第2章-電火花加工

1、 （Electrical Discharge MachiningElectrical Discharge Machining簡稱簡稱EDMEDM） 2 所謂電火花加工（Electrical Discharge Machine簡稱EDM)是指在介質(zhì)中，利用兩極(工具電極與工件電極)之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象對材料進(jìn)行加工，使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定要求的加工方法。 2.1.1 電火花加工的概念電火花加工的概念3 在火花放電時(shí)，火花通道內(nèi)瞬時(shí)產(chǎn)生的大量熱致使電極表面的金屬產(chǎn)生局部熔化甚至氣化而被蝕除下來。 4 電火花加工表面不同于普通金屬切削表面具有規(guī)則的切削痕跡，其表面是由無數(shù)個(gè)

2、不規(guī)則的放電凹坑組成。 52.1.2 電火花加工的特點(diǎn)電火花加工的特點(diǎn) 1.1.優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1）適合于加工任何難切削導(dǎo)電材料 材料的可加工性主要取決于材料導(dǎo)電性及熱學(xué)特性,與其力學(xué)性能（硬度、強(qiáng)度等）無關(guān)。 2）可以加工特殊及復(fù)雜形狀的表面和零件 沒有機(jī)械加工的切削力，適宜加工低剛度工件及進(jìn)行微細(xì)加工。 3）易于實(shí)現(xiàn)加工過程自動化 直接利用電能加工，而電能、電參數(shù)較機(jī)械量易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制、適應(yīng)控制、智能化控制和無人化操作等； 4）通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善零件結(jié)構(gòu)的加工工藝性 6 2 2局限性：局限性： 1）一般只能加工金屬等導(dǎo)電材料； 2）加工速度一般較慢； 3）存在電極損耗； 4）最小角部半

3、徑有限制； 5）加工表面有變質(zhì)層甚至微裂紋。7電火花加工系統(tǒng)原理示意圖電火花加工系統(tǒng)原理示意圖 8 實(shí)現(xiàn)電火花加工的必要條件：實(shí)現(xiàn)電火花加工的必要條件： 1)工具電極與工件保持一定的放電間隙；一般是幾個(gè)微米至數(shù)百微米。加工中必須用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來保證加工間隙隨加工狀態(tài)而變化。 2)火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行 ；如火花油、水溶性工作液或去離子水等。液體介質(zhì)有壓縮放電通道的作用，同時(shí)液體介質(zhì)還能把電火花加工過程中產(chǎn)生的金屬蝕除產(chǎn)物、碳黑等從放電間隙中排出去，并對電極和工件起到較好的冷卻作用。 2.1.3 電火花加工應(yīng)具備的條件電火花加工應(yīng)具備的條件9 3)放電點(diǎn)局部區(qū)域的功率密

4、度足夠高(一般為105106A/cm2)，放電時(shí)所產(chǎn)生的熱量，足以使放電通道內(nèi)金屬局部產(chǎn)生瞬時(shí)熔化甚至氣化。 4)火花放電是瞬時(shí)的脈沖性放電。放電的持續(xù)時(shí)間一般為10-710-3秒。由于放電時(shí)間短，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量來不及擴(kuò)散到工件材料內(nèi)部，能量集中，溫度高，放電點(diǎn)集中在很小范圍內(nèi)。 5)在先后兩次脈沖放電之間，需要有足夠的停歇時(shí)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，以保證下次脈沖放電不在同一點(diǎn)進(jìn)行，避免形成電弧放電，使重復(fù)性脈沖放電順利進(jìn)行。 10脈沖電源的放電電壓及電流波形脈沖電源的放電電壓及電流波形 極間放電電壓和電流波形極間放電電壓和電流波形a）電壓波形）電壓波形 b）電

5、流波形）電流波形11 按工具電極和工件相對運(yùn)動的方式和用途的不同， 電火花加工大致可分為: 1 )電火花穿孔成形加工 2 )電火花線切割 3 )電火花同步共扼回轉(zhuǎn)加工 4 )電火花高速小孔加工 5 )電火花表面強(qiáng)化與刻字2.1.4 電火花加工的類型及適用范圍電火花加工的類型及適用范圍12適適 用用 范范 圍圍 1 )1 )電火花穿孔成形加工電火花穿孔成形加工 (1)穿孔加工：各種沖模、擠壓模、粉末冶金模、異形孔及微孔等； (2)型腔加工：加工各類型腔模及各種復(fù)雜的型腔工件。 2 ) 2 )電火花線切割電火花線切割 (1)切割各種沖模和具有直紋面的零件； (2)下料、截割和窄縫加工。 13適用范

6、圍適用范圍 3 )3 )電火花同步共扼回轉(zhuǎn)加工電火花同步共扼回轉(zhuǎn)加工 以同步回轉(zhuǎn)、展成回轉(zhuǎn)、倍角速度回轉(zhuǎn)等不同方式，加工各種復(fù)雜型面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環(huán)規(guī)，高精度、高對稱度、表面粗糙度值小的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面等。 4 ) 4 )電火花高速小孔加工電火花高速小孔加工 (1)線切割預(yù)穿絲孔； (2)深徑比很大的小孔，如噴嘴等。 5 ) 5 )電火花表面強(qiáng)化與刻字電火花表面強(qiáng)化與刻字 (1)模具刃口，刀、量具刃口表面強(qiáng)化和鍍覆； (2)電火花刻字、打印記。 14 電場強(qiáng)度畸變最大、介電強(qiáng)度最薄弱處產(chǎn)生雪崩式電離過程，導(dǎo)致介質(zhì)擊穿。 放電通道建立，高電流密度、帶電粒子高速運(yùn)動，通道中心

7、產(chǎn)生高溫、高壓。2.2.1 2.2.1 極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道15極間未施加放電脈沖時(shí)的情況極間未施加放電脈沖時(shí)的情況16極間施加放電脈沖形成放電通道極間施加放電脈沖形成放電通道 17 通道內(nèi)形成電子流與離子流，電能動能熱能。 極間介質(zhì)一旦被電離、擊穿，形成放電通道后，脈沖電源使通道內(nèi)的電子高速奔向正極，正離子奔向負(fù)極，使電能變成動能，動能通過帶電粒子對相應(yīng)電極材料的高速碰撞轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使正?fù)極表面產(chǎn)生高溫，高溫除使工作液氣化、熱分解外，也使金屬材料熔化甚至氣化。 2.2.2 2.2.2 介質(zhì)熱分解，電極材料熔化、氣化、熱膨脹介質(zhì)熱分解，電極材料熔

8、化、氣化、熱膨脹182.2.3 2.2.3 電極材料的拋出電極材料的拋出 通道內(nèi)的正負(fù)電極表面放電點(diǎn)瞬時(shí)高溫使工作液汽化并使得兩電極對應(yīng)表面金屬材料產(chǎn)生熔化、氣化，形成一個(gè)擴(kuò)張的“氣泡”，從而將熔化或氣化的金屬材料推擠、拋出而使其進(jìn)入工作液中，拋出的兩極帶電荷的材料在放電通道內(nèi)匯集后進(jìn)行中和及凝聚，最終形成了細(xì)小的中性圓球顆粒，成為電火花加工的蝕除產(chǎn)物。19電極表面產(chǎn)生熔化甚至氣化電極表面產(chǎn)生熔化甚至氣化 202.2.4 2.2.4 極間介質(zhì)的消電離極間介質(zhì)的消電離 一次脈沖放電結(jié)束，此后還應(yīng)有一段間隔時(shí)間，使間隙介質(zhì)消電離，即放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子，恢復(fù)本次放電通道處間隙介質(zhì)的絕

