割加工工艺及影响因素,;,掌握电火花线切割应用。,学习目标,电火花线切割加工(Wire Cut EDM,，,简称WCEDM)自20世纪50年代末诞生以来，获得了极其迅速的发展，已逐步成为一种高精度和高自动化的电加工方法。在模具制造、成形刀具加工、难加工材料和精密复杂零件的制造等方面获得了广泛应用。目前电火花线切割机床已占电加工机床的60,以上。,电火花线切割加工是一种用线状电极做工具的电火花加工，又称线电极电火花加工。其特点是电极丝作双向高速的走丝运动，工件相对电极作X,、,Y,方向的任意轨迹运动，直接利用电能、热能进行尺寸加工的一种工艺方法。,3.1,电火花线切割加工概述,3.1.1,电火花线切割的加工原理,a),放电过程,b）放电后,放电间隙微观示意图,l,阳极,2,阳极电蚀区,3,金属融滴,4,工作液,5,金属微粒,6,阴极电蚀区,7,阴极,8,放电通道和气泡,9,小气泡,10,凸缘,11,凹坑,12,镀覆物,火花放电与电弧放电的主要区别有以下几点：,1.,电弧放电是多次连续且在同一处放电，是稳定的放电过程，爆炸力小，蚀除量低。而火花放电是非稳定的放电过程，具有明显的脉冲特性，爆炸力大，蚀除量高;,2.,电弧放电通道和电极上的温度大约为,7000,8000,，而火花放电通道和电极上的温度大约为1000,0,12000,;,3.,电弧放电的击穿电压低，而火花放电的击穿电压高。,1.,直接利用线状的金属丝（如钼丝）做,工具电极，不需要制造特定形状的工具电极，可节约工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备周期。,2.,可以加工用传统金属切削加工方法难以加工甚至是无法加,工的微细异形孔、窄缝和形状复杂的工件。,3.,利用电蚀原理加工，电极丝与工件不发生直接接触，两者之间的作用力很小，因而工件的变形很小，电极丝、夹具不需要太高的强度。,3.1.2,电火花线切割加工特点,4.,传统的车,、钳、铣、刨、钻等加工中，刀具硬度必须比工件硬度大，而电火花线切割的电极丝材料不必比工件材料硬，可以加工硬度很高或很脆、在加工过程中作为刀具的电极丝无须刃磨，可节省辅助时间和刀具费用。,5.,直接利用电能、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的,电,参数,(,如脉冲宽度、脉冲间隔、放电电流等,),进行调整，便于实现加工过程中的自动化控制。,6.,电极丝是不断移动的，单位长度损耗较少。,7.,采用线切割加工冲模时，可实现凸模、凹模一次加工成形，大大缩短加工时间。,8.,由于电极丝的直径比较小，在加工过程中工件材料的蚀除量小，有利于,“,少屑,”,加工，可以高效的使用贵重稀有的高价材料。,3.2,电火花线切割加工机床,1.,常用电火花线切割机床的种类,（1,）按走丝速度分类,高速走丝线切割机床,低速走丝线切割机床,（2,）按控制轴的数量分类,X,、,Y,两轴控制，,X,、,Y,、,U,、,V,四轴控制。,（4,）按丝架结构形式分类,固定丝架,可调丝架,（3,）按步进电动机到工作台丝杠的驱动方式分类,经减速齿轮驱动丝杠,由步进电动机直接驱动丝杠,2.,常用电火花线切割机床的主要性能,机床与高频脉冲电源柜配套使用。,T,形床身结构，可使工作台完全在床身内运动，提高了机床刚性，有效保证了工作台运动精度，使机床稳定可靠。,机床采用大型可调式线架，结构合理，刚性好，适于大厚度切割，可调范围根据机床型号的不同分为,100,300mm,、,100,400mm,或,100,500mm,。,锥度线架采用独特的四连杆技术，可实现大锥度切割。锥度加工时上下导轮同步旋转，既保证了加工精度和光洁度，又可有效地防止锥度加工时的跳丝现象。