數(shù)控電火花線切割加工技術(shù)

1、11 電火花加工又稱放電加工（Electrical Discharge Machining 簡稱EDM），按加工方式不同電火花加工又分為電火花成形加工，電火花線切割加工、電火花高速小孔加工，電火花表面強化與刻字等幾種。這里我們只學(xué)習(xí)工廠應(yīng)用較普遍的電火花成形加工、電火花線切割加工的加工原理、特點、應(yīng)用和工藝。第五章 數(shù)控電火花線切割加工技術(shù)22電火花成形加工機床電火花成形加工原理電火花成形加工特點及應(yīng)用影響電火花成形加工因素電火花線切割加工機床電火花線切割加工原理電火花線切割加工特點應(yīng)用電火花線切割加工工藝電火花成形加工機床33n機床主體機床主體：用于夾持工具電極及支承工件，保證它們的相對位置

2、，并實現(xiàn)電極在加工過程中的穩(wěn)定進給運動。 n脈沖電源：脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流。n伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)：使主軸作伺服進給運動。n工作液循環(huán)系統(tǒng)：工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。 常見的電火花成形加工機床由機床主體、脈沖電源、伺服系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)等幾個部分組成。一、電火花成形加工機床第一節(jié) 電火花成形加工44 電火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、負電極）之間脈沖火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。 自動進給調(diào)節(jié)裝置能使工件和工具電極保持給定的放電間隙。脈沖電源輸出的電壓加在液體介質(zhì)中的工件和

3、工具電極(以下簡稱電極)上，當(dāng)電壓升高到液體介質(zhì)的擊穿電壓時，會使液體介質(zhì)在絕緣強度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電。瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料，形成小的凹坑。 一次脈沖放電之后，兩極間的電壓急劇下降到接近于零，間隙中的電介質(zhì)立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。此后，兩極間的電壓再次升高，又在另一處絕緣強度最小的地方重復(fù)上述放電過程。多次脈沖放電的結(jié)果，使整個被加工表面由無數(shù)小的放電凹坑構(gòu)成二、電火花成形加工原理551）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。2）脈沖波形是單向的。3）放電必須在具在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行。4）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的

4、金屬被熔化或氣化。脈沖電流波形圖三、電火花成形加工的條件66概念概念 產(chǎn)生產(chǎn)生原因原因火花放電時電極和工件都會被蝕除掉，但蝕除的速度是不同的，這種現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。 由于電子的質(zhì)量小、離子質(zhì)量大，它們在電場力作用下轟擊陽極和陰極的能量不同。 長脈沖加工時，正離子對負極的轟擊能量大，工件接負極（稱負極性加工）。短脈沖加工時正好相反。極性效應(yīng)愈顯著愈好！四、極性效應(yīng)77w適合于機械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等。w可加工特小孔、深孔、窄縫及復(fù)雜形狀的零件，如各種型孔、立體曲面、復(fù)雜形狀的工件 ，小孔、深孔、窄縫等 。優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點n只能加工導(dǎo)電工件。n加工速度慢。n

5、由于存在電極損耗，加工精度受限制。五、電火花成形加工的特點88 電火花成形加工主要用于電火花穿孔（用電火花成形加工方法加工通孔）和電火花型腔加工。n 電火花穿孔加工：主要用于加工沖模和各種異形孔。n電火花型腔加工：主要用于加工各類型腔模和各類復(fù)雜的型腔零件。n 表面處理型腔加工屬于盲孔加工，金屬蝕除量大，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差，加工面積大，加工過程中要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍也較大；型腔復(fù)雜，電極損耗不均勻，影響加工精度。六、電火花成形加工的應(yīng)用99電火花成型加工應(yīng)用舉例花紋、文字加工冷沖模穿孔加工型腔加工窄縫深槽加工1010影響加工速影響加工速度的因素度的因素影響加工精影響加工精度的因

6、素度的因素影響表面質(zhì)影響表面質(zhì)量的因素量的因素n矩形脈沖的峰值電流、脈沖寬度和脈沖間隙；n工件材料（熔點、沸點、導(dǎo)熱率）n工作液n機床精度、工件的裝夾精度、電極制造及裝夾精度n放電間隙n電極損耗n脈沖寬度n峰值電流七、影響電火花成形加工因素1111一、電火花冷沖模穿孔加工工藝方法將凸模加長作電極，加工后去掉加長部分。凸模的加長部分選用與凸模不同的材料，如鑄鐵、銅等粘接或釬焊在凸模上，與凸模一起加工，以粘接或釬焊部分作穿孔電極的工作部分。當(dāng)凸、凹模配合間隙很小不好直接保證放電間隙時時，可將電極的工作部分用化學(xué)浸蝕法蝕除一層金屬，反之，可以用電鍍法將電極工作部位的斷面尺寸均勻擴大以滿足加工時的間隙