9、緣強(qiáng)度，以免總是重復(fù)在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電，這樣可以保證按兩極相對最近處或電阻率最小處形成下一擊穿放電通道。21隕石撞擊地球示意圖隕石撞擊地球示意圖22電火花加工表面的放電凹坑電火花加工表面的放電凹坑232.3.1 2.3.1 電火花加工的極性效應(yīng)電火花加工的極性效應(yīng) 1極性效應(yīng) 極性：工件或電極接入電源回路的正極或負(fù)極。 極性效應(yīng)：單純由于正、負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。 對極性的規(guī)定：以工件所接為準(zhǔn)。 電子流、離子流，長脈寬與短脈寬、工作液和電極對等都影響極性效應(yīng)。24 極性效應(yīng)是火花放電過程中一種重要現(xiàn)象，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因很復(fù)雜，通常對這一問題的解釋是：在火

10、花放電過程中，正、負(fù)電極表面分別受到負(fù)電子和正離子的轟擊和瞬時(shí)熱源的作用，在兩極表面所分配到的能量不一樣，因而熔化、氣化拋出的電蝕量也不一樣。極極 性性 效效 應(yīng)應(yīng)25 這是因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量和慣性均小，容易獲得很高的加速度和速度，在擊穿放電的初始階段就有大量的電子奔向正極，把能量傳遞給陽極表面，使電極材料迅速熔化和氣化；而正離子則由于質(zhì)量和慣性較大，起動和加速較慢，在擊穿放電的初始階段，大量的正離子來不及到達(dá)負(fù)極表面，到達(dá)負(fù)極表面并傳遞能量的只有一小部分離子。26v 在用短脈沖加工時(shí)，電子的轟擊作用大于離子的轟擊作用。正極的蝕除速度大于負(fù)極的蝕除速度，這時(shí)工件應(yīng)接正極。v 當(dāng)采用長脈沖加工時(shí)質(zhì)量

11、和慣性大的正離子將有足夠的時(shí)間加速，到達(dá)并轟擊負(fù)極表面的離子數(shù)將隨放電時(shí)間的增長而增多；由于正離子的質(zhì)量大，對負(fù)極表面的轟擊破壞作用強(qiáng)，這時(shí)工件應(yīng)接負(fù)極。v 因此，當(dāng)采用窄脈沖精加工時(shí)，應(yīng)選用正極性加工；當(dāng)采用長脈沖粗加工時(shí)，應(yīng)采用負(fù)極性加工，以得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。27v 除了充分地利用極性效應(yīng)、正確地選用極性、最大限度地降低工具電極的損耗外，還應(yīng)合理選用工具電極的材料，根據(jù)電極對材料的物理性能和加工要求選用最佳的電參數(shù)，使工件的蝕除速度最大，工具損耗盡可能小。282.3.2 影響加工蝕除速度的因素影響加工蝕除速度的因素 1電參數(shù)的影響電參數(shù)的影響 在電火花加工過程中，無論正極

12、或負(fù)極，單個(gè)脈沖的蝕除量與單個(gè)脈沖能量在一定范圍內(nèi)成正比的關(guān)系，而工藝系數(shù)與電極材料、脈沖參數(shù)、工作介質(zhì)等有關(guān)。某一段時(shí)間內(nèi)的總蝕除量約等于這段時(shí)間內(nèi)各單個(gè)有效脈沖蝕除量的總和，故正、負(fù)極的蝕除速度與單個(gè)脈沖能量、脈沖頻率成正比。 29 單個(gè)脈沖放電所釋放的能量取決于極間放電電壓、放電電流和放電持續(xù)時(shí)間，單個(gè)脈沖放電所釋放的能量取決于極間放電電壓、放電電流和放電持續(xù)時(shí)間，所以單個(gè)脈沖放電能量為所以單個(gè)脈沖放電能量為:WM dttituet)()(0式中式中t te e單個(gè)脈沖實(shí)際放電時(shí)間（單個(gè)脈沖實(shí)際放電時(shí)間（s s）；）； WM單個(gè)脈沖放電能量（單個(gè)脈沖放電能量（J）。）。 放電間隙中隨時(shí)間

13、而變化的電壓（放電間隙中隨時(shí)間而變化的電壓（V V）；）；放電間隙中隨時(shí)間而變化的電流（放電間隙中隨時(shí)間而變化的電流（A A）；）；)(tu)(ti30放電凹坑形狀與放電參數(shù)示例放電凹坑形狀與放電參數(shù)示例31 近期的研究還發(fā)現(xiàn)放電的蝕除量不僅與能量的大小有關(guān)，還與蝕除的形式有關(guān)，對于窄脈寬高峰值電流放電的情況產(chǎn)生的蝕除形式主要是以材料的氣化為主，而大脈寬低峰值電流主要產(chǎn)生的蝕除形式是熔化方式，氣化形式的蝕除效率比熔化的要高3050，并且表面殘留的金屬及表面質(zhì)量有明顯差異。32放電蝕除形式的不同產(chǎn)生的表面放電蝕除形式的不同產(chǎn)生的表面質(zhì)量及蝕除凹坑形狀差異質(zhì)量及蝕除凹坑形狀差異 33 由上述分析可

14、知，如果要提高蝕除速度，可以采用提高脈沖頻率，增加單個(gè)脈沖能量，或者說增加平均放電電流(或峰值電流)和脈沖寬度,減小脈間的方式獲得。此外還可以通過增加峰值電流，采用小脈寬、高峰值電流的放電方式，以獲得氣化的蝕除方式，從而達(dá)到既提高蝕除速度，同時(shí)又改善表面質(zhì)量的目的。34金屬材料熱學(xué)常數(shù)的影響金屬材料熱學(xué)常數(shù)的影響 金屬熱學(xué)常數(shù)是指熔點(diǎn)、沸點(diǎn)(氣化點(diǎn))、熱導(dǎo)率、比熱容、熔化熱、氣化熱等。顯然當(dāng)脈沖放電能量相同時(shí)，金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熔化熱、氣化熱愈高，電蝕量將愈少，愈難加工；另一方面，熱導(dǎo)率愈大，瞬時(shí)產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)到材料基體內(nèi)部，因而也會降低放電點(diǎn)本身的蝕除量。 鎢、鉬、硬質(zhì)合金等熔點(diǎn)

15、、沸點(diǎn)較高、所以難以蝕除；純銅的熔點(diǎn)雖然比鐵(鋼)的低，但因?qū)嵝院?，所以耐蝕性也比鐵好；鋁的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比鐵(鋼)的大好幾倍，但其熔點(diǎn)較低，所以耐蝕性比鐵(鋼)差。石墨的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)相當(dāng)高，導(dǎo)熱系數(shù)也不太低，故耐蝕性好，適合于制作電極。 35工作介質(zhì)對電蝕量的影響工作介質(zhì)對電蝕量的影響 在電火花加工過程中，工作介質(zhì)的作用是：形成火花擊穿放電通道，并在放電結(jié)束后迅速恢復(fù)級間的絕緣狀態(tài)；對放電通道產(chǎn)生壓縮作用；幫助電蝕產(chǎn)物的拋出和排除；對工具、工件起到冷卻作用。介電性能好、密度和黏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；但粘度大，不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響正常

