數(shù)控電火花機(jī)床的使用和操作

1、數(shù)控電火花機(jī)床的使用與操作教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱數(shù)控電火花機(jī)床的操作課時(shí)安排8任務(wù)名稱數(shù)控電火花機(jī)床傳動(dòng)原理及相關(guān)部件介紹，圓形工件的加工任務(wù)描述通過學(xué)習(xí)數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床使用說明及各部件的結(jié)構(gòu)原理，為鞏固線切割的相關(guān)知識和技能，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，綜合練習(xí)，提升技能水平。教學(xué)目標(biāo)1. 了解數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床各部分的結(jié)構(gòu)、名稱及相關(guān)原理；2. 正確掌握數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床各部件的操作方法；3. 獨(dú)立安全規(guī)范操作機(jī)床，完成數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床的加工流程。教學(xué)重點(diǎn)1、 電極、工件的安裝、調(diào)試；2、 對刀、操作界面各參數(shù)處理。教學(xué)難點(diǎn)1、 加工中相關(guān)加工參數(shù)的處理教學(xué)方法練習(xí)、檢測教學(xué)資源1、獨(dú)立操作機(jī)床2、課件、

2、車間機(jī)床及配套工量刃具鄧偉文 電加工技術(shù)三三14LK114LK21、2、3、41、2、3、4 8電火花設(shè)備的概述新課掌握電火花設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及操作原理1. 電火花加工的物理本質(zhì)；2. 電火花加工設(shè)備簡介。 1電火花加工的物理本質(zhì) ； 2電火花加工設(shè)備各部件簡介； 3電火花加工設(shè)備的操作方法介紹；啟發(fā)式+行為引導(dǎo)法2x32x752x52x52x2ZNC_350系列數(shù)控電火花機(jī)床使用說明一、概述 2.1.1 電火花加工的物理本質(zhì) 電火花加工基于電火花腐蝕原理，是在工具電極與工件電極相互靠近時(shí)，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，使金屬局部熔化，甚至氣化，從而將金屬蝕除下來。那么兩電

3、極表面的金屬材料是如何被蝕除下來的呢？這一過程大致分為以下幾個(gè)階段(如圖2-1所示)：圖2-1 電火花加工原理 (1) 極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道(如圖2-1(a)所示)。工具電極與工件電極緩緩靠近，極間的電場強(qiáng)度增大，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平的，因此在兩極間距離最近的A、B處電場強(qiáng)度最大。 工具電極與工件電極之間充滿著液體介質(zhì)，液體介質(zhì)中不可避免地含有雜質(zhì)及自由電子，它們在強(qiáng)大的電場作用下，形成了帶負(fù)電的粒子和帶正電的粒子，電場強(qiáng)度越大，帶電粒子就越多，最終導(dǎo)致液體介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道。放電通道是由大量高速運(yùn)動(dòng)的帶正電和帶負(fù)電的粒子以及中性粒子組成的。由于通道截面很小，

4、通道內(nèi)因高溫?zé)崤蛎浶纬傻膲?力高達(dá)幾萬帕，高溫高壓的放電通道急速擴(kuò)展，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時(shí)還伴隨著光效應(yīng)和聲效應(yīng)，這就形成了肉眼所能看到的電火花。(2) 電極材料的熔化、氣化熱膨脹(如圖2-1(b)、(c)所示)。液體介質(zhì)被電離、擊穿，形成放電通道后，通道間帶負(fù)電的粒子奔向正極，帶正電的粒子奔向負(fù)極，粒子間相互撞擊，產(chǎn)生大量的熱能，使通道瞬間達(dá)到很高的溫度。通道高溫首先使工作液汽化，進(jìn)而氣化，然后高溫向四周擴(kuò)散，使兩電極表面的金屬材料開始熔化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間體積猛增，形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時(shí)，可以看到工件與工具電極間有冒煙現(xiàn)象，

5、并聽到輕微的爆炸聲。(3) 電極材料的拋出(如圖2-1(d)所示)。正負(fù)電極間產(chǎn)生的電火花現(xiàn)象，使放電通道產(chǎn)生高溫高壓。通道中心的壓力最高，工作液和金屬氣化后不斷向外膨脹，形成內(nèi)外瞬間壓力差，高壓力處的熔融金屬液體和蒸汽被排擠，拋出放電通道，大部分被拋入到工作液中。仔細(xì)觀察電火花加工，可以看到桔紅色的火花四濺，這就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。 (4) 極間介質(zhì)的消電離(如圖2-1(e)所示)。加工液流入放電間隙，將電蝕產(chǎn)物及殘余的熱量帶走，并恢復(fù)絕緣狀態(tài)。若電火花放電過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物來不及排除和擴(kuò)散，產(chǎn)生的熱量將不能及時(shí)傳出，使該處介質(zhì)局部過熱，局部過熱的工作液高溫分解、積炭，使加工無法