7、要求。 直接法直接法混合法混合法穿孔加工圖八、電火花成形加工工藝1212二、電火花型腔加工工藝方法用多個電極，依次更換加工同一個型腔，用于精密型腔加工。 根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成若干個，用主型腔電極加工型腔主要部分，再用副型腔電極加工出尖角、窄縫型腔等部位。 圖片單電單電極法極法多電多電極極法法分解電分解電極極法法 單電極加工形狀簡單、精度要求不 高的型腔 。 單電極搖動完成型腔的粗、中、精 加工。1313三、電極材料常用電極常用電極材料種類材料種類電極材料電極材料的選用的選用應(yīng)選擇損耗小、加工過程穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、機械加工性能良好、來源豐富、價格低廉的材料作電極材料。 表 型腔加工常用

8、電極材料主要是石墨和黃銅 電火花穿孔：紫銅、鑄鐵、鋼等。紫銅。紫銅組織致密，適用于形狀復(fù)雜輪廓清晰、精度要求較高模具。石墨電極容易成形，密度小，宜作大、中型電極。1414四、電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換 粗規(guī)準(zhǔn)粗規(guī)準(zhǔn) 中規(guī)準(zhǔn)中規(guī)準(zhǔn)精規(guī)準(zhǔn)精規(guī)準(zhǔn) 電規(guī)準(zhǔn)是電火花加工中所選用的一組電脈沖參數(shù)。電規(guī)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)工件的加工要求、電極和工件材料、加工的工藝指標(biāo)等因素來選擇。通常要用幾個規(guī)準(zhǔn)才能完成凹模型孔 或型腔模型腔加工的全過程。粗規(guī)準(zhǔn)主要用于粗加工。一般采用較大的電流峰值，較長的脈沖寬度。中規(guī)準(zhǔn)是粗、精加工間過渡性的電規(guī)準(zhǔn)，中等大小的電流峰值和脈沖寬度。精規(guī)準(zhǔn) 用來進行精加工，采用小的電流峰值、高頻率和短的脈沖寬度

9、。1515五、電極的裝夾和校正常用的電極夾具 用直角尺、百分表測定電極垂直度 按電極固定板基準(zhǔn)面校正電極 圖圖圖1616電火花線切割加工是在電火花成形加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是用線狀電極（鉬絲或銅絲）通過火花放電對工件進行切割。電火花線切割加工機床根據(jù)電極絲運行速度不同分為快走絲(8-10m/s)和慢走絲(0.2m/s)兩種機床，其組成主要包括：n機床主體：機床主體：包括床身、坐標(biāo)工作臺、走絲機構(gòu)等；n脈沖電源：脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流；n 控制系統(tǒng)：控制機床運動；n工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。第二節(jié) 電火花線切割加工一、線切割加工機床1717線切割

10、加工的基本原理與電火花成形加工相同，但加工方式不同，它是用細金屬絲作電極。線切割加工時，線電極一方面相對于工件不斷地移動(慢速走絲是單向移動，快速走絲是往返移動)，另一方面，裝夾工件的十字工作臺，由數(shù)控伺服電動機驅(qū)動，在x、y軸方向?qū)崿F(xiàn)切割進給，使線電極沿加工圖形的軌跡運動對工件進行切割加工。 二、電火花線切割加工原理1818w適合于機械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等。w以金屬線為工具電極，節(jié)約了電極設(shè)計和制造費用和時間，能方便地加工形狀復(fù)雜的外形和通孔。w沖模加工的凸凹模間隙可以任意調(diào)節(jié) 。優(yōu)點三、電火花線切割加工的特點缺點n被加工材料必須導(dǎo)電。n不能加工盲孔。