16、放電。 36 目前電火花成形加工主要采用油類作為工作液，粗加工時(shí)采用的脈沖能量大、加工間隙也較大、爆炸排屑拋出能力強(qiáng)，往往選用介電性能、粘度較大的機(jī)油，且機(jī)油的燃點(diǎn)較高，大能量加工時(shí)著火燃燒的可能性??；而在中、精加工時(shí)放電間隙比較小，排屑比較困難，故一般均選用粘度小、流動性好、滲透性好的煤油作為工作液，但考慮到實(shí)際加工的方便性，一般均采用火花油或煤油做為工作介質(zhì)。 37影響電蝕量的一些其他因素影響電蝕量的一些其他因素 首先是加工過程的穩(wěn)定性；加工過程不穩(wěn)定將干擾以致破壞正常的火花放電，使有效脈沖利用率降低，降低加工速度，嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生結(jié)碳拉弧，使加工難以進(jìn)行； 其次如果加工面積較小，而采用的加工

17、電流較大，也會使局部電蝕產(chǎn)物濃度過高，放電點(diǎn)不能分散轉(zhuǎn)移，放電后的余熱來不及擴(kuò)散而積累起來，造成過熱，形成電弧，破壞加工的穩(wěn)定性。382.3.3 蝕除速度和電極損耗的關(guān)系蝕除速度和電極損耗的關(guān)系 1 1加工速度加工速度 體積加工速度 mm3/min； 質(zhì)量加工速度 g/min。 2 2工具電極相對損耗速度和相對損耗比工具電極相對損耗速度和相對損耗比 電極相對損耗:衡量工具電極是否耐損耗，不能只看工具損耗速度Ve，還要看同時(shí)能達(dá)到的加工速度Vw，即以相對損耗或損耗比作為衡量工具電極耐損耗的指標(biāo)。即 VeVw 10039 為了降低工具電極的相對損耗，必須充分利用好電火花加工過程中的各種效應(yīng)。這些效

18、應(yīng)主要包括： （1）正確選擇極性 （2）利用吸附效應(yīng) （3）利用傳熱效應(yīng) （4）選用合適的材料 402.3.4 影響加工精度的主要因素影響加工精度的主要因素 1. 放電間隙的大小及一致性； 2. 工具電極的損耗及穩(wěn)定程度； 3. 二次放電； 4. 邊角損耗。41 電火花加工時(shí)，如果加工過程中放電間隙能保持不變，則可以通過修正工具電極的尺寸對放電間隙進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得較高的加工精度。然而，放電間隙的大小實(shí)際上是變化的，影響著加工精度。 除了間隙能否保持一致性外，間隙大小對加工精度也有影響，尤其是對復(fù)雜形狀的加工表面，棱角部位電場強(qiáng)度分布不均，間隙越大，影響越嚴(yán)重。另外，還必須盡可能使加工過程穩(wěn)定。

19、1.1.放電間隙的大小及其一致性放電間隙的大小及其一致性422.2.工具電極的損耗及其穩(wěn)定性工具電極的損耗及其穩(wěn)定性 電火花穿孔加工時(shí)，電極可以貫穿型孔而補(bǔ)償電極的損耗，型腔加工時(shí)則無法采用這一方法，精密型腔加工時(shí)一般可采用更換電極的方法保障加工精度。 433.3.二次放電二次放電 二次放電是指在已加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等的介入而再次進(jìn)行的非正常放電，集中反映在加工深度方向產(chǎn)生斜度和加工棱角棱邊變鈍等方面。 加工過程中，由于工具電極下端部加工時(shí)間長，絕對損耗大，而電極入口處的放電間隙則由于電蝕產(chǎn)物的存在，“二次放電”的機(jī)率大而擴(kuò)大，因而產(chǎn)生了加工斜度。44電火花加工時(shí)的加工斜度電火花加工時(shí)的加

20、工斜度 454.4.邊角損耗邊角損耗 電火花加工時(shí)，工具的尖角或凹角很難精確地復(fù)制在工件上，這是因?yàn)楫?dāng)工具為凹角時(shí)，工件上對應(yīng)的尖角處放電蝕除的機(jī)率大，容易遭受電蝕而成為圓角。當(dāng)工具為尖角時(shí)，一是由于放電間隙的等距性，工件上只能加工出以尖角頂點(diǎn)為圓心、放電間隙為半徑的圓??；二是工具上的尖角本身因尖端放電蝕除的機(jī)率大而損耗成圓角。46電火花加工時(shí)尖角變圓電火花加工時(shí)尖角變圓 47 1. 1.表面粗糙度表面粗糙度 影響表面粗糙度的因素有單個(gè)脈沖能量，工件材料。 2. 2.表面變質(zhì)層表面變質(zhì)層 熔化層； 熱影響層； 基體金屬; 表面層的顯微裂紋。2.3.5 電火花加工的表面質(zhì)量電火花加工的表面質(zhì)量4

21、8電火花加工表面顯微裂紋電火花加工表面顯微裂紋49 3 3表面機(jī)械性能表面機(jī)械性能 1）顯微硬度及耐磨性; 2）殘余應(yīng)力； 3）抗拉疲勞性能。 常用的后置處理手段: 手工拋磨；電拋磨；超聲拋光；磨料噴射加工；磨料流動加工；化學(xué)拋光。50電火花加工表面拋光處理電火花加工表面拋光處理512.4 電火花成形加工機(jī)床電火花成形加工機(jī)床 電火花成形加工設(shè)備一般 由機(jī)床本體、 脈沖電源、 自動控制系統(tǒng) 三部分組成。 機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式有： 龍門式、框形立柱式、 臺式、滑枕式、懸臂式， 便攜式等多種結(jié)構(gòu)。52幾種典型的電火花成形加工機(jī)床幾種典型的電火花成形加工機(jī)床532.4.2 主機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)及其作用主機(jī)各部

22、分的結(jié)構(gòu)及其作用 1 1床身、立柱及數(shù)控軸床身、立柱及數(shù)控軸 床身、立柱是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件，其作用是保證電極與工作臺、工件之間的相互位置，立柱上承載的橫向（X）、縱向（Y)及垂直方向（Z）軸的運(yùn)動對加工精度起到至關(guān)重要的作用。這種C型結(jié)構(gòu)使得機(jī)床的穩(wěn)定性、精度保持性、剛性及承載能力較高。 工作臺工作臺 固定工作臺結(jié)構(gòu)使工件及工作液的重量對加工過程沒有影響，加工更加穩(wěn)定，同時(shí)方便大型工件的安裝固定及操作者的觀察。 54 工作臺工作臺 工作臺用來支承及裝夾工件，通過坐標(biāo)調(diào)整找正工件對電極的相對位置。作縱橫向移動的工作臺一般都帶有坐標(biāo)裝置。常用的是靠刻度手輪來調(diào)整位置，隨著加工精度要求的提高，通常采用光學(xué)

23、坐標(biāo)讀數(shù)裝置、磁尺數(shù)顯等裝置。置于工作臺上的工作液箱，加工時(shí)容納工作液，放電蝕除過程在其中進(jìn)行。 大型機(jī)床一般采用固定工作臺，固定工作臺結(jié)構(gòu)使工件及工作液的重量對加工過程沒有影響，加工更加穩(wěn)定，同時(shí)方便大型工件的安裝固定及操作者的觀察。 55C C型三軸數(shù)控機(jī)床主機(jī)型三軸數(shù)控機(jī)床主機(jī) 56數(shù)控機(jī)床工作臺導(dǎo)向及驅(qū)動部件數(shù)控機(jī)床工作臺導(dǎo)向及驅(qū)動部件57主軸頭主軸頭 主軸頭是電火花成形加工機(jī)床的一個(gè)最為關(guān)鍵的部件，可實(shí)現(xiàn)上、下方向的Z軸運(yùn)動。它的結(jié)構(gòu)是由伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向和防扭機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)三部分組成。它控制工件與工具電極之間的放電間隙。 主軸頭的好壞直接影響加工的工藝指標(biāo)，如加工效率、幾何精度以及

