第4章模具零件電火花加工.doc

1、成都電子機械高等專科學(xué)校教 案課程名稱模具制造工藝及實訓(xùn)任課教師謝建任課系機械工程系教研室模具專業(yè)教研室教學(xué)課題第4章模具零件電火花加工 4.1電火花加工原理4.2電火花成型加工（1）教學(xué)目的 與要求1、了解電火花加工原理及特點；2、了解電火花加工時影響工件表面質(zhì)量的主要 因素；3、掌握常用電極材料的特點；4、掌握成型電極尺寸的確定；教學(xué)重點成型電極尺寸的確疋；影響電火化加工零件表面質(zhì)量的主要因素難點電火花加工的微觀過程和電火花成型加工中的參數(shù)控制主要教學(xué) 方法和手段講授、討論教具多媒體課后作業(yè)思考題與習(xí)題1、簡述數(shù)控電火花成型加工的基本原理。2、 電火花成型加工的主要工藝參數(shù)有哪些？3、 什

2、么是電火花加工過程中的極性效應(yīng)？加 工時如何正確選擇加工極性 ？4、在電火花加工中怎樣協(xié)調(diào)生產(chǎn)率和加工表面粗糙度之間相互矛盾的關(guān)系 ？第4章模具零件電火花加工電火花加工是在加工過程中，禾U用兩極（工具電極和工件電極）之間不斷產(chǎn)生脈沖性 的火花放電，靠放電時局部、瞬時產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來，以使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達到預(yù)定要求的加工方法。電火花加工中工件和電極都會受到電腐蝕作用，只是兩極的蝕除量不同，這種現(xiàn)象稱 為極性效應(yīng)。工件接正極的加工方法稱為正極性加工；反之，稱為負極性加工。電火花放電加工按工具電極和工件的相互運動關(guān)系的不同，可以分為電火花穿孔成形 加工、電火花線切割、電火花磨削、

3、電火花展成加工、電火花表面強化和電火花刻字等。其 中，電火花穿孔成形加工和電火花線切割在模具加工中應(yīng)用最廣泛。4.1電火花加工的基礎(chǔ)知識4.1.1電火花加工的基本原理及必要條件1）工具電極和工件電極之間在加工時必須保持一定的間隙。2）火花放電必須在一定絕緣性能的介質(zhì)中進行。3）放電點局部區(qū)域的功率密度足夠高。放電所產(chǎn)生的熱量就足以使電極表面的局部金 屬瞬時熔化甚至汽化。4）火花放電是瞬時的脈沖性放電。5）在先后兩次脈沖放電之間，應(yīng)有足夠的停歇時間，排除電蝕產(chǎn)物，使極間介質(zhì)充分消電離，恢復(fù)介電性能，以保證每次脈沖放電不在同一點進行，避免發(fā)生局部燒傷現(xiàn)象，使重復(fù)性脈沖放電順利進行4.1.2電火花加

4、工的特點1、電火花加工中，加工材料的去除是靠放電時的熱作用實現(xiàn)的，材料的可加工性主要取決于材料的導(dǎo)電特性及其熱學(xué)特性， 如熔點、沸點（汽化點）、比熱容、熱導(dǎo)率、電阻率等, 而幾乎與其力學(xué)性能（硬度、強度）無關(guān)，因此適合于加工難以切削加工的材料。2、放電加工中，加工工具電極和工件不直接接觸，沒有機械加工中的切削力，因此適宜加工低剛度工件及微細加工。由于可以簡單地將工具電極的形狀復(fù)制到工件上，因此特別適用于復(fù)雜表面形狀的加工。3、加工范圍可小至幾微米的小軸、孔、縫，大到幾米的超大型模具和零件。4、電火花加工的局限性在于：用于導(dǎo)電材料的加工；一般加工速度較慢；存在電極損 耗。4.1.3電火花加工的微

5、觀過程1. 極間介質(zhì)的擊穿與放電圖4.1.4矩形波脈沖放電時的電壓（U）和電流（i）波形2. 能量的轉(zhuǎn)換、分布與傳遞3. 電極材料的拋出4. 極間介質(zhì)的消電離4.1.4電火花加工常用術(shù)語和符號1) 工具電極2) 放電間隙3) 脈沖電源4) 伺服進給系統(tǒng)5) 工作液介質(zhì)6) 電蝕產(chǎn)物7) 電規(guī)準(zhǔn)電參數(shù)8) 脈沖寬度ti ( S)9) 脈沖間隔to ( s)10) 放電時間(電流脈寬)te( s)11) 擊穿延時 td(s)12) 脈沖周期 tp( s)13) 開路電壓(空載電壓)或峰值電壓ui( V )14) 加工電流 I( A )15) 峰值電流 ie(A)16) 正、負極性加工17) 放電狀

