概論+電火花加工

1、模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐課程介紹課程介紹考試課，32學(xué)時(shí) 2個(gè)學(xué)分（1-16周）考試成績(jī)安排 總成績(jī)=40%平時(shí)成績(jī)+60%考試成績(jī) （平時(shí)成績(jī)包括上課考勤、課后作業(yè)、課堂練習(xí)小測(cè)驗(yàn)）模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐特特 種種 加加 工工主要解決三個(gè)問(wèn)題主要解決三個(gè)問(wèn)題1、特種加工是怎樣產(chǎn)生的、特種加工是怎樣產(chǎn)生的,究竟究竟“特特”在哪？主要特點(diǎn)。在哪？主要特點(diǎn)。2、理解一般特種加工原理、主要分類和應(yīng)用范圍。、理解一般特種加工原理、主要分類和應(yīng)用范圍。3 3、特種加工的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)帶來(lái)的影響和變、特種加工的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)帶來(lái)的影響和變化?；?模具制造綜合實(shí)踐模具

2、制造綜合實(shí)踐實(shí)例實(shí)例模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐第一章第一章: 緒緒 論論 1-1:特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展l 特種加工技術(shù)是直接利用電能、光能、聲能、熱能、化特種加工技術(shù)是直接利用電能、光能、聲能、熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能以及特殊機(jī)械能等多種能量或其復(fù)合應(yīng)學(xué)能、電化學(xué)能以及特殊機(jī)械能等多種能量或其復(fù)合應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)材料切除的加工方法?？梢约庸じ邚?qiáng)度、高硬用以實(shí)現(xiàn)材料切除的加工方法。可以加工高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性、耐高溫等材料。度、高韌性、高脆性、耐高溫等材料。l 解決難加工材料加工問(wèn)題；各種復(fù)雜表面的加工問(wèn)題；解決難加工材料加工問(wèn)題；各種復(fù)雜表面的加工問(wèn)題；各種超精、光

3、整及特殊要求的零件的加工問(wèn)題。各種超精、光整及特殊要求的零件的加工問(wèn)題。l 應(yīng)用：電火花成型加工、線切割加工、電解加工、超聲應(yīng)用：電火花成型加工、線切割加工、電解加工、超聲加工、電鑄加工和化學(xué)加工等。加工、電鑄加工和化學(xué)加工等。4模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐特種加工的主要特點(diǎn)特種加工的主要特點(diǎn)特種加工的獨(dú)特之處：特種加工的獨(dú)特之處：非機(jī)械接觸加工，作用時(shí)間短，熱影響小，工件不易變形非機(jī)械接觸加工，作用時(shí)間短，熱影響小，工件不易變形加工的刀具硬度可以低于被加工材料的硬度加工的刀具硬度可以低于被加工材料的硬度加工質(zhì)量易控制、可進(jìn)行細(xì)小精密零件加工；加工質(zhì)量易控制、可進(jìn)行細(xì)小精密零件加工；無(wú)切屑

4、或者粉末狀切屑、易于自動(dòng)化處理；無(wú)切屑或者粉末狀切屑、易于自動(dòng)化處理；加工過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。加工過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。能量密度高，能加工常規(guī)切削方法難以加工的材料；能量密度高，能加工常規(guī)切削方法難以加工的材料；簡(jiǎn)單進(jìn)給運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單進(jìn)給運(yùn)動(dòng),可以加工復(fù)雜型面可以加工復(fù)雜型面5模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐適用范圍：適用范圍：.某些產(chǎn)品，如：閥門、航空陀螺、光學(xué)透鏡，其尺寸精度某些產(chǎn)品，如：閥門、航空陀螺、光學(xué)透鏡，其尺寸精度0.1m，粗糙度，粗糙度Ra0.01m。.某些材料具有高硬度、高強(qiáng)度、高脆性、高韌性、高熔點(diǎn)，某些材料具有高硬度、高強(qiáng)度、高脆性、高韌性、高熔點(diǎn)，如：鈦合金、高溫合金、硬質(zhì)合金

5、、陶瓷、金剛石和玻璃如：鈦合金、高溫合金、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石和玻璃等。等。.某些結(jié)構(gòu)特殊、形狀復(fù)雜、尺寸微小的零件加工，如：模某些結(jié)構(gòu)特殊、形狀復(fù)雜、尺寸微小的零件加工，如：模具形腔、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、花鍵噴管等。具形腔、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、花鍵噴管等。.細(xì)長(zhǎng)軸和薄壁工件。細(xì)長(zhǎng)軸和薄壁工件。上述四種情況的加工，通常采用特種加工方法上述四種情況的加工，通常采用特種加工方法模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐特種加工分類特種加工分類按用途分：尺寸加工、表面加工按用途分：尺寸加工、表面加工*每類又可按照能量形式和工作原理分為多種不同的工藝方每類又可按照能量形式和工作原理分為多種不同的工藝方法。法。新的特種加工方法