11、1919四、電火花線切割加工的應(yīng)用實例各種零件的加工冷沖凸模的加工多孔窄縫加工2020五、電火花線切割加工工藝指標(biāo)切割速度切割精度表面粗糙度即單位時間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過的面積總和，快走絲線為4080mm2min，慢走絲可達350mm2min。 快走絲線切割加工的Ra值一般為1.252.5m慢走絲線切割的Ra值可達0.3m。快走絲線切割精度可達一般為0.0150.02mm；慢走絲線切割精度可達0.001mm左右。 2121六、影響工藝指標(biāo)的主要因素主要電參數(shù)線電極工件厚度1）峰值電流2）脈沖寬度3）脈沖間隔 工件太薄，電極絲易產(chǎn)生抖動，對加工精度和表面粗糙度不利 。工件太厚，工作液難于進

12、入和充滿放電間隙，加工穩(wěn)定性差。 1）直徑：2)走絲速度2222七、線切割加工工藝過程 分析l零件圖指定工藝路線 選配工作液 模坯準(zhǔn)備確定切割路線機械加工基準(zhǔn)凹模型孔漏料部分、螺釘孔、銷釘孔、穿絲孔等 計算偏移量 編 制 程 序 淬火回火 磨削基準(zhǔn)面 退 磁 線 切 割 確定電極絲 選擇電參數(shù)2323八、零件工藝分析線電極軌跡與加工面距離l=d2+ 凹角尺寸分析線電極軌跡：零件凹角半徑： R1l=d2+精度和表面粗糙度的分析加工精度和表面粗糙度應(yīng)符合要求2424九、線電極的選擇一般情況下，快速走絲機床常用鉬絲作線電極，鎢絲或其它昂貴金屬絲因成本高而很少用，其它線材因抗拉強度低，在快速走絲機床上

13、不能使用。慢速走絲機床上則可用各種銅絲、專用合金絲以及鍍層(如鍍鋅等)的電極絲。 2525十、穿絲孔的確定 直徑一般310mm為使切割軌跡短和更于編程，穿絲孔應(yīng)設(shè)在邊角處 、在已知坐標(biāo)尺寸的交點處或型孔中心。 為避免將坯件外形切斷引起變形，應(yīng)在坯料內(nèi)打穿絲孔。凹模、孔類零件凸模類零件穿絲孔的尺寸2626十一、工件校正和裝夾十一、工件校正和裝夾 夾具定位用百分表找正懸臂式兩端支撐式橋式支撐式工件的校正 工件的裝夾方式2727十二、線電極位置的校正十二、線電極位置的校正 目視法 火花法 自動法 利用機床自動找正功能找孔中心 利用線電極與工件在一定間隙時發(fā)生火花放電來確定線電極的坐標(biāo)位置 直接利用目

14、視或借助于放大鏡來確定線電極的坐標(biāo)位置 2828電火花穿孔加工圖g入電間隙 z裁間隙 g=z 2929型腔加工工藝方法圖單電極搖動加工多電極加工模具 精加工后的型腔中加工后的型腔 粗加工后的型腔基本搖動模式錐度搖動模式3030常 用 電 極 材 料電極材料 電火花加工性能機械加工性能 說 明加工穩(wěn)定性電極損耗 鋼 較差 中等 好在選擇電參數(shù)時應(yīng)注意加工的穩(wěn)定性鑄 鐵 一般 中等 好石 墨 尚好 較小 尚好機械強度較差，易崩角黃 銅 好 大 尚好電極損耗太大紫 銅 好 較小 尚好磨削困難銅鎢合金 好 小 尚好價格貴，多用于深孔、直壁孔、硬質(zhì)合金穿孔銀鎢合金 好 小 尚好價格昂貴，用于精密及有特殊

15、要求的加工3131常用電極夾具電極柄鉆夾頭U形夾頭電極套筒管狀電極夾頭3232用直角尺、百分表測定人工校正一般以工作臺面x、y水平方向為基準(zhǔn)，用百分表、千分表、塊規(guī)或角尺，在電極橫、縱(即x、y方向)兩個方向作垂直校正和水平校正，保證電極軸線與主軸進給軸線一致，保證電極工藝基準(zhǔn)與工作臺面x、y基準(zhǔn)平行。 用直角尺測定電極垂直度 用百分表測定電極垂直度 3333按電極固定板基準(zhǔn)面校正電極在制造電極時電極軸線必須與電極固定板基準(zhǔn)面垂直，校正時用百分表保證固定板基準(zhǔn)面與工作臺平行，保證電極與工件對正。3434模具外觀圖3535電極圖模具零件圖3636 這類機床的電極絲作高速往復(fù)運動，一般走絲速度為8 10ms，這是我國生產(chǎn)和使用的主要機種，也是我國獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式。 快走絲線切割機床慢走絲線切割機床 這類機床的電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低