6、態(tài)18) 加工速度 VW ( mm3min )或 Vm (gmin)19) 損耗速度 VE( mm3/min 或 g/min )4.2 電火花成形加工4.2.1 電火花成形加工機床圖 4.2.1 所示的電火花成形加工機床通常包括： 床身、立柱、工作臺及主軸頭等主機 部分；液壓泵 (油泵 )、過濾器、各種控制閥、管道等工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)；脈沖電源、伺服 進給(自動進給調(diào)節(jié))系統(tǒng)和其他電氣系統(tǒng)等電源箱部分 。4.2.2 電火花成形加工的控制參數(shù)和主要影響因素1、影響工件的加工速度、工具電極的損耗速度的主要因素( 1 )極性效應(yīng)的影響 在用短脈沖加工時，正極材料的蝕除速度大于負極材料的蝕除速度，這時

7、工件應(yīng)接正 極；當(dāng)采用長脈沖加工時， 質(zhì)量和慣性大的正離子將有足夠的時間加速， 到達并轟擊負極表 面，由于正離子的質(zhì)量大，對負極表面的轟擊破壞作用強，故采用長脈沖時負極的蝕除速度要比正極大，工件應(yīng)接負極。( 2)工具電極材料的影響 銅鎢、銀鎢合金等復(fù)合材料，熔點高，并且導(dǎo)熱性好，因而電極損耗小，但也由于成本 高且機械加工比較困難， 一般只在少數(shù)的超精密電火花加工中采用。 故常用的是純銅和石墨， 這兩種材料在寬脈沖粗加工時都能實現(xiàn)低損耗。銅的熔點雖然低， 但其導(dǎo)熱性好， 會使電極表面保持較低溫度從而減少損耗。 純銅不易 產(chǎn)生電弧， 在較困難的條件下也能實現(xiàn)穩(wěn)定加工； 精加工時比石墨電極損耗小，

8、易于加工成 精密、微細的花紋，采用精微加工能達到 Ra1.25m的表面粗糙度；用過的電極經(jīng)鍛造后還可加工為其他形狀的電極，材料利用率高。但純銅的機械加工性能不如石墨好。石墨電極的優(yōu)點是：機械加工成形容易 （但不易做成精密、微細的花紋 ）；電火花加工的 性能也很好， 在長脈沖粗加工時能吸附游離的碳來補償電極的損耗， 因此目前已廣泛用做型 腔粗加工的電極。缺點是石墨電極容易產(chǎn)生電弧燒傷現(xiàn)象。（ 3）電參數(shù)的影響提高電蝕量和生產(chǎn)率的途徑：1）減小脈沖間隔，提高脈沖頻率；2）增加放電電流及脈沖寬度，增加單個脈沖能量。3. 影響工件加工精度的主要因素（1）放電間隙的大小（ 2）工具電極的損耗4. 影響工

9、件表面質(zhì)量的主要因素（1）表面粗糙度 對表面粗糙度影響最大的是單個脈沖能量。（ 2）表面力學(xué)性能電火花表面由于瞬間的先熱脹后冷縮， 因此加工后的 表面存在殘余拉應(yīng)力 ，使抗疲勞 強度減弱， 比機械加工表面低了許多。 采用回火熱處理來降低殘余拉應(yīng)力， 或進行噴丸處理 把殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，能夠提高其耐疲勞性能。4.2.3 電火花成形加工工具電極的設(shè)計與制造1. 對電極的技術(shù)要求1）電極的幾何形狀要和模具型孔或型腔的幾何形狀完全相同，其尺寸大小根據(jù)模具型 孔或型腔的尺寸及公差、放電間隙的大小、凸模與凹模配合間隙來決定。2）電極的尺寸精度不低于IT7 級精度。3） 電極的表面粗糙度應(yīng)在Ra0.6

10、31.25 m以上，如果采用鑄鐵或鑄銅時，表面不能有 砂眼。4） 各表面的平行度，100 mm長度內(nèi)不能大于 0.010.02mm。5）電極加工成形后變形小，具有一定強度。2、電極材料 常用的電極材料有：鑄鐵、鋼、純銅、黃銅、銅鎢合金、銀鎢合金、石墨等。這些材料的性能見表 4.2.2 所示。3、電極的結(jié)構(gòu)形式 常用的電極結(jié)構(gòu)有下列幾種形式：（1）整體電極（2）組合電極1 ）分解式電極2）鑲拼式電極4、電極尺寸的確定（1）電極橫截面尺寸的確定1）按凹模尺寸和公差確定電極橫截面尺寸 如圖 4.2.9所示為凹模型孔不同部位的尺寸 公差標(biāo)注。其相應(yīng)部位電極橫截面尺寸的計算公式如下：a （A 2S） 0