6、：新的特種加工方法：.復(fù)合特種加工：超聲電火花、電解磨削復(fù)合特種加工：超聲電火花、電解磨削.改變工件表面粗糙度或表面性能的加工：離子束拋光、電改變工件表面粗糙度或表面性能的加工：離子束拋光、電子束表面強(qiáng)化子束表面強(qiáng)化.微納米加工：分子、原子單位的加工微納米加工：分子、原子單位的加工.不屬于尺寸加工的成形加工方式：電磁成形、放電燒結(jié)不屬于尺寸加工的成形加工方式：電磁成形、放電燒結(jié)模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐1-2.特種加工對(duì)機(jī)械制造業(yè)的影響特種加工對(duì)機(jī)械制造業(yè)的影響特種加工的廣泛應(yīng)用，引起機(jī)械制造領(lǐng)域的許多變革。特種加工的廣泛應(yīng)用，引起機(jī)械制造領(lǐng)域的許多變革。1.材料的可加工性材料的可加工性

7、 工件材料的可加工性不在與其硬度、強(qiáng)度韌性、脆性等直工件材料的可加工性不在與其硬度、強(qiáng)度韌性、脆性等直接有關(guān)。接有關(guān)。2.改變零件加工的典型工藝路線改變零件加工的典型工藝路線 為免除加工后在淬火引起的變形，通常先淬火、后加工。為免除加工后在淬火引起的變形，通常先淬火、后加工。3.縮短新產(chǎn)品試制周期。縮短新產(chǎn)品試制周期。4.對(duì)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。對(duì)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。5.對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性好與壞的衡量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生影響。對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性好與壞的衡量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生影響。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐1-3.特種加工待解決的主要問(wèn)題特種加工待解決的主要問(wèn)題 特種加工技術(shù)是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平發(fā)展的重要

8、標(biāo)志，特種加工技術(shù)是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平發(fā)展的重要標(biāo)志，但也存在有待解決的一些問(wèn)題。但也存在有待解決的一些問(wèn)題。 1. 加工機(jī)理、參數(shù)選擇和加工穩(wěn)定性。加工機(jī)理、參數(shù)選擇和加工穩(wěn)定性。 2. 加工產(chǎn)生的廢液、廢氣的無(wú)害化處理。加工產(chǎn)生的廢液、廢氣的無(wú)害化處理。 3. 加工精度及生產(chǎn)率（快速成形、等離子弧加工等）有待加工精度及生產(chǎn)率（快速成形、等離子弧加工等）有待提高。提高。 4. 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐第二章：電火花加工第二章：電火花加工 2-1.電火花加工原理和設(shè)備電火花加工原理和設(shè)備 l 原理：在一定的介質(zhì)中，利用兩個(gè)電極之間產(chǎn)生火花放電原理：在一定的介質(zhì)中，利用兩個(gè)電

9、極之間產(chǎn)生火花放電時(shí)的電蝕效應(yīng)來(lái)蝕除部分金屬材料的加工方法。電火花加時(shí)的電蝕效應(yīng)來(lái)蝕除部分金屬材料的加工方法。電火花加工的基本原理如圖：工的基本原理如圖：10電極：銅電極：銅 、鋼、石墨、鋼、石墨加工介質(zhì)：煤油、煤油和加工介質(zhì)：煤油、煤油和機(jī)油、水基工作液機(jī)油、水基工作液脈沖電源脈沖電源 模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工應(yīng)具備的條件電火花加工應(yīng)具備的條件1 1）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙；離以形成放電間隙；2 2）脈沖波形基本是單向的；具有合適的脈間和脈寬；）脈沖波形基本是單向的；具有合適的脈間和

10、脈寬；3 3）放電必須在具有一定絕緣性的液體介質(zhì)中進(jìn)行；）放電必須在具有一定絕緣性的液體介質(zhì)中進(jìn)行；4 4）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬溶化或）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬溶化或氣化氣化 。11l加工條件：加工條件：脈沖電流波形脈沖電流波形模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工電火花加工l 電火花加工的特點(diǎn)電火花加工的特點(diǎn)1 1）便于加工用機(jī)械加工難以加工或無(wú)法加工的材料；）便于加工用機(jī)械加工難以加工或無(wú)法加工的材料；2 2）電極和工件在加工過(guò)程中不接觸，便于加工小孔、深孔、）電極和工件在加工過(guò)程中不接觸，便于加工小孔、深孔、窄縫零件；窄縫零件；3 3）電極材料