6、繼續(xù)進(jìn)行，并燒壞電極。因此，為了保證電火花加工過程的正常進(jìn)行，在兩次放電之間必須有足夠的時(shí)間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排出，恢復(fù)放電通道的絕緣性，使工作液介質(zhì)消電離。圖2-2 電火花表面局部放大圖 2.1.2 電火花加工、電火花線切割加工的特點(diǎn) 1共同特點(diǎn) (1) 二者的加工原理相同，都是通過電火花放電產(chǎn)生的熱來熔解去除金屬的，所以二者加工材料的難易與材料的硬度無關(guān)，加工中不存在顯著的機(jī)械切削力。 (2) 二者的加工機(jī)理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。 (3) 最小角部半徑有限制。電火花加工中最小角部半徑為加工間隙，線切割加工中最小角部半徑為電極絲的半徑加上加工

7、間隙。 2不同特點(diǎn) (1) 從加工原理來看，電火花加工是將電極形狀復(fù)制到工件上的一種工藝方法(如圖2-3(a)所示)。在實(shí)際中可以加工通孔(穿孔加工)和盲孔(成型加工)(如圖2-3(b)、(c)所示)；而線切割加工是利用移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線(銅絲或鉬絲)做電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電，切割成型的一種工藝方法，如圖2-4所示。圖2-3 電火花加工 (a) 電火花加工產(chǎn)品 (b) 線切割加工產(chǎn)品圖2-5 電加工產(chǎn)品實(shí)例2.2 電火花加工機(jī)床簡介 我國國標(biāo)規(guī)定，電火花成型機(jī)床均用D71加上機(jī)床工作臺面寬度的1/10表示。例如D7132中，D表示電加工成型機(jī)床(若該機(jī)床為數(shù)控電加工機(jī)床，則在D后加K，即D

8、K)；71表示電火花成型機(jī)床；32表示機(jī)床工作臺的寬度為320 mm。 2.2.1 機(jī)床型號、規(guī)格、分類 在中國大陸外，電火花加工機(jī)床的型號沒有采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)自行確定，如日本沙迪克(Sodick)公司生產(chǎn)的A3R、A10R，瑞士夏米爾(Charmilles)技術(shù)公司的ROBOFORM20/30/35，臺灣喬懋機(jī)電工業(yè)股份有限公司的JM322/430，北京阿奇工業(yè)電子有限公司的SF100等。 電火花加工機(jī)床按其大小可分為小型(D7125以下)、中型(D7125D7163)和大型(D7163以上)；按數(shù)控程度分為非數(shù)控、單軸數(shù)控和三軸數(shù)控。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，國外已經(jīng)大批生產(chǎn)三坐標(biāo)數(shù)

9、控電火花機(jī)床，以及帶有工具電極庫、能按程序自動(dòng)更換電極的電火花加工中心，我國的大部分電加工機(jī)床廠現(xiàn)在也正開始研制生產(chǎn)三坐標(biāo)數(shù)控電火花加工機(jī)床。 2.2.2 電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu) 電火花加工機(jī)床主要由機(jī)床本體、脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作液過濾和循環(huán)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等部分組成，如圖2-6所示。間 隙參考值增益設(shè)定控制裝置進(jìn)給系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較器放大器間 隙傳感器脈沖電源床 身工作液循環(huán)過 濾 系 統(tǒng)(a) 原理圖(b) 實(shí)物圖2-6 電火花機(jī)床二、 機(jī)床本體 機(jī)床本體主要由床身、立柱、主軸頭及附件、工作臺等部分組成，是用以實(shí)現(xiàn)工件和工具電極的裝夾固定和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)。床身、支柱、坐標(biāo)工作臺