11、b(B2S)0CCr1(RlS)0(R2S)02）按凸模尺寸和公差確定電極橫截面尺寸 于凹模、凸模配合間隙的不同又存在三種情況： 凸模、凹模單邊配合間隙等于放電間隙（ 完全相同，電極公差取凸模公差的 1/22/3。 凸模、凹模單邊配合間隙小于放電間隙（ 一個值（S- Z/2），電極橫截面尺寸計算公式如下:圖4210所示為凸模尺寸及公差標(biāo)注，由Z/2 = S）:電極橫截面尺寸和凸模截面尺寸Z/2 V S）:電極應(yīng)按凸模四周每邊均勻縮小圖4.2.9凹模尺寸及公差標(biāo)注圖4.2.10凸模尺寸及公差標(biāo)注13a A 2(S Z/2)0b B 2(SZ/2)0C Cr R (S Z/2)。r2 R2 (S

12、Z/2)0凸模、凹模配合間隙大于放電間隙（Z/2 >S）,電極應(yīng)按凸模四周每邊均勻放大一個值（Z/2 - S）,電極橫截面尺寸計算公式如下:a A 2(Z/2S)0b B 2(Z/2S)0C Cr1 R1(Z/2S)0r2 R2（Z/2 S）0以上式中：S單面放電間隙；Z/2 凸模、凹模單邊間隙；電極制造公差，通常取模具公差的1/22/3 ,并按“入體原則” 標(biāo)注。（2）電極長度的確定在電極長度確定方面， 穿孔加工與型腔加工是不同的，穿孔加工只計算電極長度，而型腔加工還須考慮各縱截面的形狀和尺寸。1）穿孔加工電極長度的確定圖4.2.11所示為穿孔加工用電極長度。電極長度按下式計算：1.6

13、 2.0 tT2型腔加工電極縱截面的形狀和尺寸，應(yīng)根據(jù)型腔對型腔底部不同部位的尺寸，其電極的尺寸計算 電極縱截面尺寸，尺寸的計算如下：LL1L2t 1.3 1.8 T12）型腔加工電極縱截面尺寸的確定 底部的形狀和尺寸并考慮放電間隙而確定。 也有所不同。圖4.2.12所示為加工型腔時,H' HR1R1SR2R2SIBB2Stan (90)/2教學(xué)課題4.2電火花成型加工（2）教學(xué)目的 與要求了解各種材料電極的制造工藝；掌握常用材料電極的制造工藝教學(xué)重點電極的找正；型腔模具的電火花加工工藝難點電極的制造；電極的裝夾和找正；主要教學(xué) 方法和手段講授、討論教具多媒體課后作業(yè)思考題與習(xí)題1、

14、電火花加工型腔與其它型腔加工的方法相比有何特點？2、教材P.166第19題5、電極的制造（1）機械加工方法機械加工電極除采用一般的加工方法外，已廣泛采用成形磨削。對于純銅、黃銅一類的電極，由于不能用成形磨削加工，一般可用仿形刨床加工而成， 并經(jīng)鉗工鋰削進行最后修整。（2）電極與凸模聯(lián)合成形磨削當(dāng)電極材料為鑄鐵時， 電極與凸模常用環(huán)氧樹脂等膠合在一起，如圖4.2.13所示。但對 于截面積較小的工件則不易粘牢， 為防止在磨削過程中發(fā)生電極或凸模脫落， 可采用錫焊或 機械方法使電極與凸模連接在一起。 當(dāng)電極材料為鋼時， 可把凸模加長些， 將其作電極。即 把電極和凸模做成一個整體。電極與凸模聯(lián)合成形磨

15、削，其共同截面的公稱尺寸應(yīng)直接按凸模的公稱尺寸進行磨削， 公差取凸模公差的1/21/3。當(dāng)凸、凹模的配合間隙等于放電間隙時， 正好適用磨削后電極的輪廓尺寸與凸模完全相 同的情況。當(dāng)凸、凹模的配合間隙小于放電間隙時， 電極的輪廓尺寸應(yīng)小于凸模的輪廓尺寸。 則可 用化學(xué)腐蝕法將電極尺寸縮小至設(shè)計尺寸。 腐蝕的方法為： 將干凈的電極垂直浸入腐蝕劑中， 根據(jù)其腐蝕速度的大小， 每隔一定的時間后取出， 測量其尺寸是否符合要求， 若尺寸仍偏大 時應(yīng)繼續(xù)侵入，直到適合為止。當(dāng)凸、凹模的配合間隙大于放電間隙時， 電極的輪廓尺寸應(yīng)大于凸模的輪廓尺寸， 則需 用電鍍法將電極擴大到設(shè)計尺寸。（ 3）電極制造常用工藝