,机床型号的主要技术参数,高速走丝电火花线切割机床的型号编制是根据金属切削机床型号编制方法（GB/T15375-1994,）进行编制的，如：,D,K,7,7,40,基本参数代号（工作台横向行程,400mm,）,型别代号（,7,为高速走丝线切割机床、,6,为低速走丝线切割机床）,组别代号（电火花加工机床）,机床特性代号（数控）,机床类别代号（电加工机床）,机床型号,DK7716,DK7720,DK7725,DK7732,DK7740,DK7750,DK7763,DK77120,工作台行程,200160,250200,320250,500320,500400,800500,800630,20001200,最大切割厚度,100,200,140,300,400,300,500,表面粗糙度,2.5,2.5,2.5,2.5,6.3,2.5,2.5,加工精度,0.01,0.015,0.012,0.015,0.025,0.01,0.02,切割速度,70,80,80,100,120,120,120,加工锥度,3,控制方式,各种型号均有单板（或单片）机或微机控制,高速走丝电火花线切割机床是依据,电火花线切割机床参数,（,GB7925-87,）进行设计制造的。,主要技术参数,3.2.2,电火花线切割机床的基本结构,电火花,线切割机床外观示意图,3.3,电火花线切割机床的基本操作,操作前的准备,1.,将工作台移动到中间位置。,2.,摇动储丝筒，检验拖板往复运动是否灵活，调整左右撞块，控制拖板行程。,3.,开启总电源，启动走丝电机，检验运转是否正常，检查拖板换向动作是否可靠。换向时,“,高频电源,”,是否自行切断，并检查限位开关是否起到停止走丝电机的作用。,4.,工作台作纵横向移动，检查输入信号与移动动作是否一致。,机床的操作程序,1.,安装钼丝,2.,穿丝,3.,垂直找正块的使用方法,4.,安装工件,钼丝的安装,电火花线切割机床常见的故障与排除方法,序 号,加工故障,产 生 原 因,排 除 方 法,1,工件表面丝痕大,钼丝松、抖动导轮和轴承坏,按排除松丝或抖丝方法处理，检查更换导轮及轴承。,2,导轮转动不灵活导轮跳动有噪音,导轮磨损过大，轴承精度降低，轴向间隙大，工作液进入轴承。,更换导轮，更换轴承，调整轴向间隙，清除轴承脏物，充分润滑。,3,丝 抖,钼丝松动，导轮轴承精度低，导轮槽磨损。,更换导轮，导轮轴承检查调整导轮轴承，重新张紧或更换钼丝。,4,烧 丝,高频电源电规准选择不当，工作液太脏，及供应不足，变频跟踪过慢不稳。,调整电规准，更换工作液，检查高频电源检测电路及数控装置变频电路，跟紧调稳变频。,5,断 丝,钼丝使用时间长老化变脆，工作液供应不足或太脏，工件厚度与电规准选择不当，钼丝太紧或抖丝严重，限位开关失灵，导轮转动不灵活，导轮进电块、断丝保护块磨损过大出沟槽。,更换钼丝，正常选择电 规准。增加工作液流量或更换清洁工作液。检查限位开关，重新卷丝，清洗调整导轮轴承或更换导轮，调整进电块位置，使其接触表面良好。,6,工件精度不符,传动丝杠间隙过大，传动齿轮间隙过大，导轮,调整滚珠丝杠副和减速齿轮间隙，及传动链中联轴器，检查数控装置。更换导轮及轴承，电参数应保持一件加工不变为好。,序号,润滑部位,润滑油脂类别,润滑方式,注油次数,换 油周 期,1,丝筒拖板导轨,20#,注油,1,2,丝筒拖板丝杠副,20#,压配式压注油杯,1,3,丝筒支架轴承,轴承润滑脂,填封,1,4,工作台导轨,凡士林 黄油,填封,1,5,滚珠丝杠副,凡士林 黄油,填封,1,6,滚珠丝杠轴承,轴承润滑脂,填封,1,7,导轮轴承,4#,注油,2,8,可调线架丝杠支撑轴承,轴承润滑脂,填封,1,机床的润滑系统,3.,4,电火花线切割编程,目前国内的电火花线切割机床多数采用,“,3B,指令,”,格式，有些机床既使用3B,格式代码，同时也支持,ISO,格式的代码。