24、表面粗糙度。 58直線電機(jī)與普通電機(jī)驅(qū)動直線電機(jī)與普通電機(jī)驅(qū)動59 直線電機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)，首先是避免了把旋轉(zhuǎn)變換成直線進(jìn)給的滾珠絲桿所引起的諸多問題(如間隙等)；其次就是傳遞效率較高，在電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中驅(qū)動滾珠絲杠與電機(jī)本身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，因有摩擦阻力而使能量損失，而直線電機(jī)加速所需要的電能，能全部被轉(zhuǎn)換成動能。 60數(shù)控電火花成形機(jī)床數(shù)控電火花成形機(jī)床C C軸功能軸功能61工作液循環(huán)及過濾系統(tǒng)工作液循環(huán)及過濾系統(tǒng) 工作液循環(huán)系統(tǒng)一般包括工作液箱、電動機(jī)、泵、過濾器、管道、閥、儀表等。工作液箱可以放入機(jī)床內(nèi)部成為整體,也可以與機(jī)床分開,單獨(dú)放置。對工作液進(jìn)行強(qiáng)迫循環(huán)，是加速電蝕產(chǎn)物的排除、改善極間加

25、工狀態(tài)的有效手段。 62工作液循環(huán)系統(tǒng)原理圖工作液循環(huán)系統(tǒng)原理圖 63電火花成形機(jī)床紙質(zhì)過濾芯電火花成形機(jī)床紙質(zhì)過濾芯642.4.3 脈沖電源脈沖電源 電火花加工脈沖電源的作用是在電火花加工過程中提供能量。它的功能是把工頻正弦交流電轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)電火花加工需要的脈沖電源。脈沖電源輸出的各種電參數(shù)對電火花加工的加工速度、表面粗糙度、工具電極損耗以及加工精度等各項(xiàng)工藝指標(biāo)都具有重要的影響。651.對脈沖電源的要求及其分類對脈沖電源的要求及其分類（1）脈沖電壓波形的前后沿應(yīng)該很陡，即脈沖電流及脈沖能量的變化較小，減小因電極間隙的變化或極間介質(zhì)污染程度等引起工藝過程的波動；（2）脈沖是單向的，即沒有負(fù)半波

26、或負(fù)半波很小，這樣才能最大限度地利用極性效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效低耗的加工；（3）脈沖電流的主要參數(shù)如電流幅值、脈沖寬度、脈沖間隔等應(yīng)能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足粗、中、精加工的不同要求；（4）工作穩(wěn)定可靠，操作維修方便，成本低，壽命長，體積小。 66v 按主要元件分類包括：弛張式脈沖電源、電子管式脈沖電源、閘流管式脈沖電源、脈沖發(fā)電機(jī)式脈沖電源、可控硅式脈沖電源和晶體管式脈沖電源。v 按輸出波形分類包括：矩形波脈沖電源、矩形波派生脈沖電源和非矩形波脈沖電源（例如正弦波、三角波等）。v 按受間隙狀態(tài)影響分類包括：非獨(dú)立式脈沖電源、獨(dú)立式脈沖電源和半獨(dú)立式脈沖電源。v 按工作回路數(shù)目分類包括：單回路脈沖電

27、源和多回路脈沖電源。67. .弛張式脈沖電源弛張式脈沖電源( (RC脈沖電源脈沖電源 ) ) 這類脈沖電源的工作原理是利用電容器充電儲存電能，而后瞬時(shí)放出，形成火花放電來蝕除金屬。因?yàn)殡娙萜鲿r(shí)而充電，時(shí)而放電，一弛一張，故稱“弛張式”脈沖電源。 682.4 2.4 電火花加工機(jī)床電火花加工機(jī)床2.4.3. 2.4.3. 脈沖電源脈沖電源 1 1、非獨(dú)立式脈沖電源、非獨(dú)立式脈沖電源 1) 1) RCRC線路脈沖電源線路脈沖電源 當(dāng)直流電源接通后，電流經(jīng)限流電阻當(dāng)直流電源接通后，電流經(jīng)限流電阻R R向電容向電容C C充電，電容充電，電容C C 兩端的電壓按指數(shù)曲線上升，此時(shí)，電兩端的電壓按指數(shù)曲線

28、上升，此時(shí)，電容兩端的電壓就是工具電極和工件間隙兩端的電壓。容兩端的電壓就是工具電極和工件間隙兩端的電壓。 當(dāng)電容當(dāng)電容C C 兩端的電壓上升到等于工具電極和工件間隙的擊穿電壓兩端的電壓上升到等于工具電極和工件間隙的擊穿電壓 U Ud d 時(shí)，時(shí)，間隙就被擊穿，此時(shí)電阻變得很小，電容器上儲存的能量瞬時(shí)放出，形成較大的間隙就被擊穿，此時(shí)電阻變得很小，電容器上儲存的能量瞬時(shí)放出，形成較大的脈沖電流。脈沖電流。圖圖 RC 線路脈沖電源線路脈沖電源1工具電極工具電極 2工件電極工件電極 電容上的能量釋放后，電壓下降到接近于零，間隙中的工作液又迅速恢復(fù)電容上的能量釋放后，電壓下降到接近于零，間隙中的工作

29、液又迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài)，完成一次循環(huán)。此后電容器再次充電，又重復(fù)前述過程。絕緣狀態(tài)，完成一次循環(huán)。此后電容器再次充電，又重復(fù)前述過程。 如右圖所示：如右圖所示： 692.4 2.4 電火花加工機(jī)床電火花加工機(jī)床2.4.3. 2.4.3. 脈沖電源脈沖電源 1 1、非獨(dú)立式脈沖電源、非獨(dú)立式脈沖電源 1) 1) RCRC線路脈沖電源線路脈沖電源 RC RC線路脈沖電源的最大優(yōu)點(diǎn)為：線路脈沖電源的最大優(yōu)點(diǎn)為： RC RC 線路脈沖電源的缺點(diǎn)是：線路脈沖電源的缺點(diǎn)是： 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低；結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低； 在小功率時(shí)可以獲得很窄的脈寬（小于在小功率時(shí)可以獲得很窄的脈寬（小于0.1s

30、0.1s）和很小的單個(gè)脈沖能量，可用）和很小的單個(gè)脈沖能量，可用作光整加工和精微加工。作光整加工和精微加工。 電能利用效率很低，最大不超過電能利用效率很低，最大不超過36% 36% 。 生產(chǎn)效率低。生產(chǎn)效率低。 圖圖4-15 RC線路脈沖電壓電流波形圖線路脈沖電壓電流波形圖a）電壓）電壓 b）電流）電流工藝參數(shù)不穩(wěn)定工藝參數(shù)不穩(wěn)定 因大部分電能經(jīng)過電阻因大部分電能經(jīng)過電阻R R 時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能損失掉了，這在時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能損失掉了，這在大功率加工時(shí)是很不經(jīng)濟(jì)的。大功率加工時(shí)是很不經(jīng)濟(jì)的。 因?yàn)殡娙萜鞯某潆姇r(shí)間因?yàn)殡娙萜鞯某潆姇r(shí)間t tc c 比放電時(shí)間比放電時(shí)間t te e 長長5050倍以上倍以上

31、( (見見圖圖4-15),4-15),脈沖間歇系數(shù)太大。脈沖間歇系數(shù)太大。 因?yàn)檫@類電源本身并不因?yàn)檫@類電源本身并不“獨(dú)立獨(dú)立”形成和發(fā)生脈沖，而是靠電極間隙形成和發(fā)生脈沖，而是靠電極間隙中工作液的擊穿和消電離使脈沖電中工作液的擊穿和消電離使脈沖電流導(dǎo)通和切斷，所以間隙大小、間流導(dǎo)通和切斷，所以間隙大小、間隙中電蝕產(chǎn)物的污染程度及排出情隙中電蝕產(chǎn)物的污染程度及排出情況等都影響脈沖參數(shù)，因此脈沖頻況等都影響脈沖參數(shù)，因此脈沖頻率、寬度、單個(gè)脈沖能量都不穩(wěn)定。率、寬度、單個(gè)脈沖能量都不穩(wěn)定。703.3.晶體管脈沖電源晶體管脈沖電源 712.4 2.4 電火花加工機(jī)床電火花加工機(jī)床2.4.3. 2.