16、電極制造常用工藝一般可按下述工序進行：1 ）刨（或銑） ：按圖樣要求刨或銑所要求的形狀電極毛坯（若是圓形可車削） ，按最大 外形尺寸留 1mm 左右精加工余量。2）平磨：在平面磨床上磨兩端面及相鄰兩側(cè)面（對銅及石墨電極應(yīng)在小臺鉗上，用刮 研的方法刮平或磨平） 。3）劃線：按圖樣要求在劃線平臺上劃線。4） 刨（或銑） ：按劃線輪廓，在刨床或銑床上加工成形，并留有0.2 0.4mm 的精加工余量。形狀復(fù)雜的可適當(dāng)加大，但不超過0.8mm。5）鉗工：鉆、攻電極裝夾螺孔。6）熱處理：指采用鋼電極時，按圖樣要求淬火。7）精加工電極：對于鑄鐵或鋼電極，在有條件的情況下，可用成形磨削加工成形；而 對于銅電極

17、，可在仿形刨床上進行仿刨成形。8）化學(xué)腐蝕或電鍍：指電極與凸模聯(lián)合加工（或階梯電極）時，對小間隙模具采用化 學(xué)腐蝕，對大間隙模具采用電鍍。9）鉗工修整：指對銅電極的精修成形。（ 4）由線切割加工電極 除用機械方法制造電極以外，在比較特殊需要的場合下也可用線切割加工電極。（5）石墨電極的加工 石墨電極是電火花型腔加工中最常用的電極之一。 石墨電極的制作一般是采用傳統(tǒng)的機 械加工，即車、銑、刨、磨、手工修磨，樣板檢驗等方法。4.2.4 電火花成形時電極與工件的裝夾與定位1.電極裝夾夾具 在電火花加工之前， 電極必須安裝在電加工機床主軸頭上， 并使電極軸線平行于主軸頭 的軸線，必要時還應(yīng)使電極的橫剖

18、面基準(zhǔn)與機床的縱橫滑板平行。為保證電極裝夾的要求， 必然要使用電極裝夾夾具。因此，電極裝夾夾具是電火花加工中必不可少的工裝之一。（ 1 ）整體式電極裝夾夾具（ 2）鑲拼式電極裝夾夾具（ 3）多電極裝夾夾具（4）電極裝夾的調(diào)節(jié)裝置電極及其裝夾夾具安裝在電加工機床主軸頭上后，必須對電極進行校正， 使其軸心線平行于主軸頭的軸線（或垂直于機床的工作臺面）。有時還要調(diào)節(jié)沿電極軸線的回轉(zhuǎn)角，以使電極橫剖面的基準(zhǔn)與機床縱橫滑板平行。（5）高精度電極夾具a）用精密角尺校正電極垂直度一L上I、b）用千分表校正電極垂直度圖4225電極垂直度的校正C）型腔加工用電極校正1-電極；2-精密角尺；3-凹模；4-工作臺2

19、. 電極與工件間的定位方法在電火花加工中的定位， 是指將已安裝完成的電極 對準(zhǔn)工件的加工位置，以保證加工型 孔或型腔在凹模上的位置精度。 在定位過程中需要一些專門的定位裝置， 下面介紹常用的定 位裝置的形式和使用方法。（1）量塊角尺法（圖 4.2.26）先在凹模X和Y方向的外側(cè)表面上磨出兩個定位基準(zhǔn)面，并根據(jù)加工要求計算出電極 至兩基準(zhǔn)面之間的距離X、y。電極裝夾后下降至接近凹模，用精密角尺與凹模定位基準(zhǔn)面吻合，然后在角尺與電極之間墊入尺寸分別為 程度適宜，便可使工件正確定位并加以緊固。 ?；鶞?zhǔn)互相平行的單型孔或多型孔的定位。X和y的量塊，調(diào)整凹模的位置使塊規(guī)的松緊這種方法操作簡單省時， 適用