,“,3B,指令,”,的一般格式如下：,B,X,B,Y,B,J,G,Z,其中 B,分隔符，它将,X,、,Y,、,J,的数值分隔开；,X,X,轴坐标值，取绝对值，单位为,m,；,Y,Y,轴坐标值，取绝对值，单位为,m,；,J,计数长度，取绝对值，单位为,m,；,G,计数方向，分为按,X,方向计数,(Gx),和按,Y,方向计数,(Gy),；,Z,加工指令,(,共有,12,种指令，其中直线,4,种，圆弧,8,种,),。,注意：X,、,Y,、,J,的数值最多,6,位，而且都,要取绝对值，即不能使用负数。,“,3B”,代码编程,（1,）建立坐标系：,一般将坐标原点设定在线段的起点。,（2,）格式中每个代码的含义：,X,、,Y,：线段的终点坐标值,(Xe,，,Ye),，也就是切割线段的,终止点相对于线段的起始点的相对坐标的绝对值。,当直线与X,轴或,Y,轴重合时，,X,、,Y,均可写作,0,，也可在,B,后,可不写数字。例如：,程序B 0 B 4000 B 4000 Gy L1,可简化为,B B 4000 B 4000 Gy L1,。（其中,作为分隔符的,“,B,”,在任何时候均不能省略）,计数长度J,：由线段的终止点坐标值中较大的值来确定,。如Xe,Ye,，则取,Xe,；反之取,Ye,。,1.,直线的编程,计数方向,G,：由线段的终止点坐标值中,较大值的方向来确定。如,：,XeYe,，则取,Gx,，如图,3,9,a,所示；反之取,Gy,，如图,3,9,b,所示。当,Xe=Ye,时，若是,45,0,和,225,0,则取,Gy,，若是,135,0,和,315,0,则取,Gx,。,直线加工指令,Z,：,直线加工指令有,4,种：,L1,、,L2,、,L3,、,L4,，如图,3,10,所示。第一象限取,L1,，,(0,0,a,90,0,),；,第二象限取,L2,，,(90,0,a,180,0,),；,第三象限取,L3,，,(180,0,a,270,0,),；,第四象限取,L4,，,(270,0,a,Ye,，则取,Ye,；反之取,Xe,。,计数长度J,应取从起始点到终止点的某一坐标移动的总距离,。当计数方向确定后，J,就是被加工曲线在该方向,(,计数方向,),投影长度,的总和。对圆弧来讲，它可能跨越几个象限。,加工指令Z由圆弧起始点所在的象限决定。该指令共有8种，其中逆时针4种，顺时针4种。,2.,圆弧编程,第一象限,第二象限,第三象限,第四象限,逆圆,NR1,NR2,NR3,NR4,顺圆,SR1,SR2,SR3,SR4,a逆圆 b顺圆,图3,13 圆弧加工指令,表,3,5,加工指令,序号,B,X,B,Y,B,J,G,Z,1,B,40000,B,0,B,40000,Gx,Ll,2,B,10000,B,90000,B,90000,Gy,L1,3,B,30000,B,40000,B,60000,Gx,NR1,4,B,10000,B,90000,B,90000,Gy,L4,5,D,“,3B”,代码编程举例,例题：,试用3B,格式编写如图,3,1,7,所示轨迹的程序，切割路线为：ABCDA,，不考虑切入路线。,温馨提示：,该图形是由3,段直线(直线AB、斜线BC、斜线DA)、,1,段圆弧（圆弧CD）组成.,完整的工件加工程序见表,4.,间隙补偿量的确定,数控电火花线切割加工是采用电极丝(,如：,钼丝),作为工具电极来进行加工的，因为电极丝具有一定的直径,d,；加工时,又有放电间隙,d,的存在，致使电极丝中心运动轨迹与给定图形相差距离L,，如图,3,20,所示，即,:,L=d/2+,d,d,加工模具中凸模类零件时，电极丝中心轨迹应放大；加工模具中凹模类零件时，电极丝中心轨迹应缩小，如图,3,2,1,所示。,（a）凸模加工 （b）凹模加工,图,3,21,电极丝中心运动轨迹与给定图线的关系,代码,功 能,代码,功 能,G00,快速定位,G55,加工坐标系,G01,直线插补,G56,加工坐标系,G02,顺圆插补,G57,加工坐标系,G03,逆圆插补,G58,加工坐标系,G05,X,G59,加工坐标系,G06,Y,G80,接触感知,G07,X,D82,半轴移动,G08,X,G90,绝对坐标指令,G09,