32、4.3. 脈沖電源脈沖電源 2 2、獨(dú)立式脈沖電源、獨(dú)立式脈沖電源 1)1)晶閘管式脈沖電源晶閘管式脈沖電源 晶閘管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的。晶閘管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的。 晶體管式脈沖電源是利用功率晶體管作為開關(guān)元件而獲得單向脈沖的。晶體管式脈沖電源是利用功率晶體管作為開關(guān)元件而獲得單向脈沖的。 它具有脈沖頻率高、脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)、脈沖波形較好、易于實(shí)現(xiàn)多它具有脈沖頻率高、脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)、脈沖波形較好、易于實(shí)現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等自動化要求的優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用非常廣泛，特別在回路加工和自適應(yīng)控制等自動化要求的優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用非常廣泛，特別

33、在中、小型脈沖電源中，都采用晶體管式電源。中、小型脈沖電源中，都采用晶體管式電源。 由于晶閘管的功率較大，脈沖電源所采用的功率管數(shù)目可大大減少，因由于晶閘管的功率較大，脈沖電源所采用的功率管數(shù)目可大大減少，因此，此，100100200A200A以上的大功率粗加工脈沖電源，一般采用晶閘管。以上的大功率粗加工脈沖電源，一般采用晶閘管。 2)2)晶體管式脈沖電源晶體管式脈沖電源 722.4 2.4 電火花加工機(jī)床電火花加工機(jī)床2.4.3. 2.4.3. 脈沖電源脈沖電源 2 2、獨(dú)立式脈沖電源、獨(dú)立式脈沖電源 圖為自振式晶體管脈沖電源原理圖，圖為自振式晶體管脈沖電源原理圖， 為了加大功率，并可調(diào)節(jié)粗

34、、中、精加工為了加大功率，并可調(diào)節(jié)粗、中、精加工規(guī)準(zhǔn)，整個(gè)功率級由幾十只大功率高頻晶體管規(guī)準(zhǔn)，整個(gè)功率級由幾十只大功率高頻晶體管分為若干路并聯(lián)，精加工只用其中一路或二路。分為若干路并聯(lián)，精加工只用其中一路或二路。 近年來隨著電火花加工技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步提高有效脈沖利用率，達(dá)到高速、近年來隨著電火花加工技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步提高有效脈沖利用率，達(dá)到高速、低耗、穩(wěn)定加工以及一些特殊需要，在晶閘管式或晶體管式脈沖電源的基礎(chǔ)上，派低耗、穩(wěn)定加工以及一些特殊需要，在晶閘管式或晶體管式脈沖電源的基礎(chǔ)上，派生出高、低壓復(fù)合脈沖電源、多回路脈沖電源、等脈沖電源、自適應(yīng)控制脈沖電源生出高、低壓復(fù)合脈沖電源、多回

35、路脈沖電源、等脈沖電源、自適應(yīng)控制脈沖電源以及多功能電源等。以及多功能電源等。 為了在放電間隙短路時(shí)不致?lián)p壞晶體管，每只晶體管均串聯(lián)有限流電阻為了在放電間隙短路時(shí)不致?lián)p壞晶體管，每只晶體管均串聯(lián)有限流電阻R R，并可以，并可以在各管之間起均流作用。在各管之間起均流作用。 2)2)晶體管式脈沖電源晶體管式脈沖電源 圖圖 自振式晶體管脈沖電源框圖自振式晶體管脈沖電源框圖 主振級主振級Z Z 為一不對稱多諧振為一不對稱多諧振蕩器，它發(fā)出一定脈沖寬度和蕩器，它發(fā)出一定脈沖寬度和停歇時(shí)間的矩形脈沖信號，以停歇時(shí)間的矩形脈沖信號，以后經(jīng)放大級后經(jīng)放大級F F放大，最后推動末放大，最后推動末級功率晶體管導(dǎo)通

36、或截止。級功率晶體管導(dǎo)通或截止。 末級晶體管起著末級晶體管起著“開、關(guān)開、關(guān)”的作用。它導(dǎo)通時(shí)，直流電源的作用。它導(dǎo)通時(shí)，直流電源電壓電壓U U即加在加工間隙上，擊即加在加工間隙上，擊穿工作液進(jìn)行火花放電。穿工作液進(jìn)行火花放電。 當(dāng)晶體管截止時(shí)，脈沖當(dāng)晶體管截止時(shí)，脈沖即行結(jié)束，工作液恢復(fù)絕緣，即行結(jié)束，工作液恢復(fù)絕緣，準(zhǔn)備下一脈沖的到來。準(zhǔn)備下一脈沖的到來。 734.4.高低壓復(fù)合脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖電源D低壓回路高壓回路t 放電間隙并聯(lián)兩個(gè)供電回路：一個(gè)為高壓脈沖回路，主要起擊穿間隙的作用；另一個(gè)低壓脈沖回路，起著蝕除金屬的作用，所以稱之為加工回路。二極管用以阻止高壓脈沖進(jìn)入低壓回路。高

37、低壓復(fù)合脈沖電源745.5.多回路脈沖電源多回路脈沖電源控制器U絕緣層分塊電極工件 在加工電源的功率級并聯(lián)分割出相互隔離絕緣的多個(gè)輸出端，可以同時(shí)供給多個(gè)回路進(jìn)行放電加工。這樣不依靠增大單個(gè)脈沖放電能量，即不使表面粗糙度值變大而可以提高生產(chǎn)率，適用于大面積、多工具和多孔加工。 多回路脈沖電源756.6.等（能量）脈沖電源等（能量）脈沖電源 等脈沖電源是指每個(gè)脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個(gè)脈沖能量相等。等脈沖電源能自動保持脈沖電流寬度相等，用相同的脈沖能量進(jìn)行加工，從而可以在保證一定表面粗糙度情況下，進(jìn)一步提高加工速度。utti等能量脈沖電源電壓和電流波形76 2.4.4 自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)

38、 為保持恒定的間隙，電極的進(jìn)給速度應(yīng)與該方向上材料的蝕除速度相等。由于材料的去除速度常受加工面積、排屑、排氣條件等的影響而不可能為定值，因此采用恒速進(jìn)給系統(tǒng)是不合適的，必須通過自動進(jìn)給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來控制電極的進(jìn)給。77自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖 78 1.1.測量環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié) 加工間隙（及變化）的不可測 間隙間接測量方法： 平均間隙電壓測量法; 利用穩(wěn)壓管來測量脈沖電壓的峰值。79平均間隙電壓檢測電路平均間隙電壓檢測電路 80用穩(wěn)壓管測量脈沖電壓峰值信號用穩(wěn)壓管測量脈沖電壓峰值信號 812.2.比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié) 比較環(huán)節(jié)用以根據(jù)“設(shè)定值”來調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，以適應(yīng)粗、中、精不同的加工