11、不必比工件材料硬；）電極材料不必比工件材料硬；4 4）直接利用電能、熱能進(jìn)行加工，便于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)）直接利用電能、熱能進(jìn)行加工，便于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)控制；控制； 5) 5) 廣泛應(yīng)用于凹模型孔、型腔加工。廣泛應(yīng)用于凹模型孔、型腔加工。 12模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工方法的分類電火花加工方法的分類電火花加工電火花加工普通電火花加工普通電火花加工電火花磨削電火花磨削線電極電火花加工線電極電火花加工電火花展成加工電火花展成加工電電火火花花平平面面磨磨電電火火花花成成形形磨磨電電火火花花線線切切割割電電火火花花小小孔孔加加工工電電火火花花內(nèi)內(nèi)外外圓圓磨磨電電火火花花成成形形電電

12、極極電電火火花花加加工工電電火火花花共共扼扼展展成成其其他他展展成成加加工工電電火火花花表表面面強(qiáng)強(qiáng)化化 電電 火火 花花 穿穿 孔孔模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐2-2.電火花加工的機(jī)理電火花加工的機(jī)理 1）電離電離: :電場(chǎng)強(qiáng)度大電場(chǎng)強(qiáng)度大, ,液體介質(zhì)液體介質(zhì)電子、離子電子、離子 2 2）放電：）放電： 電子電子陰離子陰離子 陽(yáng)介質(zhì)絕緣形成電通道陽(yáng)介質(zhì)絕緣形成電通道 3 3）熱膨脹：電子、離子碰撞，）熱膨脹：電子、離子碰撞， 陰、陽(yáng)極碰撞陰、陽(yáng)極碰撞1000012000 1000012000 工件表工件表面熔化、汽化介質(zhì)汽化、分離碳黑面熔化、汽化介質(zhì)汽化、分離碳黑 4 4）拋處金屬：爆

13、炸力使工件表面拋出金屬，形成凹坑。）拋處金屬：爆炸力使工件表面拋出金屬，形成凹坑。 5 5）消電離：）消電離： 帶電粒子轉(zhuǎn)變成中性粒子，介質(zhì)恢復(fù)成絕緣狀態(tài)，為帶電粒子轉(zhuǎn)變成中性粒子，介質(zhì)恢復(fù)成絕緣狀態(tài)，為下一次準(zhǔn)備。下一次準(zhǔn)備。14l加工過(guò)程加工過(guò)程模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐火花放電產(chǎn)生高溫的特性：火花放電產(chǎn)生高溫的特性： .局部：結(jié)果使金屬材料局部熔化、汽化。局部：結(jié)果使金屬材料局部熔化、汽化。 .瞬時(shí)：熱量集中，來(lái)不及擴(kuò)散，能量密度大，最后蝕除瞬時(shí)：熱量集中，來(lái)不及擴(kuò)散，能量密度大，最后蝕除掉金屬形成放電坑。掉金屬形成放電坑。 雖然在正負(fù)電極之間加上電源可以實(shí)現(xiàn)火花放電這一物理雖然在

14、正負(fù)電極之間加上電源可以實(shí)現(xiàn)火花放電這一物理現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)際加工，還要滿足一定的條件才行?，F(xiàn)象進(jìn)行實(shí)際加工，還要滿足一定的條件才行。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐2-3.電火花加工中的一些基本規(guī)律電火花加工中的一些基本規(guī)律影響材料放電腐蝕量的主要因素影響材料放電腐蝕量的主要因素.極性效應(yīng)的影響，由于正負(fù)極不同而彼此電蝕量不一樣極性效應(yīng)的影響，由于正負(fù)極不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象，稱極性效應(yīng)。的現(xiàn)象，稱極性效應(yīng)。.電參數(shù)對(duì)電蝕量的影響電參數(shù)對(duì)電蝕量的影響tfwkqtfwkqmccmaafwktqvfwktqvmcccmaaa模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐 單個(gè)脈沖所釋放的能量單個(gè)脈沖所釋放的能

15、量,取決于極間放電電壓、放電電流取決于極間放電電壓、放電電流和放電持續(xù)時(shí)間，因此單個(gè)脈沖放電能量為：和放電持續(xù)時(shí)間，因此單個(gè)脈沖放電能量為：etmdttituw0)()( 由于火花放電間隙電阻的非線性特性，擊穿后間由于火花放電間隙電阻的非線性特性，擊穿后間隙的火花維持電壓是一個(gè)與電極對(duì)材料及工作液種類有隙的火花維持電壓是一個(gè)與電極對(duì)材料及工作液種類有關(guān)的數(shù)值。關(guān)的數(shù)值。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐正、負(fù)極的電蝕量正比于平均放電電流的大小和電正、負(fù)極的電蝕量正比于平均放電電流的大小和電流脈寬。流脈寬。提高電蝕量和生產(chǎn)率的主要途徑在于：提高電蝕量和生產(chǎn)率的主要途徑在于： 提高脈沖頻率提高脈沖頻