10、是電火花機(jī)床的骨架，起著支承、定位和便于操作的作用。因?yàn)殡娀鸹庸ず暧^作用力極小，所以對機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)度無嚴(yán)格要求，但為了避免變形和保證精度，要求具有必要的剛度。主軸頭下面裝夾的電極是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其質(zhì)量的好壞將影響到進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度及加工過程的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響工件的加工精度。 機(jī)床主軸頭和工作臺常有一些附件，如可調(diào)節(jié)工具電極角度的夾頭、平動(dòng)頭、油杯等。本節(jié)主要介紹平動(dòng)頭。 電火花加工時(shí)粗加工的電火花放電間隙比中加工的放電間隙要大，而中加工的電火花放電間隙比精加工的放電間隙又要大一些。當(dāng)用一個(gè)電極進(jìn)行粗加工時(shí)，將工件的大部分余量蝕除掉后，其底面和側(cè)壁四周的表面粗糙度很差，為了將其修光，

11、就得轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)逐擋進(jìn)行修整。但由于中、精加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙比粗加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙小，若不采取措施則四周側(cè)壁就無法修光了。平動(dòng)頭就是為解決修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而設(shè)計(jì)的。 平動(dòng)頭是一個(gè)使裝在其上的電極能產(chǎn)生向外機(jī)械補(bǔ)償動(dòng)作的工藝附件。當(dāng)用單電極加工型腔時(shí)，使用平動(dòng)頭可以補(bǔ)償上一個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)和下一個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)之間的放電間隙差。 平動(dòng)頭的動(dòng)作原理是：利用偏心機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過平動(dòng)軌跡保持機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成電極上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都能圍繞其原始位置在水平面內(nèi)作平面小圓周運(yùn)動(dòng)，許多小圓的外包絡(luò)線面積就形成加工橫截面積，如圖2-7所示，其中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑就稱為平動(dòng)量，其大小可以由零逐漸調(diào)大，以補(bǔ)償粗、中、精

12、加工的電火花放電間隙之差，從而達(dá)到修光型腔的目的。具體平動(dòng)頭的結(jié)構(gòu)及原理可以參考其他書籍。 目前，機(jī)床上安裝的平動(dòng)頭有機(jī)械式平動(dòng)頭和數(shù)控平動(dòng)頭，其外形如圖2-8所示。機(jī)械式平動(dòng)頭由于有平動(dòng)軌跡半徑的存在，它無法加工有清角要求的型腔；而數(shù)控平動(dòng)頭可以兩軸聯(lián)動(dòng)，能加工出清棱、清角的型孔和型腔。 圖2-7 平動(dòng)頭擴(kuò)大間隙原理圖(a) 機(jī)械式平動(dòng)頭 (b) 數(shù)控平動(dòng)頭圖2-8 平動(dòng)頭外形 與一般電火花加工工藝相比較，采用平動(dòng)頭電火花加工有如下特點(diǎn)： (1) 可以通過改變軌跡半徑來調(diào)整電極的作用尺寸，因此尺寸加工不再受放電間隙的限制。 (2) 用同一尺寸的工具電極，通過軌跡半徑的改變，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)

13、的修整，即采用一個(gè)電極就能由粗至精直接加工出一副型腔。 (3) 在加工過程中，工具電極的軸線與工件的軸線相偏移，除了電極處于放電區(qū)域的部分外，工具電極與工件的間隙都大于放電間隙，實(shí)際上減小了同時(shí)放電的面積，這有利于電蝕產(chǎn)物的排除，提高加工穩(wěn)定性。 (4) 工具電極移動(dòng)方式的改變，可使加工的表面粗糙度大有改善，特別是底平面處。 普通電火花加工機(jī)床為了修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而添加平動(dòng)頭，使工具電極軌跡向外可以逐步擴(kuò)張，即可以平動(dòng)。對數(shù)控電火花機(jī)床，由于工作臺是數(shù)控的，可以實(shí)現(xiàn)工件加工軌跡逐步向外擴(kuò)張，即搖動(dòng)，故數(shù)控電火花機(jī)床不需要平動(dòng)頭。具體來說，搖動(dòng)加工的作用是： (1) 可以精確控制加工尺寸

14、精度。 (2) 可以加工出復(fù)雜的形狀，如螺紋。 (3) 可以提高工件側(cè)面和底面的表面粗糙度。 (4) 可以加工出清棱、清角的側(cè)壁和底邊。（5) 變?nèi)婕庸榫植考庸?，有利于排屑和加工穩(wěn)定。 (6) 對電極尺寸精度要求不高。 搖動(dòng)的軌跡除了可以像平動(dòng)頭的小圓形軌跡外，數(shù)控?fù)u動(dòng)的軌跡還有方形、菱形、叉形和十字形，且搖動(dòng)的半徑可為9.9 mm以內(nèi)任一數(shù)值。 搖動(dòng)加工的編程代碼各公司均自己規(guī)定。以漢川機(jī)床廠和日本沙迪克公司為例，搖動(dòng)加工的指令代碼如下(參見表2-3)： 一、 加工圖樣技術(shù)要求：1、 零件加工表面上，不應(yīng)有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷。2、 未注線性尺寸公差應(yīng)符合GB/T1804-20