20、于電極基準(zhǔn)與凹圖4.2.26量塊角尺法1-凹模；2-電極；3-量塊；4-角尺（2）測定器法（圖4.2.27）圖4.2.27測定器法1-凹模；2-電極；3-量塊；4測定器；5-千分表測定器中兩個基準(zhǔn)平面間的尺寸 Z是固定的，它可配合量塊和千分表進行定位。在凹模外側(cè)磨出基準(zhǔn)面，并根據(jù)加工要求計算出電極至基準(zhǔn)面之間的距離X，在測定器內(nèi)墊入量塊，尺寸為H=Z-X,然后靠上千分表使表頭接觸量塊，并記下讀數(shù)。定位時，將千分表靠在凹?；鶞?zhǔn)面上，表頭接觸電極，移動凹模使千分表指示為原讀數(shù)這時定位尺寸即為 X,即可緊固工件。此方法也應(yīng)在相互垂直的兩個方向上進行定位。（3）角尺千分表法用角尺和千分表定位的方法如圖

21、4228所示。先在凹模外側(cè)磨出兩個相互垂直的基準(zhǔn)面，將兩個基準(zhǔn)面調(diào)整與機床縱橫拖板平行，并將凹模固緊在機床工作臺上。同時根據(jù)加工要求，計算出電極至凹?；嬷g的距離X和y。圖4228用角尺、千分表在工作臺上定位的方法圖4229用同心環(huán)（輪轂）定位的方法1-千分表；2-角尺；3-工作臺；4-凹模；5-電極將兩只千分表裝在精密角尺上，借助另一個精密角尺調(diào)整兩只千分表的讀數(shù)均在“O ”位（見圖4228a）,然后用下面的千分表靠上已裝夾的凹?；鶞?zhǔn)面，調(diào)整角尺的位置使千分 表讀數(shù)為“ O”（圖4.2.28b）。移動工作臺，使電極的基準(zhǔn)面（電極基準(zhǔn)面已調(diào)整與機床縱橫 拖板平行）與上面的千分表相靠并使其讀數(shù)

22、為“O”，此時電極與凹模的基準(zhǔn)面處于同一垂直平面（見圖4.2.28C）。最后移動工作臺使電極至凹模之間的相對位置為X ,即實現(xiàn)定位（見圖4228d）。在Y方向上定位的方法與此相同。（4）同心環(huán)（輪轂）定位法（5）套板、定位銷法（6） 角尺測十字線的定位方法（圖4230）該方法分別在電極固定板和凹模板的上面和兩個側(cè)面同時劃出中心十字線，用刀口角尺在兩個垂直方向上進行測量，注意角尺的垂直度。 調(diào)整凹模的位置使電極固定板和凹模板上的十字線重合，即可實現(xiàn)定位。這種方法簡便易行，適用于定位精度要求不高的型腔加工。4.2.5電火花成形加工的工藝過程及實例型腔模電火花加工工藝過程及實例（1）型腔模電火花加工

23、方法型腔模電火花加工方法主要有：單工具電極直接成形法、單電極平動法、多電極更換法和分解電極加工法等。（2）電火花加工型腔時電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換和平動量的分配粗加工時，要求高生產(chǎn)率和低電極損耗，這時應(yīng)優(yōu)先考慮采用較寬的脈沖寬度（例如在400 s以上）然后選擇合適的脈沖峰值電流，并應(yīng)注意加工面積和加工電流之間的配合關(guān)系。中規(guī)準(zhǔn)與粗規(guī)準(zhǔn)之間并沒有明顯的界限，應(yīng)按具體加工對象劃分。 一般選用脈沖寬度為20400 、電流峰值為1025A ,進行中規(guī)準(zhǔn)加工。精規(guī)準(zhǔn)加工時，一般都選用窄脈寬（ti=220 m ）、小峰值電流（V 10A ）進行加工。（3） 型腔電火花加工工藝實例實例一：表424為洗衣機調(diào)節(jié)螺母

24、注塑模型腔電火花加工工藝實例。（教材P.142）實例二：表425塑料葉輪注射模型腔電火花加工工藝實例（教材P.143）教學(xué)課題4.3數(shù)控電火花線切割加工教學(xué)目的 與要求1、了解線切割加工原理、特點和應(yīng)用范圍；2、了解電火花加工機床的結(jié)構(gòu)組成；3、了解數(shù)控電火花線切割加工的控制原理；4、掌握3B程序的編制教學(xué)重點3B程序的編制和穿絲孔位置的確定難點根據(jù)凸、凹模輪廓編制 3B程序；工件的裝夾；電火花加工后工件出現(xiàn) 變形的解決方法主要教學(xué) 方法和手段講授、討論教具多媒體課后作業(yè)思考題與習(xí)題1、簡述數(shù)控線切割機床的加工原理。2、電火花線切割加工的主要特點是什么？4.3數(shù)控電火花線切割加工電火花線切割加