16、率f； 提高單個(gè)脈沖能量提高單個(gè)脈沖能量Wm； 增加脈沖電流的幅值增加脈沖電流的幅值ie； 減少脈沖間隔減少脈沖間隔t0； 設(shè)法提高系數(shù)設(shè)法提高系數(shù)Ka、Kc等。等。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐 圖中圖中 t ti i為脈沖為脈沖寬度寬度， t to o為脈沖為脈沖間隔間隔， t tp p為脈沖為脈沖周期周期， u ui i為脈沖為脈沖峰值電壓峰值電壓或空載電壓或空載電壓uititptouto圖2-1 脈沖電源空載電壓波形模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐 .金屬材料熱學(xué)物理常數(shù)對(duì)電蝕量的影響金屬材料熱學(xué)物理常數(shù)對(duì)電蝕量的影響熱學(xué)物理常數(shù)：熱學(xué)物理常數(shù)：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熱導(dǎo)率、比熱容、熔化熱、汽

17、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熱導(dǎo)率、比熱容、熔化熱、汽化熱等?；療岬?。 當(dāng)脈沖放電電能量相同時(shí)，金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、當(dāng)脈沖放電電能量相同時(shí)，金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熔化熱、汽化熱越高，則電蝕量越小，其加工的難度越大。熔化熱、汽化熱越高，則電蝕量越小，其加工的難度越大。 .工作液對(duì)電蝕量的影響工作液對(duì)電蝕量的影響 介電性能好、密度、粘度大的工作液有利于壓縮放電通道，介電性能好、密度、粘度大的工作液有利于壓縮放電通道，提高放電的能量密度，強(qiáng)化電蝕產(chǎn)物的拋出效果。提高放電的能量密度，強(qiáng)化電蝕產(chǎn)物的拋出效果。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐.影響電蝕量的一些其它因素影響電蝕量的一些其它因素 加工過(guò)程的穩(wěn)定性加

18、工過(guò)程的穩(wěn)定性 采用加工的電流過(guò)大采用加工的電流過(guò)大 電極材料電極材料 脈沖波形脈沖波形 碳黑膜的形成碳黑膜的形成 工作液工作液模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工速度和工具的損耗速度電火花加工速度和工具的損耗速度 單位時(shí)間內(nèi)工件的電蝕量稱加工速度，也叫生產(chǎn)率。單位時(shí)間內(nèi)工件的電蝕量稱加工速度，也叫生產(chǎn)率。 單位時(shí)間內(nèi)工具的電蝕量稱為損耗速度。單位時(shí)間內(nèi)工具的電蝕量稱為損耗速度。：加工速度：加工速度提高途徑：提高途徑：.提高脈沖頻率提高脈沖頻率.提高單個(gè)脈沖能量提高單個(gè)脈沖能量.提高工藝系數(shù)提高工藝系數(shù)：工具電極相對(duì)損耗速度和相對(duì)損耗比：工具電極相對(duì)損耗速度和相對(duì)損耗比 具體做到：具體做

19、到：.正確選擇極性正確選擇極性 .利用吸附效應(yīng)利用吸附效應(yīng) .利用傳利用傳熱效應(yīng)熱效應(yīng) .要減少工具電極損耗選用合適材料要減少工具電極損耗選用合適材料 模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐 （1）正確選擇極性和脈寬）正確選擇極性和脈寬一般在短脈沖精加工時(shí)， 正極性加工 長(zhǎng)脈沖粗加工時(shí)， 負(fù)極性加工（2）利用吸附效應(yīng)）利用吸附效應(yīng) 碳黑膜的形成對(duì)正電極起到保護(hù)和補(bǔ)償損耗作用，實(shí)現(xiàn)“低損耗”加工。要利用碳黑膜，必須采用負(fù)極性加工負(fù)極性加工。當(dāng)峰值電流、脈沖間隔一定時(shí)，碳黑膜隨脈寬的增加而增厚；當(dāng)脈寬和峰值電流一定時(shí)，碳黑膜隨脈沖間隔的增大而減薄。吸附效應(yīng)除了和電參數(shù)有關(guān)，還有沖、抽油的影響。模具制造綜

20、合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐（3）利用傳熱效應(yīng)）利用傳熱效應(yīng)電極表面的瞬時(shí)溫度不僅與瞬時(shí)的放電的總熱量有關(guān)（與放電能量成正比），而且與放電通道的瞬時(shí)截面積有關(guān)，還與電極材料的導(dǎo)熱性有關(guān)。（4）減少工具電極的損耗）減少工具電極的損耗 選用合適的工具電極材料 鎢、鉬 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高，損耗小，線切割采用 銅熔點(diǎn)低，中、小型腔加工 石墨電極，型腔加工 銅碳、銅鎢、銀鎢，精密電火花加工模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電極損耗電極損耗放電間隙放電間隙加工斜度加工斜度25l影響電火花加工精度的主要因素影響電火花加工精度的主要因素電火花加工時(shí)的加工斜度電火花加工時(shí)的加工斜度11電極無(wú)損耗時(shí)工具輪廓線電極無(wú)損耗時(shí)工具輪

