模具制造工藝學(xué)22

4.1電火花加工4.1.1電火花加工的基本原理4.1.2電火花加工機理4.1.3電火花加工的工藝規(guī)律4.1.4電火花穿孔成型加工小結(jié)作業(yè)早在十九世紀，人們就發(fā)現(xiàn)了電器開光的觸點開閉時，產(chǎn)生放電，使接觸部位燒蝕，造成接觸面的損壞。這種放電引起的電極燒蝕現(xiàn)象叫做電腐蝕。起初，電腐蝕被認為是有害的，為減少和避免這種有害的電腐蝕，人們一直在研究電腐蝕產(chǎn)生的原因和防止的辦法。當(dāng)人們掌握了它的規(guī)律之后，便創(chuàng)造條件，轉(zhuǎn)害為益，把電腐蝕用于生產(chǎn)中。4.1電火花加工4.1電火花加工二十世紀四十年代初，前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法。4.1.1電火花加工的基本原理1.電火花加工的原理4.1電火花加工圖4-2電火花加工系統(tǒng)示意圖1—工件2—脈沖電源3—自動進給調(diào)節(jié)裝置4—工具電極5—工作液6—過濾器7—工作液體泵4.1電火花加工4.1.1電火花加工的基本原理圖4-1脈沖電源空載電壓波形ti——脈沖寬度；t0——脈沖間隙；tp——脈沖周期；——脈沖峰值或空載電壓4.1.1電火花加工的基本原理4.1電火花加工2.電火花加工的特點（1）適合于任何難切削材料的加工如各種淬火鋼，甚至可以加工超硬材料。(2)可以加工特殊及復(fù)雜形狀的表面和零件如各種復(fù)雜模具型腔。（3）主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料（4）一般加工速度較慢。（5）存在電極損耗。4.1.1電火花加工的基本原理4.1電火花加工3.電火花加工工藝方法的分類電火花穿孔加工4.1.1電火花加工的基本原理4.1電火花加工電火花成型加工工件進給方向進給方向工作液工具電極工件工具電極工件4.1電火花加工4.1.1電火花加工的基本原理電火花線切割加工4.1.1電火花加工的基本原理4.1電火花加工電火花磨削內(nèi)圓平面外圓4.1.1電火火花加工的的基本原理理4.1電電火花加加工電火花共軛軛回轉(zhuǎn)加工工齒輪加工螺紋加工4.1.1電火火花加工的的基本原理理4.1電電火花加加工電火花高速速小孔加工工4.1.1電火火花加工的的基本原理理4.1電電火花加加工電火花表面面強化、刻刻字4.1.1電火火花加工的的基本原理理4.1電電火花加加工4.電火花花加工設(shè)備備D7140P4.1電電火花加加工4.1.1電火火花加工的的基本原理理4.1.2電火火花加工機機理4.1電電火花加加工a）擊穿介介質(zhì)，形成成放電通道道b）、c））電極熔化化、汽化d）電極拋拋出e）極間消消電離四個階段在在脈沖電源源的控制下下周期進行行，每秒可可達上萬次次圖4-4電電火花花加工機理理4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律影響材料放放電腐蝕的的因素加工速度和和電極損耗耗影響加工精精度的因素素影響表面粗粗糙度的因因素4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律1.影響材材料放電腐腐蝕的因素素主要有極性性效應(yīng)、電電參數(shù)、工工件材料性性能、工作作液性能和和其他因素素。4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-6正正極性加工工圖4-7負負極性加工工粗加工一般般用負極性性加工，精精加工用正正極性加工工。（1）極性性效應(yīng)4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律電參數(shù)主要要是指脈沖沖寬度ti、脈沖間隔隔t0、峰值電流流Ip。電參數(shù)又又稱電規(guī)準準。提高電蝕量量，應(yīng)增加加平均放電電電流、脈脈沖寬度及及提高脈沖沖頻率。但但在實際生生產(chǎn)中，這這些因素往往往是相互互制約的，，并影響到到其他工藝藝指標，應(yīng)應(yīng)根據(jù)具體體情況綜合合考慮。（2）電參參數(shù)對電蝕蝕量的影響響4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律電極材料的的影響左圖表示，，其他條件件相同時，，銅和鋼的的蝕除速度度不一致，，若選擇銅銅為電極，，鋼為工件件，并選擇擇t’附近時，能能夠?qū)崿F(xiàn)““高效低損損耗”加工工。(3）金屬屬材料熱學(xué)學(xué)常數(shù)對電電蝕量的影影響4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律工作液對加加工速度也也有影響，，粗加工時時采用的脈脈沖能量大大、加工間間隙也較大大、爆炸排排屑拋出能能力強，往往往選用介介電性能、、粘度較大大的全損耗耗系統(tǒng)用油油(即機油油)，且全全損耗系統(tǒng)統(tǒng)用油的燃燃點較高，，大能量加加工時著火火燃燒的可可能性??