25、工（Wire CUt EDM ,簡稱 WEDM ）是在電火花加工基礎(chǔ)上，于20世紀50年代末在前蘇聯(lián)發(fā)展起來的一種新的工藝形式，是用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放 電對工件進行切割，故稱為電火花線切割，有時簡稱線切割。4.3.1電火花線切割加工原理、特點及應(yīng)用范圍1線切割加工的原理電火花線切割加工的基本原理是利用移動的細金屬導(dǎo)線（銅絲或鉬絲）作電極，對工 件進行脈沖火花放電切割成形。根據(jù)電極絲的運行速度，電火花線切割機床分為兩大類：一類為高速走絲電火花線切割機床，另一類為低速走絲（或稱慢走絲）電火花線切割機床（WEDM-LS），電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低于0.2ms,這是國外生產(chǎn)和使

26、用的主要機種。圖4.3.1a、b為高速走絲電火花線切割工藝及裝置的示意圖。利用細鉬絲4作工具電極進行切割，貯絲筒7使鉬絲作正反向交替移動， 加工能源由脈沖電源 3供給。在電極絲和工 件之間澆注工作液介質(zhì)， 工作臺在水平面兩個坐標(biāo)方向各自按預(yù)定的控制程序，根據(jù)火花間隙狀態(tài)作伺服進給移動，從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成形。2線切割加工的特點電火花線切割加工過程的工藝和機理，與電火花成形加工既有共性，又有特性。（1）電火花線切割加工與電火花成形加工的共性線切割加工的電壓、 電流波形與電火花加工的基本相似。 單個脈沖也有多種形式的放電 狀態(tài)，如開路、正?；鸹ǚ烹?、短路等。線切割加工的加工機理、生產(chǎn)

27、率、表面粗糙度等工藝規(guī)律，材料的可加工性等也與電 火花成形加工的基本相似，可以加工一切導(dǎo)電材料。（2）線切割加工與電火花成形加工的不同特點 由于電極工具是直徑較小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù) 的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。采用水或水基工作液，不會引燃起火，容易實現(xiàn)安全無人運轉(zhuǎn)。但由于工作液的電阻 率遠比煤油小，因而在開路狀態(tài)下，仍有明顯的電解電流。用簡單絲狀工具電極，省掉了成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設(shè)計和制 造費用，靠數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜的切割軌跡，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，加工周期短。由于電極絲比較細，可以加工微細異形孔、窄縫和復(fù)雜形

28、狀的工件。由于切縫很窄， 可對工件材料可進行“套料”加工，實際金屬去除量很少，材料的利用率很高，這對加工、 節(jié)約貴重金屬有重要意義。由于采用移動的長電極絲進行加工，單位長度電極絲的損耗較少，從而對加工精度的 影響比較小， 特別在低速走絲線切割加工時， 電極絲一次性使用， 電極絲損耗對加工精度的 影響更小。3. 線切割加工的應(yīng)用范圍（1）加工模具。（ 2）加工電火花成形用的電極（ 3）加工試制新產(chǎn)品的零件4.3.2 電火花線切割加工機床電火花線切割加工設(shè)備主要由機床機械部分、脈沖電源、控制系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng) 和機床附件等幾部分組成。圖 4.3.2與圖 4.3.3 別為高速和低速走絲線切割加工設(shè)

29、備組成圖。 本書以講述高速走絲線切割為主。1.機床機械部分 機床機械部分由床身、坐標(biāo)工作臺、走絲機構(gòu)、絲架、工作液箱、附件和夾具等幾部分 組成。4.3.3 數(shù)控電火花線切割控制系統(tǒng)及編程方法1、軌跡控制原理采用逐點比較法時，X或Y每進給一步，每次插補的過程都要進行以下四個工作節(jié)拍 （圖 4.3.7）：1）偏差判別 判別加工坐標(biāo)點對規(guī)定幾何軌跡的偏離位置，以決定拖板的走向。一般用F代表偏差值。F=O,表示加工點恰好在線（軌跡）上。 F>0,加工點在線的上方或左方， F<0 ,加工點在線的下方或右方，以此來決定第二拍進給的軸向和方向。2） 拖板進給 根據(jù)F值控制坐標(biāo)工作臺沿+X或-X向