21、廓線22電極有損耗時(shí)而不考慮二次放電時(shí)電極有損耗時(shí)而不考慮二次放電時(shí)工件輪廓線工件輪廓線放電間隙大小及一致性；工具電極損耗及穩(wěn)定性。放電間隙大小及一致性；工具電極損耗及穩(wěn)定性。放電間隙大小實(shí)際是變化的，影響著加工精度；放電間隙大小實(shí)際是變化的，影響著加工精度；工具電極損耗對(duì)尺寸和形狀精度都有影響。工具電極損耗對(duì)尺寸和形狀精度都有影響。二次放電：二次放電：已加工表面上，由于電蝕產(chǎn)物等的已加工表面上，由于電蝕產(chǎn)物等的介入，而再次進(jìn)行的不必要的放電，使得加工介入，而再次進(jìn)行的不必要的放電，使得加工深度方向產(chǎn)生斜度和加工棱角，棱邊變鈍。深度方向產(chǎn)生斜度和加工棱角，棱邊變鈍。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合

22、實(shí)踐工件工具工件工具 圖圖2-10 2-10 電火花加工時(shí)尖角變圓電火花加工時(shí)尖角變圓模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐圖圖2-9 2-9 電火花加工時(shí)的加工斜度電火花加工時(shí)的加工斜度smaxsmin工具二次放電二次放電加工斜度加工斜度電極損耗電極損耗棱角變鈍棱角變鈍模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工的表面質(zhì)量電火花加工的表面質(zhì)量28l影響表面質(zhì)量主要因素影響表面質(zhì)量主要因素電火花加工表面質(zhì)量電火花加工表面質(zhì)量表面粗糙度、表面變質(zhì)層、表面機(jī)械性能表面粗糙度、表面變質(zhì)層、表面機(jī)械性能單個(gè)脈沖能量單個(gè)脈沖能量加工速度加工速度熔化凝固層熔化凝固層熱影響層熱影響層顯微裂紋顯微裂紋顯微硬度及耐磨性

23、顯微硬度及耐磨性殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力耐疲勞性能耐疲勞性能表面粗糙度表面粗糙度表面變化層表面變化層表面力學(xué)性能表面力學(xué)性能模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐2-4.電火花加工用脈沖電源電火花加工用脈沖電源 脈沖電源的作用脈沖電源的作用：將工頻交流電流轉(zhuǎn)換一定頻率的單向脈：將工頻交流電流轉(zhuǎn)換一定頻率的單向脈沖電流，以供火花放電間隙所需要的能量來(lái)蝕除金屬。沖電流，以供火花放電間隙所需要的能量來(lái)蝕除金屬。 脈沖電源對(duì)電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工速度、脈沖電源對(duì)電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工速度、加工過(guò)程穩(wěn)定性、工具電極損耗有很大影響。加工過(guò)程穩(wěn)定性、工具電極損耗有很大影響。 一一.電火花加工脈沖電

24、源分類電火花加工脈沖電源分類主回路主要元件分主回路主要元件分弛張式、電子管式、閘流式、脈沖發(fā)電機(jī)式、弛張式、電子管式、閘流式、脈沖發(fā)電機(jī)式、晶閘式、晶體管式、大功率集成器件晶閘式、晶體管式、大功率集成器件輸出脈沖波形分輸出脈沖波形分矩形波、三角波、階梯波、正弦波、高低壓復(fù)矩形波、三角波、階梯波、正弦波、高低壓復(fù)合脈沖合脈沖間隙狀態(tài)對(duì)脈沖參數(shù)間隙狀態(tài)對(duì)脈沖參數(shù)影響分影響分非獨(dú)立式、獨(dú)立式非獨(dú)立式、獨(dú)立式工作回路數(shù)目分工作回路數(shù)目分單回路、多回路單回路、多回路模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐二二.RC線路脈沖電源線路脈沖電源 主要工作原理主要工作原理：利用電容器充電儲(chǔ)存電能，然后瞬時(shí)放出形：利用電

25、容器充電儲(chǔ)存電能，然后瞬時(shí)放出形成火花放電來(lái)蝕除金屬。成火花放電來(lái)蝕除金屬。 它有二個(gè)回路，它有二個(gè)回路，.充電回路充電回路：ERC組成組成 .放電回路放電回路：C工具電極工具電極放電間隙放電間隙工件組成。工件組成。電源接通，電容二端電壓按指數(shù)電源接通，電容二端電壓按指數(shù)曲線逐步上升，曲線逐步上升，Vc=Vg.繼續(xù)上升繼續(xù)上升，間隙被擊穿，電阻變的很小，間隙被擊穿，電阻變的很小，C上儲(chǔ)存能量瞬間放出，形成較大的上儲(chǔ)存能量瞬間放出，形成較大的脈沖電流脈沖電流Ie。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐當(dāng)電容的能量釋放后當(dāng)電容的能量釋放后,電壓瞬時(shí)下降到接近零電壓瞬時(shí)下降到接近零,間隙間隙中的工作液又迅