；；而在中、、精加工時時放電間隙隙小，排屑屑比較困難難，可選用用粘度小、、流動性好好、滲透性性好的煤油油作為工作作液。另外，要保保證加工的的穩(wěn)定性。。(4）工作作液對電蝕蝕量的影響響4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律2.加工速速度和電極極損耗電火花加工工時，單位位時間內(nèi)工工件的電蝕蝕量稱之為為加工速度度(υw)，亦即生生產(chǎn)率；單單位時問內(nèi)內(nèi)工具的電電蝕量稱之之為損耗速速度(υE)，它們是是一個問題題的兩個方方面。實際際生產(chǎn)中多多用損耗比比（θ）表示電極極的損耗。。υw=V/t加工速度與與電極損耗耗受許多電電參數(shù)和非非電參數(shù)影影響。（1）加工工速度4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-9脈沖寬度與與加工速度度的關(guān)系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-10脈沖沖間隙與加加工速度的的關(guān)系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-11峰值值電流與加加工速度的的關(guān)系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-12加工工面積與加加工速度的的關(guān)系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-13沖油壓力與與加工速度度的關(guān)系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-14抬刀刀方式與加加工速度的的關(guān)系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-15電極極材料和加加工極性對對加工速度度的影響4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-16電極極相對損耗耗與極性、、脈沖寬度度的關(guān)系1——正極極性加工2———負極性性加工4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-17峰值值電流與電電極相對損損耗的關(guān)系系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-18脈沖沖間隙與電電極相對損損耗的關(guān)系系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-19加工工面積與電電極相對損損耗的關(guān)系系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-20沖油油壓力與電電極相對損損耗的關(guān)系系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-21沖油油方式與電電極相對損損耗的關(guān)系系4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-22電火火花加工時時的斜度影響加工精精度的工藝藝因素主要要有放電間間隙的大小小及其一致致性、工具具電極的損損耗及其穩(wěn)穩(wěn)定性。3.影響加加工精度的的主要因素素4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律電火花加工工的表面質(zhì)質(zhì)量主要包包括表面粗粗糙度、表表面變質(zhì)層層和表面力力學(xué)性能三三部分。電火花穿孔孔加工側(cè)面面的最佳表表面粗糙度度為Ra1.25～～0.32，電火花花成形加工工加平動或或搖動后最最佳表面粗粗糙度為Ra0.63～～0.04，而類似似電火花磨磨削的加工工方法，其其表面粗糙糙度可優(yōu)于于Ra0.04～～0.02，但效率率很低。因因此，一般般電火花加加工到Ra2.5～0.63之之后采用其其它研磨方方法改善其其表面粗糙糙度比較經(jīng)經(jīng)濟。4.影響表表面粗糙度度的主要因因素4.1電電火花加加工4.1.3電火火花加工的的工藝規(guī)律律圖4-24電火火花加工后后的表面變變化層4.1電電火花加加工4.1.4電火火花穿孔成成型加工電火花穿孔孔加工電火花成型型加工電火花穿孔孔用于通孔孔的加工。。如沖裁模模具加工、、粉末冶金金模具加工工、拉絲模模具加工、、螺紋加工工等。主要用于型型腔模具的的加工。