30、；+Y或-Y向進給。加工點向規(guī) 定的軌跡靠攏,縮小偏差。3）偏差計算 由機床數(shù)控裝置根據(jù)數(shù)控程序計算出新的加工點與規(guī)定圖形軌跡之間的 偏差,作為下一步判別走向的依據(jù)。4）終點判斷 根據(jù)計數(shù)長度判斷是否到達程序規(guī)定的加工終點。若到達終點、則停止 插補和進給，結(jié)束該段程序，進入下一新程序段；否則再回到第一拍。 如此不斷地重復(fù)上述循環(huán)過程，就能加工出所要求的軌跡和輪廓形狀。3.數(shù)控電火花線切割編程方法（1）3B格式程序編制3B程序格式如表4.3.1所示。表4.3.1 3B程序格式NBXByBJGZ序號分隔符X軸坐標(biāo)值分隔符y軸坐標(biāo)值分隔符計數(shù)長度計數(shù)方向加工指令1） 平面坐標(biāo)系和坐標(biāo)值 x、y的確定

31、 平面坐標(biāo)系是這樣規(guī)定的：面對機床工作臺，工作臺平面為坐標(biāo)平面；左右方向為X軸，且向左為正；前后方向為 y軸，且向前為正。坐標(biāo)系的原點隨程序段的不同而變化：加工直線時，以該直線的起點為坐標(biāo)系的原點，把直線終點的坐標(biāo)值作為 X、y,均取絕對值，單位為 m ；加工圓弧時，以該圓弧的圓心為 坐標(biāo)系的原點，圓弧起點的坐標(biāo)值作為X、y，均取絕對值， 單位為m°2）計數(shù)方向G的確定 不管是加工直線還是圓弧，計數(shù)方向均按終點的位置來確定。 具體確定的原則如下：加工直線時，計數(shù)方向取與直線終點投影較長的那個坐標(biāo)軸。例如，在圖4.3.8中，加工直線OA ,計數(shù)方向取X軸，記作GX ；加工OB ,計數(shù)方

32、向取 Y軸，記作GY ;加工OC， 計數(shù)方向取X軸、Y軸均可，記作 GX或GYO加工圓弧時，計數(shù)方向取與該圓弧終點時走向較平行的軸向作為計數(shù)方向，或取終點坐標(biāo)中絕對值較小的軸向作為計數(shù)方向（與直線相反）。例如在圖4.3.9中，加工圓弧AB ,計數(shù)方向應(yīng)取X軸，記作GX,加工MN ,計數(shù)方向應(yīng)取 Y軸，記作GY ;加工PQ,計數(shù)方向 取X軸、Y軸均可，記作GX或GY。圖4.3.8直線計數(shù)方向確定圖4.3.9圓弧計數(shù)方向確定3） 計數(shù)長度J的確定計數(shù)長度是在計數(shù)方向的基礎(chǔ)上確定，是被加工的直線或圓弧在計數(shù)方向的坐標(biāo)軸上投影的絕對值總和，單位為m。注意圓弧可能跨幾個象限，要正確求出所有在計數(shù)方向上的

33、投影總和，如圖4.3.10所示。4） 加工指令 直線（包括與坐標(biāo)軸重合的直線）的加工指令有4種，如圖4.3.11。圓 弧的加工指令有8種，包括順時針切割（順圓） SR1SR4,逆時針切割（逆圓） NR1NR4, 如圖 4.3.12。a）取GX為計數(shù)方向，計數(shù)長度為J=JX1+JX2b）取GY為計數(shù)方向，計數(shù)長度為J=JY1+JY2+JY3圖4310計數(shù)長度計算7尺圖4.3.12圓弧的加工指令圖4311直線加工指令5） 切割軌跡偏移距離 f數(shù)控線切割加工時，控制系統(tǒng)所控制程序軌跡實際是電極絲 中心移動的軌跡示。加工凸模時，電極絲中心軌跡應(yīng)在所加工圖形的外側(cè)；加工凹模型孔時，電極絲中心軌跡應(yīng)在所加

34、工圖形的內(nèi)側(cè)。所加工工件圖形與電極絲中心軌跡間的距離，在圓弧的半徑方向、在線段的垂直方向都應(yīng)考慮一個偏移距離f。偏移距離有正偏移和負偏移。6） 偏移距離f的計算 加工沖模的凸、凹模，應(yīng)該考慮電極絲半徑r絲、電極絲和工件之間的單面放電間隙 電及凸模和凹模間的單面配合間隙配。當(dāng)加工沖孔模時（要求保證工件孔的尺寸），這時凸模尺寸由孔的尺寸確定。若凸模和凹?；境叽缦嗤?，故凸模的偏移距離f凸=絲+ 電，凹模的偏移距離 f凹=r絲+ 電一配。當(dāng)加工落料模時（要求保證工件外形尺寸），此時凹模由工件外形尺寸確定，若凹模和凸?；境叽缦嗤?，故凹模的偏移距離f凹=r絲+ 電，凸模的偏移距離 f凸=r絲+ 電一配