26、速恢復(fù)絕緣狀態(tài)中的工作液又迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài),電流也為零。電流也為零。 RC線路脈沖電源的最大優(yōu)點(diǎn)：線路脈沖電源的最大優(yōu)點(diǎn)：.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠.可獲窄脈沖、小脈沖能量可獲窄脈沖、小脈沖能量.瞬時(shí)放電有很大峰值電流瞬時(shí)放電有很大峰值電流主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：.放電速度快，無(wú)法獲大脈寬放電速度快，無(wú)法獲大脈寬.脈沖間歇系數(shù)大，生產(chǎn)率低脈沖間歇系數(shù)大，生產(chǎn)率低.工藝參數(shù)不穩(wěn)定工藝參數(shù)不穩(wěn)定主要應(yīng)用于小功率的精微加工或簡(jiǎn)易電火花加工機(jī)床主要應(yīng)用于小功率的精微加工或簡(jiǎn)易電火花加工機(jī)床模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐三三.RLC線路脈沖電源線路脈沖電源方法：把充電電阻一分為二，其中

27、一部分用于限流電阻，另方法：把充電電阻一分為二，其中一部分用于限流電阻，另一部分用電感代替，組成一部分用電感代替，組成RLC線路脈沖電源。線路脈沖電源。單純的電感對(duì)直流電阻力很小單純的電感對(duì)直流電阻力很小,對(duì)交流對(duì)交流或脈沖電流卻具有感抗阻力或脈沖電流卻具有感抗阻力,起限流作起限流作用。用。主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：1.縮短充電、脈沖間歇時(shí)間、提高頻率縮短充電、脈沖間歇時(shí)間、提高頻率2.電壓可充至電源電壓，提高單脈沖能量電壓可充至電源電壓，提高單脈沖能量*RCL線路，當(dāng)短路后斷開，電感產(chǎn)生過(guò)電線路，當(dāng)短路后斷開，電感產(chǎn)生過(guò)電壓壓*并聯(lián)數(shù)個(gè)并聯(lián)數(shù)個(gè)CL回路，可增大脈寬回路，可增大脈寬RCL工件工件RL

28、C線路脈沖電源線路脈沖電源模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐四：晶閘管式、晶體管式脈沖電源四：晶閘管式、晶體管式脈沖電源1.晶閘管式脈沖電源的原理：晶閘管式脈沖電源的原理：晶閘管（可控硅）式脈沖電源是利用晶閘管作為開關(guān)元件而晶閘管（可控硅）式脈沖電源是利用晶閘管作為開關(guān)元件而獲得單向脈沖。獲得單向脈沖。特點(diǎn)：一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通，就不會(huì)自行截止，要截止需要外加反特點(diǎn)：一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通，就不會(huì)自行截止，要截止需要外加反向電壓或使其小于維持電流。向電壓或使其小于維持電流。為適應(yīng)加工精度要求，可控硅的脈沖電源還必須具有精加工為適應(yīng)加工精度要求，可控硅的脈沖電源還必須具有精加工高頻特性，一般采用高頻可控硅通過(guò)倍頻的

29、辦法提高脈沖高頻特性，一般采用高頻可控硅通過(guò)倍頻的辦法提高脈沖頻率。頻率。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐2.晶體管式脈沖電源的原理：晶體管式脈沖電源的原理： 利用大功率晶體管作為開關(guān)元件，而獲得單向脈沖。利用大功率晶體管作為開關(guān)元件，而獲得單向脈沖。主振級(jí)主振級(jí)Z為一個(gè)不對(duì)稱多諧振蕩器，它發(fā)出一定脈沖寬度和為一個(gè)不對(duì)稱多諧振蕩器，它發(fā)出一定脈沖寬度和停歇時(shí)間矩形脈沖信號(hào)，后經(jīng)停歇時(shí)間矩形脈沖信號(hào)，后經(jīng)F放大，最后推動(dòng)末級(jí)功率放大，最后推動(dòng)末級(jí)功率晶體管導(dǎo)通或截止。末級(jí)晶體管起著開關(guān)的作用。晶體管導(dǎo)通或截止。末級(jí)晶體管起著開關(guān)的作用。為保證放電間隙短路時(shí)不至于損壞晶體管，每只管子均串聯(lián)為保證放

30、電間隙短路時(shí)不至于損壞晶體管，每只管子均串聯(lián)一個(gè)限流電阻，同時(shí)起到在各管子之間均流作用。一個(gè)限流電阻，同時(shí)起到在各管子之間均流作用。主振級(jí)主振級(jí)（Z）放大器放大器（F）功率級(jí)功率級(jí)模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐五：各種派生脈沖電源五：各種派生脈沖電源.高低壓復(fù)合脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖電源 .高壓脈沖回路高壓脈沖回路 .低壓脈沖回路低壓脈沖回路2.多回路脈沖電源多回路脈沖電源 多回路電源總的生產(chǎn)率并不與回路數(shù)目完全成正比增加多回路電源總的生產(chǎn)率并不與回路數(shù)目完全成正比增加UOtuto模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐五：各種派生脈沖電源五：各種派生脈沖電源3.等脈沖電源等脈沖電源 是指每個(gè)脈沖在