型型腔模包括括鍛模、壓壓鑄模、膠膠木膜、塑塑料模、擠擠壓模等。。4.1電電火花加加工電火花穿孔孔加工圖4-25電極極、工件與與間隙的關(guān)關(guān)系1.電火花花穿孔加工工4.1電電火花加加工圖4-26直接接法穿孔加加工電火花穿孔孔加工直直接法a）加工前前b））加工后c)切除除損耗部分分4.1電電火花加加工圖4-27間接接法穿孔加加工電火花穿孔孔加工間間接法a）加工前前b））加工后c)配置凸凸模4.1電電火花加加工圖4-28混合合法穿孔加加工電火花穿孔孔加工混混合法法a）加工前前b））加工后c)切除除損耗部分分4.1電電火花加加工2.電火花花成型加工工電火花成型型加工進給方向進給方向工件工具電極工件4.1電電火花加加工電火花成型型加工單電極平動動法是采用用一個電極極完成型腔腔的粗、中中、精加工工的。首先先采用低損損耗(θ<1％)、、高生產(chǎn)率率的粗規(guī)準準進行加工工，然后利利用平動頭頭作平面小小圓運動完完成精加工工。三軸數(shù)控電電火花機床床上則采用用搖動代替替平動。圖4-29平動動頭擴大間間隙原理圖圖1）單電極極平移法4.1電電火花加加工電火花成型型加工2)多電極極更換法是采用多個個電極依次次更換加工工同一個型型腔，每個個電極加工工時必須把把上一規(guī)準準的放電痕痕跡去掉。。一般用兩兩個電極進進行粗、精精加工就可可滿足要求求，要求多多個電極的的一致性好好、制造精精度高。3）分解電電極法分解電極法法是單電極極平動加工工法和多電電極更換加加工法的綜綜合應(yīng)用。。根據(jù)型腔腔的幾何形形狀，把電電極分解成成主型腔和和副型腔電電極分別制制造。先加加工出主型型腔，后用用副型腔電電極加工尖尖角、窄縫縫等部位的的副型腔。。4.1電電火花加加工電規(guī)準的選選擇、轉(zhuǎn)換換在粗加工時時，應(yīng)優(yōu)先先考慮用較較寬的脈沖沖寬度(如如400μμs以上)，然后選選擇合適的的脈沖峰值值電流，加加工面積和和加工電流流之間的比比例關(guān)系。。通常，石石墨電極加加工鋼時，，最高電流流密度為3～5A/cm2，純銅電極極加工鋼時時可稍大些些。中規(guī)準與粗粗規(guī)準之間間并沒有明明顯的界限限。一般選選用脈沖寬寬度為20～400μs、電電流峰值為為10～25A進行行中加工。。精加工應(yīng)應(yīng)保證表面面粗糙度優(yōu)優(yōu)于Ra1.25，，一般都選選用窄脈寬寬(ti=2～20μs)、、小峰值電電流(<10A)進進行加工。。電火花成型型加工4.1電電火花加加工（2)工具具電極1）電極材料要求耐蝕性性高的，如如純銅、銅銅鎢合金、、銀鎢合金金以及石墨墨電極等。。由于銅鎢鎢合金和銀銀鎢合金的的成本高，，機械加工工比較困難難，故采用用的較少，，常用的為為純銅和石石墨，這兩兩種材料的的共同特點點是在寬脈脈沖粗加工工時都能實實現(xiàn)低損耗耗。4.1電電火花加加工3.電極的的設(shè)計圖4-31整體電極（1）電極極的結(jié)構(gòu)1）整體電電極4.1電電火花加加工2）組合電電極圖4-32組合電電極4.1電電火花加加工3）鑲拼式式電極圖4-33鑲拼拼式電極4.1電電火花加加工（2）電極極的尺寸圖4-34電極極水平尺寸寸縮放示意意圖4.1電電火花加加工電火花電極極a=A±Kb式中a——電極水水平方向尺尺寸；A——型腔圖圖樣上名義義尺寸；K——與型腔腔尺寸注法法有關(guān)的系系數(shù)[直徑徑方向(雙雙邊)K=2，半徑徑方向(單單邊)K=1，中心心距尺寸（（不增不減減），K=0]；b——電極單單邊縮放量量(包括平平動量和拋拋光量)。。式中的“±±”號按縮縮、放原則則確定。b=SL+Hmax+hmax其中SL——電火花花加工時單單面加工間間隙；Hmax——前一規(guī)規(guī)準加工時時表面微觀觀不平度最最大值；hmax——本規(guī)準準加工時表表面微觀不不平度最大大值。4.1電電火花加加工電火花電極極H=l+L式中H——除裝夾夾部分外的的電極總高高度；l——電極每每加工一個個型腔，在在垂直方向向的有效高高度，包括括型腔深度度和電極端端面損耗量量，并扣除除端面加工工間隙值；；L——考慮到到加工結(jié)束束時，電極極夾具不和和夾具模塊塊或壓板發(fā)發(fā)生接觸，，以及同一一電極需重重復(fù)使用而而增加的高高度。圖4-35電極極高度尺寸寸的計算小結(jié)結(jié)電火火花花加加工工的的基基本本原原理理脈沖沖性性火火花花放放電電產(chǎn)產(chǎn)生生的的熱熱量量使使局局部部金金屬屬熔熔化化。。電火火花花加加工工機機理理脈沖沖周周期期內(nèi)內(nèi)，，四四個個過過程程循循環(huán)環(huán)進進行行。。電火火花花加加工工的的工工藝藝規(guī)規(guī)律律控制制電電參參數(shù)數(shù)和和非非電電參參數(shù)數(shù)保保證證加加工工效效率率和和質(zhì)質(zhì)量量，，降降低低電電極極損損耗耗。。電火火花花穿穿孔孔成成型型加加工工主要要加