15、00的要求。日 期簽 字練 習(xí)編 號XTJSXY一02制圖審核練 習(xí)項(xiàng) 目零件圖標(biāo)準(zhǔn)湘潭技師學(xué)院比 例11材料：不銹鋼數(shù) 量重量：學(xué) 號圖號：02二、 參考加工操作步驟參見XTJSXY一02圖，加工以上三個(gè)孔形工件，必須準(zhǔn)備三個(gè)電極。1圓形孔的加工；（1） 把8的圓形銅管電極裝入電火花機(jī)床的數(shù)控平動(dòng)頭上；（2） 把100x100x3mm的板料放在工作臺上，打開磁力吸盤吸住工件；（3） 對刀；（4） Z方向設(shè)置為零；（5） 進(jìn)入菜單2的加工界面；（6） 設(shè)定加工深度Z、加工電流B的相關(guān)參數(shù)；（7） 按控制柜的ON鍵開始加工；（8） 調(diào)好冷卻水位的深淺、水管的大小，保證電弧火花能熄滅，電蝕物能及時(shí)

16、沖走；（9） 當(dāng)聽到結(jié)束加工報(bào)警鈴聲時(shí)，移開電極；（10） 再裝10mm的電極按以上步驟加工，直至加工完成；（11） 取下并檢查工件。2.加工好20x20x100mm的方形電極后；（12） 把20x20x100mm的方形電極裝入電火花機(jī)床的數(shù)控平動(dòng)頭上；（13） 把100x100x3mm的板料放在工作臺上，打開磁力吸盤吸住工件；（14） 對刀；（15） Z方向設(shè)置為零；（16） 進(jìn)入菜單2的加工界面；（17） 設(shè)定加工深度Z、加工電流B的相關(guān)參數(shù)；（18） 按控制柜的ON鍵開始加工；（19） 調(diào)好冷卻水位的深淺、水管的大小，保證電弧火花能熄滅，電蝕物能及時(shí)沖走；（20） 當(dāng)聽到結(jié)束加工報(bào)警鈴聲

17、時(shí)，移開電極，檢查工件。3. 加工好20x10x100mm的方形電極后；（21） 把20x10x100mm的方形電極裝入電火花機(jī)床的數(shù)控平動(dòng)頭上；（22） 把100x100x3mm的板料放在工作臺上，打開磁力吸盤吸住工件；（23） 對刀；（24） Z方向設(shè)置為零；（25） 進(jìn)入菜單2的加工界面；（26） 設(shè)定加工深度Z、加工電流B的相關(guān)參數(shù)；（27） 按控制柜的ON鍵開始加工；（28） 調(diào)好冷卻水位的深淺、水管的大小，保證電弧火花能熄滅，電蝕物能及時(shí)沖走；（29） 當(dāng)聽到結(jié)束加工報(bào)警鈴聲時(shí)，移開電極，檢查工件。三、 注意事項(xiàng)，（2） 工作加工一次后，需取下電極修整。（3） 合理選擇電極材料、切削用量，提高零件加工質(zhì)量。（4） 為提高零件的加工精度，可分粗中精三步進(jìn)行加工。四、 工量具準(zhǔn)備通知單序號名 稱規(guī) 格數(shù)量備注1千分尺025mm12游標(biāo)卡尺0150mm13電極10的銅管8的銅管方形電極11把20的方形孔加工好后再改成長方形電極4其他輔具1專用線切割乳化液等。52校絲器等。63其他常用輔具。7材料4不銹鋼200 X200 X 3mm一塊8數(shù)控線切割機(jī)床ZNC_3509數(shù)控系統(tǒng)廣州-東莞元貞練習(xí)五、零件圖的評分標(biāo)準(zhǔn)圓形工件評分標(biāo)準(zhǔn)：檢 測項(xiàng) 目技 術(shù) 要 求配分評 分 標(biāo) 準(zhǔn)檢 測結(jié) 果得 分尺寸110 10超差0.01扣10分,降級扣10分220