31、介質(zhì)擊穿后所釋放的單個(gè)脈沖能量相等。是指每個(gè)脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個(gè)脈沖能量相等。 每次的脈沖電流寬度都相等，但電壓寬度則不一定相等。每次的脈沖電流寬度都相等，但電壓寬度則不一定相等。4.高頻分組和梳形波脈沖電源高頻分組和梳形波脈沖電源5.自選加工規(guī)準(zhǔn)電源和智能化、自適應(yīng)控制電源自選加工規(guī)準(zhǔn)電源和智能化、自適應(yīng)控制電源模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐2-5.電火花加工自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)電火花加工自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一一.自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類 由于火花放電間隙由于火花放電間隙s很小，而且與加工規(guī)準(zhǔn)、加工面積、很小，而且與加工規(guī)準(zhǔn)、加工面積、工

32、件蝕除速度等有關(guān)，因此很難靠人工進(jìn)給，必須采用自工件蝕除速度等有關(guān)，因此很難靠人工進(jìn)給，必須采用自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)。動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要任務(wù)系統(tǒng)的主要任務(wù)：通過(guò)改變調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，使進(jìn)給速度接近：通過(guò)改變調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，使進(jìn)給速度接近和等于蝕除速度，以維持一定的放電間隙和等于蝕除速度，以維持一定的放電間隙s，保證電火花，保證電火花加工正常而穩(wěn)定的進(jìn)行。加工正常而穩(wěn)定的進(jìn)行。 實(shí)際火花加工時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)力圖自動(dòng)趨向處于兩條曲線的實(shí)際火花加工時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)力圖自動(dòng)趨向處于兩條曲線的交點(diǎn)。交點(diǎn)。模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐對(duì)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一般要求：對(duì)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一般要求： 1.有較廣的速度

33、調(diào)節(jié)跟蹤范圍有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍 2.有足夠的靈敏度和快速性有足夠的靈敏度和快速性 3.有必要的穩(wěn)定性有必要的穩(wěn)定性 目前電火花加工用的自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的種類很多，按執(zhí)目前電火花加工用的自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的種類很多，按執(zhí)行元件大致可分為：行元件大致可分為：.電液壓式（噴嘴電液壓式（噴嘴擋板式）擋板式）.步步進(jìn)電機(jī)式進(jìn)電機(jī)式 .寬調(diào)速力矩電機(jī)式寬調(diào)速力矩電機(jī)式 .直流伺服電機(jī)式直流伺服電機(jī)式 .交交流伺服電機(jī)式。流伺服電機(jī)式。 雖然這些類型、構(gòu)造有很大差別，但其基本組成環(huán)節(jié)是一雖然這些類型、構(gòu)造有很大差別，但其基本組成環(huán)節(jié)是一致的致的模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐二二.自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本

34、組成部分自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分 調(diào)節(jié)對(duì)象調(diào)節(jié)對(duì)象 測(cè)量環(huán)節(jié)測(cè)量環(huán)節(jié)基本組成環(huán)節(jié)基本組成環(huán)節(jié) 比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié) 放大驅(qū)動(dòng)器放大驅(qū)動(dòng)器 執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)平均間隙電壓測(cè)量法平均間隙電壓測(cè)量法峰值電壓檢測(cè)法峰值電壓檢測(cè)法放大驅(qū)動(dòng)放大驅(qū)動(dòng)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)對(duì)象對(duì)象測(cè)量環(huán)節(jié)測(cè)量環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)設(shè)定值設(shè)定值模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐三三.電液自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)電液自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)電液式自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)以油缸、活塞為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分為噴電液式自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)以油缸、活塞為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分為噴嘴擋板式和伺服閥式。嘴擋板式和伺服閥式。液體的不可壓縮性液體的不可壓縮性,活塞與油缸活塞與油缸間摩擦很小間

35、摩擦很小,系統(tǒng)的不靈敏區(qū)很小系統(tǒng)的不靈敏區(qū)很小模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐四四.電電機(jī)械式自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)機(jī)械式自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電電機(jī)械式自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)常采用的形式是步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械式自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)常采用的形式是步進(jìn)電機(jī)和力矩式電機(jī)力矩式電機(jī)放放電電間間隙隙檢測(cè)電路檢測(cè)電路變頻電路變頻電路判別電路判別電路單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路多諧振蕩器多諧振蕩器環(huán)環(huán)形形分分配配功功率率放放大大步 進(jìn)步 進(jìn)電電機(jī)機(jī)進(jìn)給與門進(jìn)給與門回退與門回退與門模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐2-6.電火花加工機(jī)床電火花加工機(jī)床電火花加工機(jī)床設(shè)備類型較多電火花加工機(jī)床設(shè)備類型較多,按工藝過(guò)程、工具與工件相對(duì)按工藝過(guò)程、工具與工件相

