第6章数控电火花机床操作加工.pptx

1第六章数控电火花机床操作加工1 电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining 简称EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺，基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电，产生局部、瞬时高温，把金属材料逐步腐蚀，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。2第六章数控电火花机床操作加工2电火花成形加工机床n机床主体机床主体：用于夹持工具电极及支承工件，保证它们的相对位置，并实现电极在加工过程中的稳定进给运动 n脉冲电源：脉冲电源：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流 n伺服系统：伺服系统：使主轴作伺服进给运动 n工作液循环系统工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液 常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个部分组成。电火花成型加工机床3第六章数控电火花机床操作加工3电火花成形加工原理n必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙 n脉冲波形是单向的 n放电必须在具在有一定绝缘性能的液体介质中进行 n有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属被熔化或气化 电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲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、形状及表面质量预定的加工要求 电火花成形加工的条件脉冲电流波形图4第六章数控电火花机床操作加工4电火花成形加工原理 自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称电极)上，当电压升高到液体介质的击穿电压时，会使液体介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，形成小的凹坑。一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复上述放电过程。多次脉冲放电的结果，使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成。电火花成形加工原理5第六章数控电火花机床操作加工5电火花成形加工原理电极工件工作液电子初始状态介质电离、击穿，形成放电通道火花放电产生熔化、气化、热膨胀抛出蚀除物间隙介质消电离（恢复绝缘状态）6第六章数控电火花机床操作加工6电火花成形加工原理极性效应概念概念 产生产生原因原因火花放电时电极和工件都会被蚀除掉，但蚀除的速度是不同的，这种现象称为极性效应 由于电子的质量小、离子质量大，它们在电场力作用下轰击阳极和阴极的能量不同。长脉冲加工时，正离子对负极的轰击能量大，工件接正极（称正极性加工）。短脉冲加工时正好相反极性效应愈显著愈好！7第六章数控电火花机床操作加工7n适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。n可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的零件，如各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件，小孔、深孔、窄缝等 电火花成形加工特点及应用 优点优点电火花成形加工的特点缺点缺点n只能加工导电工件n加工速度慢n由于存在电极损耗，加工精度受限制8第六章数控电火花机床操作加工8电火花成形加工特点及应用 电火花成形加工的特点举例1.没有机械力施加在工件上没有机械力施加在工件上传统加工需要的较大的夹紧力EDM只须很小的夹紧力2.不受工件材料硬度等方面的限制不受工件材料硬度等方面的限制传统加工受工件材料硬度限制EDM不受工件材料硬度限制传统加工不可能获得直角EDM很容易获得直角9第六章数控电火花机床操作加工9电火花成形加工特点及应用n电火花成形加工主要用于电火花穿孔（用电火花成形加工方法加工通孔）和电火花型腔加工。n 电火花穿孔加工：主要用于加工冲模和各种异形孔。n电火花型腔加工：主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零件。型腔加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿；加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。电火花成形加工的应用10第六章数控电火花机床操作加工10电火花成形加工特点及应用 电火花成型加工应用举例花纹、文字加工冷冲模穿孔加工型腔加工窄缝深槽加工11第六章数控电火花机床操作加工11电火花成形加工特点及应用 电火花成型加工应用举例这是大量生产的塑料勺子示意图1.首先进行产品设计,然后按照设计的图样制作铜电极2.铜电极安装到EDM机床上,作为塑料凹模的工件也安装到工作台上12第六章数控电火花机床操作加工12电火花成形加工特点及应用 电火花成型加工应用举例3.利用火花放电原理加工4.完成凹模的加工5.凸凹模分别安装到注塑机上,及可生产出合格的塑料产品13第六章数控电火花机床操作加工13影响电火花成形加工因素 影响加工速度影响加工速度的因素的因素影响加工精度影响加工精度的因素的因素影响表面质量影响表面质量的因素的因素n矩形脉冲的峰值电流、脉冲宽度和脉间；n工件材料、工作液n机床精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度n放电间隙、电极损耗和加工斜度n脉冲宽度n峰值电流14第六章数控电火花机床操作加工14影响电火花成形加工因素 工件表面粗糙度取决于火花的大小。如果放电能量大，则表面粗糙度大，另一方面，切割速度加快如果火花放电能量小，工件表面粗糙度则细。但切割速度将变慢电火花加工获得的不同表面粗糙度的表面15第六章数控电火花机床操作加工15电火花成形加工工艺电火花冷冲模穿孔加工工艺方法将凸模加长作电极，加工后去掉加长部分 凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时的间隙要求 直接法直接法混合法混合法穿孔加工图16第六章数控电火花机床操作加工16电火花成形加工工艺电火花型腔加工工艺方法用多个电极，依次更换加工同一个型腔，用于精密型腔加工 根据型腔的几何形状，把电极分解成若干个，用主型腔电极加工型腔主要部分，再用副型腔电极加工出尖角、窄缝型腔等部位 图片单电单电极法极法多电多电极极法法分解电分解电极极法法 单电极加工形状简单、精度要求不 高的型腔 单电极摇动完成型腔的粗、中、精 加工 17第六章数控电火花机床操作加工17电火花成形加工工艺电极材料常用电极常用电极材料种类材料种类电极材料电极材料的选用的选用应选择损耗小、加工过程稳定、生产率高、机械加工性能良好、来源丰富、价格低廉的材料作电极材料 表 型腔加工常用电极材料主要是石墨和电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。紫铜。紫铜组织致密，适用于形状复杂轮廓清晰、精度要求较高模具。石墨电极容易成形，密度小，宜作大、中型电极 18第六章数控电火花机床操作加工18电火花成形加工工艺电规准的选择与转换 粗规准粗规准 中规准中规准精规准精规准 电规准是电火花加工中所选用的一组电脉冲参数。电规准应根据工件的加工要求、电极和工件材料、加工的工艺指标等因素来选择。通常要用几个规准才能完成凹模型孔 或型腔模型腔加工的全过程 粗规准主要用于粗加工。一般采用较大的电流峰值，较长的脉冲宽度 中规准是粗、精加工间过渡性的电规准，中等大小的电流峰值和脉冲宽度 精规准 用来进行精加工，采用小的电流峰值、高频率和短的脉冲宽度