39、規(guī)準(zhǔn)。實(shí)質(zhì)上是把從測量環(huán)節(jié)得來的信號和“設(shè)定值”的信號進(jìn)行比較，再按此差值來控制加工過程。大多數(shù)比較環(huán)節(jié)包含或合并在測量環(huán)節(jié)之中。823.3.放大驅(qū)動器放大驅(qū)動器 由測量環(huán)節(jié)獲得的信號，一般都很小，難于驅(qū)動執(zhí)行元件，必須要有一個(gè)放大環(huán)節(jié)，通常稱它為放大器。為了獲得足夠的驅(qū)動功率，放大器要有一定的放大倍數(shù)，然而，放大倍數(shù)過高也不好，它將會使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)，即出現(xiàn)自激現(xiàn)象，使工具電極時(shí)進(jìn)時(shí)退，調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。83 4.4.執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié) 根據(jù)控制信號的大小及時(shí)地調(diào)節(jié)工具電極的進(jìn)給量，以保持合適的放電間隙，從而保證電火花加工正常進(jìn)行。目前電火花加工自動進(jìn)給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類很多，大致可分為：

40、 1)電液壓式(噴嘴擋板式); 2)步進(jìn)電動機(jī); 3)寬調(diào)速力矩電動機(jī)直流伺服電動機(jī); 4)交流伺服電動機(jī)。842.4.7 電火花加工過程中的參數(shù)控制電火花加工過程中的參數(shù)控制 電火花加工中經(jīng)常有各種各樣的干擾，有短路、拉弧和空載等，這類干擾經(jīng)常會大大加劇電極損耗或使加工速度降到零，而且常常會燒傷工件和電極。單靠伺服進(jìn)給系統(tǒng)常常不能避免這類情況的出現(xiàn)，因此需要對加工過程不斷地檢測和在干擾嚴(yán)重時(shí)作出極快速的響應(yīng)。不安全的加工情況主要表現(xiàn)為拉弧和短路兩種方式。85拉拉 弧弧 現(xiàn)現(xiàn) 象象 所謂“拉弧”就是放電連續(xù)地發(fā)生在電極表面的同一位置上，形成穩(wěn)定電弧放電，其脈沖電壓波形的特征通常是沒有擊穿延時(shí)或

41、放電維持電壓稍低且高頻分量少。拉弧在最初幾秒鐘就表現(xiàn)出很大的危害性，電極和工件上會燒蝕出一個(gè)深坑，產(chǎn)生嚴(yán)重的熱影響區(qū)，可深達(dá)幾毫米，并可能以1mm/min以上的速度增長，使工件和工具電極報(bào)廢。 短路雖然本身既不產(chǎn)生材料蝕除，也不損傷電極，但在短路處會造成一個(gè)熱點(diǎn),而在短路多次后，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)使工具電極回退消除短路時(shí)，易引發(fā)拉弧。86拉拉 弧弧 問問 題題 的的 處處 理理 拉弧是對加工表面質(zhì)量與電極最嚴(yán)重的一種破壞的放電方式，應(yīng)竭力避免。但一旦出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象后，可采用以下步驟給予補(bǔ)救： 1.增大脈沖間隔； 2.調(diào)大伺服參考電壓(加工間隙)； 3.引入周期抬刀運(yùn)動，加大電極上抬和加工的時(shí)間比； 4

42、.減小放電電流(峰值電流)； 5.暫停加工，清理電極和工件(例如用細(xì)砂紙輕輕研磨)后再重新加工； 6.試用反極性加工一段時(shí)間，使積碳表面加速損耗掉。872.5 電火花成形加工工藝電火花成形加工工藝 電火花成形加工的基本工藝包括：電極的制作、工件準(zhǔn)備及裝夾定位、沖抽油方式的選擇、加工規(guī)準(zhǔn)的選擇、電極縮放量的確定及平動（搖動）量的分配等。882.5.1 電極的制作電極的制作 1 1電極材料的選擇電極材料的選擇 在電火花加工中工具電極材料應(yīng)滿足高熔點(diǎn)、低熱脹系數(shù)、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能等基本要求，從而在使用過程中具有較低的損耗率和抵抗變形的能力。 目前在研究和生產(chǎn)中已經(jīng)使用的工具電極材料主要有

43、紫銅、銅鎢合金、銀鎢合金以及石墨電極等。由于銅鎢合金和銀鎢合金的價(jià)格高,機(jī)械加工比較困難，故選用的較少，常用的為紫銅和石墨，這兩種材料的共同特點(diǎn)是在大脈沖粗加工時(shí)都能實(shí)現(xiàn)低損耗 。 892. 電極的設(shè)計(jì)電極的設(shè)計(jì)（1 1）穿孔加工）穿孔加工 穿孔加工時(shí)，由于凹模的精度主要決定于工具電極的精度，因而對它有較為嚴(yán)格的要求。 工具電極應(yīng)有足夠的長度，要考慮端部損耗后仍有足夠的修光長度。 若加工硬質(zhì)合金時(shí)，由于電極損耗較大，電極還應(yīng)適當(dāng)加長。 工具電極的截面輪廓尺寸除考慮配合間隙外，還要考慮比預(yù)定加工的型孔尺寸均勻地縮小一個(gè)加工的火花放電間隙。90（2 2）型腔模電極設(shè)計(jì)）型腔模電極設(shè)計(jì) 加工型腔模時(shí)

44、的工具電極尺寸，一方面與模具的大小、形狀、復(fù)雜程度有關(guān)，而且與電極材料，加工電流、深度、余量及間隙等因素有關(guān)。當(dāng)采用平動法加工時(shí)，還應(yīng)考慮所選用的平動量。 913 3、電極制造、電極制造 紫銅電極可采用電火花線切割、電火花磨削、一般機(jī)械加工、數(shù)控銑、電鑄等方式來制造。 石墨電極應(yīng)采用質(zhì)細(xì)、致密、顆粒均勻、氣孔率小、灰粉少、強(qiáng)度高的高純石墨制造。92石墨材料的致密程度石墨材料的致密程度 934、電極的裝夾與校正、電極的裝夾與校正 電極裝夾與校正的目的是使電極正確、牢固地裝夾在機(jī)床主軸的電極夾具上，使電極軸線和機(jī)床主軸軸線一致，保持電極與工件的垂直和相對位置。電極的裝夾主要由電極夾頭電極夾頭來完成

45、。 942.5.2 工件的準(zhǔn)備及裝夾定位工件的準(zhǔn)備及裝夾定位 v 電火花加工前，工件型腔部分要進(jìn)行預(yù)加工，并留適當(dāng)?shù)碾娀鸹庸び嗔?。v 電火花加工時(shí)將工件安裝于工作臺，并要對工件進(jìn)行校正，以保證工件的坐標(biāo)系方向與機(jī)床的坐標(biāo)系方向一致。當(dāng)工件和電極裝夾、校正完成后，就需要將電極對準(zhǔn)工件的加工位置，才能在工件上加工出準(zhǔn)確的型腔。 952.5.4 加工規(guī)準(zhǔn)的選擇加工規(guī)準(zhǔn)的選擇 電規(guī)準(zhǔn)是指電火花加工過程中一組電參數(shù)，如電壓、電流、脈寬、脈間等。電規(guī)準(zhǔn)選擇正確與否，將直接影響著型腔加工工藝指標(biāo)。應(yīng)根據(jù)工件的要求、電極和工件的材料、加工工藝指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效果等因素來確定電規(guī)準(zhǔn)，并在加工過程中及時(shí)地轉(zhuǎn)換。96