36、對(duì)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與用途劃分，一般分為：運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與用途劃分，一般分為：1.電火花成形機(jī)電火花成形機(jī) .整體式整體式.分離式分離式 .油缸固定油缸固定 .活塞固定活塞固定2.電火花線切割電火花線切割 .快速走絲快速走絲 .慢速走絲慢速走絲3.電火花磨削、電火花螺紋加工機(jī)床電火花磨削、電火花螺紋加工機(jī)床模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐2-7.電火花加工電火花加工 一一:電火花穿孔成型加工電火花穿孔成型加工l 凹模型孔加工凹模型孔加工43直接配合加工法直接配合加工法混合法混合法修配凸模修配凸模( (沖頭沖頭) )法法二次電極法二次電極法模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工電火花加工l 電極設(shè)計(jì)電極

37、設(shè)計(jì)44整體式整體式組合式組合式鑲拼式鑲拼式l電極尺寸設(shè)計(jì)：電極尺寸設(shè)計(jì)： 橫截面尺寸、長(zhǎng)度尺寸、公差；橫截面尺寸、長(zhǎng)度尺寸、公差；l電極材料：電極材料：損耗小、加工穩(wěn)定性好；損耗小、加工穩(wěn)定性好； 其中：銅：穩(wěn)定性好、損耗大；其中：銅：穩(wěn)定性好、損耗大； 鋼：穩(wěn)定性差、損耗中；鋼：穩(wěn)定性差、損耗中； 石墨：穩(wěn)定性好、損耗??；石墨：穩(wěn)定性好、損耗小；模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工電火花加工l 凹模型孔電火花加工實(shí)例：凹模型孔電火花加工實(shí)例： 下圖為沖裁電機(jī)定子片的凸凹模，凹模型孔有下圖為沖裁電機(jī)定子片的凸凹模，凹模型孔有2424個(gè)槽，沖件厚度個(gè)槽，沖件厚度為為0.5mm0.5mm，

38、配合間隙為，配合間隙為0.030.030.07mm0.07mm（雙邊），模具材料為（雙邊），模具材料為Cr12MoVCr12MoV45模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電火花加工電火花加工l 電極電極( (凸模凸模) )的制造加工工藝的制造加工工藝: : 鍛造鍛造退火退火粗、精刨粗、精刨淬火與回火淬火與回火成形磨削。成形磨削。 或：鍛造或：鍛造退火退火刨刨( (或銑或銑) ) 淬火與回火淬火與回火磨上、下磨上、下平面平面線切割加工。凸模長(zhǎng)度應(yīng)加長(zhǎng)一段，作為電火線切割加工。凸模長(zhǎng)度應(yīng)加長(zhǎng)一段，作為電火花加工的電極，長(zhǎng)度值根據(jù)凹模刃口高度而定。花加工的電極，長(zhǎng)度值根據(jù)凹模刃口高度而定。 l 凸凹模加

39、工工藝凸凹模加工工藝: : 鍛造鍛造退火退火粗車、精車粗車、精車( (上、下面上、下面) ) 樣板劃線樣板劃線加加工螺釘孔、粗加工各槽孔工螺釘孔、粗加工各槽孔淬火與回火淬火與回火磨平面磨平面退退磁磁用組合后的凸模作電極，電火花加工槽孔。用組合后的凸模作電極，電火花加工槽孔。46模具制造綜合實(shí)踐模具制造綜合實(shí)踐電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換l 電規(guī)準(zhǔn)的選擇電規(guī)準(zhǔn)的選擇47根據(jù)工件的要求根據(jù)工件的要求電極和工件的材料電極和工件的材料加工工藝指標(biāo)加工工藝指標(biāo) 經(jīng)濟(jì)因素經(jīng)濟(jì)因素l電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換：粗規(guī)準(zhǔn)一般選擇電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換：粗規(guī)準(zhǔn)一般選擇l l檔；中規(guī)準(zhǔn)和精規(guī)準(zhǔn)檔；中規(guī)準(zhǔn)和精規(guī)準(zhǔn)一般選擇一般選擇2 24 4檔檔 。型腔的側(cè)面修光，是靠調(diào)節(jié)電極的。型腔的側(cè)面修光，是靠調(diào)節(jié)電極的平動(dòng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)采用單電極平動(dòng)加工時(shí)，應(yīng)相應(yīng)調(diào)平動(dòng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)采用單電極平動(dòng)加工時(shí)，應(yīng)相應(yīng)調(diào)節(jié)電極的平動(dòng)量。節(jié)電極的平動(dòng)量。l電極材料：采用石墨與紫銅（黃銅、鑄鐵、鋼不適于型腔電極材料：采用石墨