35、。教學(xué)課題4.3數(shù)控電火花線切割加工（2）教學(xué)目的 與要求掌握3B程序的編制教學(xué)重點3B程序的編制和穿絲孔位置的確定難點根據(jù)凸、凹模輪廓編制 3B程序；工件的裝夾；電火花加工后工件出現(xiàn) 變形的解決方法主要教學(xué) 方法和手段講解例題教具多媒體課后作業(yè)思考題與習(xí)題3、教材P.166第21題例題一：如圖所示的冷沖模的凹模型孔，采用數(shù)控線切割作精加工，請編制切割型孔的 3B程序。切割順序為： A B C D E F G H A , （不考慮鉬絲半徑和放電間隙的補償量）型孔部分交點的通一坐標(biāo)如下：G (-50, 9.789)、E (-14.362 , 16)、D (3.420 , 9.397)(假設(shè)鉬絲偏

36、移量 f=0 )91nOaOOCOPl9旺aOI/IACC900eH甜06C1N2Q(5S£dHOnOOI33ZI3IU900eH即H0H已XS££9££0旦0q99口XeCSUIOQ0£99QESIZT9XeOIEIO召£616go9>XSsmoS£09SEs9XS蕊匹£0S0QS£3SE9KoOOOofO091£Of9TZSIaAX9ON4.3.4 數(shù)控線切割加工工藝及常用夾具、工件的正確裝夾方法（1）常用夾具及工件的正確裝夾方法1）線切割常用的夾具工件裝夾的形式對加工精度有

37、直接影響。 電火花線切割加工機床的夾具比較簡單， 一般是在通用夾具上采用壓板、 螺栓固定（雙絲壓板） 工件，如圖 4.3.24 所示。2 ）工件裝夾時一般要求 工件的基準(zhǔn)面應(yīng)清潔無毛刺。 經(jīng)熱處理的工件， 在穿絲孔內(nèi)及擴孔的臺階處， 要清除 熱處理殘余物及氧化皮。 夾具應(yīng)具有必要的精度，將其穩(wěn)固地固定在工作臺上，擰緊螺栓時用力要均勻。 工件裝夾的位置應(yīng)有利于工件找正， 并應(yīng)與機床行程相適應(yīng)， 工作臺移動時工件不得 與 Z 軸相碰。 對工件的夾緊力要均勻，不得使工件變形或翹起。 大批零件加工時最好采用專用夾具，以提高生產(chǎn)效率。 細小、精密、薄壁的工件應(yīng)固定在不易變形的輔助夾具上。3）工件的正確裝

38、夾方法3）工件的找正4）工件的裝夾位置及防止工件變形開裂的方法有些工件切割后， 尺寸總是出現(xiàn)明顯偏差， 檢查機床精度、 數(shù)控加工的硬件和程序都正 常，最后才發(fā)現(xiàn)是變形引起的。常見切割工件的變形如圖4.3.27 所示。 切縫閉合變形 由于從坯料外直接切入切割凸模時，因材料應(yīng)力不平衡產(chǎn)生變形，如張口或閉口變形，以致影響工件加工精度。 消除這種變形的方法是： 在切割凸模時， 應(yīng)在坯料上鉆出切割凸模 外形起點的穿絲孔。 切縫張開變形有時不便于鉆凸模外形起點穿絲孔， 可以改變切割路線及夾壓位置， 就可減小或避免變 形對切割工件尺寸精度的影響。如圖中的凸模，若把切割路線改為A K J I ,按逆時針方向由BA ,由于夾壓工件的位置在最后一條程序處，所以在切割過程中產(chǎn)生的變形不至 于影響凸模的尺寸精度。 未淬火件張口變形。如圖 4.327c所示為未經(jīng)淬火的工件，切割后在開口處張開，使 開口尺寸增大。解決辦法： 用多次切割，第一次切割放一定余量，以便材料應(yīng)力變形釋放，再精加工切 割?；虿捎梅侄吻懈?。 淬火工件切割后開口變小。如圖 4327d所示為切割經(jīng)過淬火的材料，切割后開口部 位的尺寸變小。解決辦法：用多次切割，第一次切割放一定余量，以便材料應(yīng)力變形釋放，再精加工。 或采用分段切割。 尖角處開裂。 如圖 4327e 所示為較大的凹模， 因內(nèi)腔尖角處沒有較大的工藝圓角 R， 所以當(dāng)切去內(nèi)框