46、在粗加工時(shí)，要求較高的加工速度和低電極損耗，這時(shí)可選用寬脈沖、高峰值電流的粗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，電流要根據(jù)工件而定。剛開始加工時(shí)，接觸面積小，電流不宜過大，隨著加工面積的增大，可逐步加大電流。當(dāng)粗加工進(jìn)行到接近的尺寸時(shí)，應(yīng)逐步減小電流，改善表面質(zhì)量，以盡量減少中加工的修整量。 精加工時(shí)，采用窄脈寬、小電流的精規(guī)準(zhǔn)，將表面粗糙度改善到優(yōu)于Ra2.5m的范圍。這種規(guī)準(zhǔn)下的電極相對損耗相當(dāng)大，可達(dá)1025，但因加工量很少，所以絕對損耗并不大。9798WEDG脈沖脈沖電源電源工具電極工具電極噴液管噴液管主軸主軸線電極線電極導(dǎo)絲輪導(dǎo)絲輪991002.6.1 2.6.1 電火花穿孔加工方法電火花穿孔加工方法1、

47、直接加工法 這種方法是將凸模直接作為電極加工凹模形孔的工藝方法。2、間接加工法 這種方法是將凸模與加工凹模的電極分開制造；即根據(jù)凹模尺寸設(shè)計(jì)電極，并加工制造電極，然后對凹模進(jìn)行放電加工，再按沖裁間隙配制凸模。3、混合加工法 這種方法是電極與凸模選用的材料不同，通過焊錫或其他粘合劑，將電極與凸模粘接在一起加工成形，然后對凹模進(jìn)行加工，加工后，將電極與凸模分開。 1014.5 4.5 電火花成形加工的應(yīng)用電火花成形加工的應(yīng)用 4.5.4 4.5.4 型腔模的電火花加工型腔模的電火花加工 型腔模包括鍛模、壓鑄模、膠木膜、塑料模、擠壓模等。型腔模包括鍛模、壓鑄模、膠木膜、塑料模、擠壓模等。 1)1)單

48、電極平動法單電極平動法 1 1型腔模電火花加工的工藝方法型腔模電火花加工的工藝方法 它的加工比較困難，由于均是盲孔加工，工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排除條件差，它的加工比較困難，由于均是盲孔加工，工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排除條件差，工具電極損耗后無法靠主軸進(jìn)給補(bǔ)償精度，金屬蝕除量大；工具電極損耗后無法靠主軸進(jìn)給補(bǔ)償精度，金屬蝕除量大； 其次是加工面積變化大，加工過程中電規(guī)準(zhǔn)的變化范圍也較大，又因型腔模其次是加工面積變化大，加工過程中電規(guī)準(zhǔn)的變化范圍也較大，又因型腔模形狀復(fù)雜，電極損耗不均勻，對加工精度影響也很大。形狀復(fù)雜，電極損耗不均勻，對加工精度影響也很大。 因此，對型腔模的電火花加工，既要求蝕除量大，

49、加工速度高，又要求電極因此，對型腔模的電火花加工，既要求蝕除量大，加工速度高，又要求電極損耗低，并保證所要求的精度和表面粗糙度。損耗低，并保證所要求的精度和表面粗糙度。 它是采用一個(gè)電極完成型腔的粗、中、精加工的，在型腔模電火花加工中應(yīng)用最廣泛。它是采用一個(gè)電極完成型腔的粗、中、精加工的，在型腔模電火花加工中應(yīng)用最廣泛。 1024.5 4.5 電火花成形加工的應(yīng)用電火花成形加工的應(yīng)用 4.5.4 4.5.4 型腔模的電火花加工型腔模的電火花加工 1 1型腔模電火花加工的工藝方法型腔模電火花加工的工藝方法 平動頭的動作原理是：平動頭的動作原理是： 1)1)單電極平動法單電極平動法 圖圖 平動頭擴(kuò)

50、大間隙原理圖平動頭擴(kuò)大間隙原理圖 如圖示，利用偏心機(jī)構(gòu)將伺服如圖示，利用偏心機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過平動軌跡保持電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過平動軌跡保持機(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)作平面圍繞其原始位置在水平面內(nèi)作平面小圓周運(yùn)動，許多小圓的外包絡(luò)線小圓周運(yùn)動，許多小圓的外包絡(luò)線就形成加工型腔，從而進(jìn)行就形成加工型腔，從而進(jìn)行“仿形仿形”加工。加工。 其中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡的半徑就稱為平動量，其大小可以由零逐漸調(diào)大，以其中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡的半徑就稱為平動量，其大小可以由零逐漸調(diào)大，以補(bǔ)償粗、中、精加工的電火花放電間隙之差，從而達(dá)到修光型腔的目的。補(bǔ)償

51、粗、中、精加工的電火花放電間隙之差，從而達(dá)到修光型腔的目的。 103機(jī)械平動頭和數(shù)控平動頭機(jī)械平動頭和數(shù)控平動頭機(jī)械平動頭機(jī)械平動頭 數(shù)控平動頭數(shù)控平動頭1044.5 4.5 電火花成形加工的應(yīng)用電火花成形加工的應(yīng)用 4.5.4 4.5.4 型腔模的電火花加工型腔模的電火花加工 1 1型腔模電火花加工的工藝方法型腔模電火花加工的工藝方法 首先采用低損耗首先采用低損耗 （1%1%）、高生產(chǎn)率的粗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，然后按照粗、中、精的）、高生產(chǎn)率的粗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，然后按照粗、中、精的順序逐級改變電規(guī)準(zhǔn)。與此同時(shí)，依次加大電極的平動量，以補(bǔ)償前后兩個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)之間順序逐級改變電規(guī)準(zhǔn)。與此同時(shí)，依次加大電極

52、的平動量，以補(bǔ)償前后兩個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)之間型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差，完成整個(gè)型腔模的加工。型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差，完成整個(gè)型腔模的加工。 1)1)單電極平動法單電極平動法 單電極平動法的最大優(yōu)點(diǎn)是只需一個(gè)電極、一次裝夾定位，便可達(dá)到單電極平動法的最大優(yōu)點(diǎn)是只需一個(gè)電極、一次裝夾定位，便可達(dá)到0.05mm0.05mm的加工的加工精度，并利于排除電蝕產(chǎn)物。精度，并利于排除電蝕產(chǎn)物。 它的缺點(diǎn)是難以獲得高精度的型腔模，特別是難以加工出清棱、清角的型腔。它的缺點(diǎn)是難以獲得高精度的型腔模，特別是難以加工出清棱、清角的型腔。 采用數(shù)控電火花加工機(jī)床時(shí)，是利用采用數(shù)控電火花加工機(jī)床時(shí)，是

53、利用工作臺工作臺按一定軌跡做微量移動來修光側(cè)面的，為按一定軌跡做微量移動來修光側(cè)面的，為區(qū)別于夾持在主軸頭上的平動頭的運(yùn)動，通常將其稱作區(qū)別于夾持在主軸頭上的平動頭的運(yùn)動，通常將其稱作搖動搖動。 1054.5 4.5 電火花成形加工的應(yīng)用電火花成形加工的應(yīng)用 4.5.4 4.5.4 型腔模的電火花加工型腔模的電火花加工 1 1型腔模電火花加工的工藝方法型腔模電火花加工的工藝方法 1)1)單電極平動法單電極平動法 近年來出現(xiàn)的用近年來出現(xiàn)的用簡單電極展成法加工復(fù)雜表面技術(shù)簡單電極展成法加工復(fù)雜表面技術(shù)，就是靠轉(zhuǎn)動的電極工具和工件間的數(shù)，就是靠轉(zhuǎn)動的電極工具和工件間的數(shù)控運(yùn)動及正確的編程來實(shí)現(xiàn)的，

54、不必制造復(fù)雜的電極工具，就可以加工復(fù)雜的模具或零件，大控運(yùn)動及正確的編程來實(shí)現(xiàn)的，不必制造復(fù)雜的電極工具，就可以加工復(fù)雜的模具或零件，大大縮短了生產(chǎn)周期和展示出數(shù)控技術(shù)的大縮短了生產(chǎn)周期和展示出數(shù)控技術(shù)的“柔性柔性”及適應(yīng)能力。及適應(yīng)能力。 由于搖動軌跡是靠數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生的，所由于搖動軌跡是靠數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生的，所以具有更靈活多樣的模式，除了小圓軌跡運(yùn)以具有更靈活多樣的模式，除了小圓軌跡運(yùn)動外，還有方形、十字形運(yùn)動，因此更能適動外，還有方形、十字形運(yùn)動，因此更能適應(yīng)復(fù)雜型狀的側(cè)面修光的需要，尤其可以做應(yīng)復(fù)雜型狀的側(cè)面修光的需要，尤其可以做到尖角處的到尖角處的“清根清根”，這是平動頭所無法做，這是平動

55、頭所無法做到的。如右圖所示：到的。如右圖所示： 圖圖 4-33 幾種典型的搖動模式和加工實(shí)例幾種典型的搖動模式和加工實(shí)例a）基本搖動模式）基本搖動模式 b）錐度搖動模式）錐度搖動模式 c）數(shù)控聯(lián)動加工實(shí)）數(shù)控聯(lián)動加工實(shí)例例R R1 1起始半徑起始半徑 R R2 2終了半徑終了半徑 R R球面半徑球面半徑圖圖4-33a4-33a為基本搖動模式。為基本搖動模式。 圖圖4-33b4-33b為工作臺變半徑為工作臺變半徑圓形搖動。主軸上下數(shù)圓形搖動。主軸上下數(shù)控聯(lián)動，可以修光或加控聯(lián)動，可以修光或加工出錐面、球面。工出錐面、球面。 可以利用數(shù)控功能加工出以往普可以利用數(shù)控功能加工出以往普通機(jī)床難以或不能

56、實(shí)現(xiàn)的零件。通機(jī)床難以或不能實(shí)現(xiàn)的零件。如利用簡單電極配合側(cè)向（如利用簡單電極配合側(cè)向（x x、y y向）移動、轉(zhuǎn)動、分度等進(jìn)行多向）移動、轉(zhuǎn)動、分度等進(jìn)行多軸控制，可加工復(fù)雜曲面、螺旋軸控制，可加工復(fù)雜曲面、螺旋面、坐標(biāo)孔、槽等。面、坐標(biāo)孔、槽等。 106數(shù)控?fù)u動加工數(shù)控?fù)u動加工 搖動加工的作用是： （1）可以逐步修光側(cè)面和底面的表面； （2）可以精確控制加工尺寸精度； （3）可以加工出清棱、清角的側(cè)壁和底邊； （4）變?nèi)婕庸榫植棵娣e加工，有利于排屑和穩(wěn)定加工。107數(shù)控?fù)u動加工功能示意圖數(shù)控?fù)u動加工功能示意圖 1084.5 4.5 電火花成形加工的應(yīng)用電火花成形加工的應(yīng)用 4.5.4

57、4.5.4 型腔模的電火花加工型腔模的電火花加工 1 1型腔模電火花加工的工藝方法型腔模電火花加工的工藝方法 2)2)多電極更換法多電極更換法 一般用兩個(gè)電極進(jìn)行粗、精加工就可滿足要求；當(dāng)型腔模的精度和表面質(zhì)量一般用兩個(gè)電極進(jìn)行粗、精加工就可滿足要求；當(dāng)型腔模的精度和表面質(zhì)量要求很高時(shí)，才采用三個(gè)或更多個(gè)電極進(jìn)行加工，但要求多個(gè)電極的一致性好、要求很高時(shí)，才采用三個(gè)或更多個(gè)電極進(jìn)行加工，但要求多個(gè)電極的一致性好、制造精度高；制造精度高； 多電極更換法是采用多個(gè)電極依次更換加工同一個(gè)型腔，每個(gè)電極加工時(shí)必多電極更換法是采用多個(gè)電極依次更換加工同一個(gè)型腔，每個(gè)電極加工時(shí)必須把上一規(guī)準(zhǔn)的放電痕跡去掉

58、。須把上一規(guī)準(zhǔn)的放電痕跡去掉。 另外，更換電極時(shí)要求定位裝夾精度高，因此一般只用于精密型腔的加工，另外，更換電極時(shí)要求定位裝夾精度高，因此一般只用于精密型腔的加工，例如盒式磁帶、收錄機(jī)、電視機(jī)等機(jī)殼的模具，都是用多個(gè)電極加工出來的。例如盒式磁帶、收錄機(jī)、電視機(jī)等機(jī)殼的模具，都是用多個(gè)電極加工出來的。 1094.5 4.5 電火花成形加工的應(yīng)用電火花成形加工的應(yīng)用 4.5.4 4.5.4 型腔模的電火花加工型腔模的電火花加工 1 1型腔模電火花加工的工藝方法型腔模電火花加工的工藝方法 3)3)分解電極法分解電極法 根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔和副型腔電極分別制造。先加工根據(jù)型腔的幾何形

59、狀，把電極分解成主型腔和副型腔電極分別制造。先加工出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。 分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。它工藝靈分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。它工藝靈活性強(qiáng)，仿形精度高，適用于尖角窄縫、沉孔、深槽多的復(fù)雜型腔模具加工?；钚詮?qiáng)，仿形精度高，適用于尖角窄縫、沉孔、深槽多的復(fù)雜型腔模具加工。 近年來國外已廣泛采用像加工中心那樣具有電極庫的近年來國外已廣泛采用像加工中心那樣具有電極庫的3 35 5坐標(biāo)數(shù)控電火花機(jī)床，坐標(biāo)數(shù)控電火花機(jī)床，事先把復(fù)雜型腔分解為簡單表

60、面和相應(yīng)的簡單電極，編制好程序、加工過程中自事先把復(fù)雜型腔分解為簡單表面和相應(yīng)的簡單電極，編制好程序、加工過程中自動更換電極和轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型腔的加工。動更換電極和轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型腔的加工。 此方法的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的加工規(guī)準(zhǔn)，此方法的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的加工規(guī)準(zhǔn)，有利于提高加工速度和改善加工表面質(zhì)量、同時(shí)還可以簡化電極制造，便于修整有利于提高加工速度和改善加工表面質(zhì)量、同時(shí)還可以簡化電極制造，便于修整電極。缺點(diǎn)是更換電極時(shí)主型腔和副型腔電極之間要求有精確的定位。電極。缺點(diǎn)是更換電極時(shí)主型腔和副型腔電極之間要求有精確的定位。