特種加工報(bào)告

上海第二工業(yè)大學(xué)特種加工實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械工程及自動化班級09機(jī)自A2姓名張勝利學(xué)號094811943指導(dǎo)老師楊浩泉完成時(shí)間2012年10月18日實(shí)驗(yàn)一電火花機(jī)床加工實(shí)驗(yàn)報(bào)告一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解D7140P電火花加工機(jī)床的組成和工作原理，初步學(xué)會使用該設(shè)備。2掌握電火花加工的基本原理。3了解電火花加工的工藝方法和電火花加工的優(yōu)缺點(diǎn)。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備1電火花加工機(jī)床的組成D7140P電火花加工機(jī)床由床身和立柱、工作臺、主軸頭、工作液和工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)、脈沖電源、伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)、主軸頭和工作臺附件等部分組成（如圖1所示）。圖1D7140P電火花加工機(jī)床(1)床身和立柱

床身和立柱是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由它確保電極與工作臺、工件之間的相互位置。位置精度的高低對加工有直接的影響，如果機(jī)床的精度不高，加工精度也難以保證。因此，不但床身和立柱的結(jié)構(gòu)應(yīng)該合理，有較高的剛度，能承受主軸負(fù)重和運(yùn)動部件突然加速運(yùn)動的慣性力，還應(yīng)能減小溫度變化引起的變形。

(2)工作臺

工作臺主要用來支承和裝夾工件。在實(shí)際加工中，通過轉(zhuǎn)動縱橫向絲桿來改變電極與工件的相對位置。工作臺上裝有工作液箱，用以容納工作液，使電極和工件浸泡在工作液里，起到冷卻、排屑作用。工作臺是操作者裝夾找正時(shí)經(jīng)常移動的部件，通過移動上下滑板，改變縱橫向位置，達(dá)到電極與工具件間所要求的相對位置。

(3)主軸頭

主軸頭是電火花成形加工機(jī)床的一個(gè)關(guān)鍵部件，在結(jié)構(gòu)上由伺服進(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。用以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)，如生產(chǎn)率、幾何精度以及表面粗糙度，因此對主軸頭有如下要求:

1）有一定的軸向和側(cè)向剛度及精度；

2）有足夠的進(jìn)給和回升速度；

3）主軸運(yùn)動的直線性和防扭轉(zhuǎn)性能好；

4）靈敏度要高，無爬行現(xiàn)象；

5）具備合理的承載電極質(zhì)量的能力。(4)電火花加工機(jī)床的工作液和循環(huán)過濾系統(tǒng)電火花加工機(jī)床的工作液和循環(huán)過濾系統(tǒng)如下圖2所示圖2D7140P電火花加工機(jī)床的工作液和循環(huán)過濾系統(tǒng)1—過濾器2,11—泵3電磁閥4,7—壓力表5—工件6—節(jié)流閥9—過濾器10—電阻率檢測電極凈化器電火花加工時(shí)工作液的作用有以下幾方面:1）放電結(jié)束后恢復(fù)放電間隙的絕緣狀態(tài)（消電離），以便下一個(gè)脈沖電壓再次形成火花放電。為此要求工作液有一定的絕緣強(qiáng)度，其電阻率在l03~106Ω?cm之間。

2）使電蝕產(chǎn)物較易從放電間隙中懸浮、排泄出去，免得放電間隙嚴(yán)重污染，導(dǎo)致火花放電點(diǎn)不分散而形成有害的電弧放電。

3）冷卻工具電極和降低工件表面瞬時(shí)放電產(chǎn)生的局部高溫，否則表面會因局部過熱而產(chǎn)生結(jié)炭、燒傷并形成電弧放電。

4）工作液還可壓縮火花放電通道，增加通道中壓縮氣體、等離子體的膨脹及爆炸力，以拋出更多熔化和氣化了的金屬，增加蝕除量。(5)電火花成型機(jī)床的脈沖電源

脈沖電源的作用是把工頻交流電轉(zhuǎn)換成供給火花放電間隙所需要的能量來蝕除金屬。脈沖電源對電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工速度、加工過程的穩(wěn)定性和工具電極損耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大的影響。

(6)電火花加工機(jī)床的伺服進(jìn)給

電火花加工與切削加工不同，屬于“不接觸加工”。正常電火花加工時(shí)，工具和工件間有一放電間隙S。如果間隙過大，脈沖電壓擊不穿間隙間的絕緣工作液，則不會產(chǎn)生火花放電，必須使電極工具向下進(jìn)給，直到間隙S等于或小于某一值，才能擊穿并產(chǎn)生火花放電。在正常的電火花加工時(shí)，工件以

w的速度不斷被蝕除，間隙S將逐漸擴(kuò)大，必須使電極工具以速度d補(bǔ)償進(jìn)給，以維持所需的放電間隙。如進(jìn)給量d大于工件的蝕除速度

w，則間隙S將逐漸變小，甚至等于零，形成短路。當(dāng)間隙過小時(shí)，必須減少進(jìn)給速度d。如果工具工件間一旦短路（S＝0），則必須使工具以較大的速度d反向快速回退，消除短路狀態(tài)，隨后再重新向下進(jìn)給，調(diào)節(jié)到所需的放電間隙。這是正常電火花加工所必須解決的問題。2D7140P電火花加工機(jī)床的主要參數(shù)型號：D7140P規(guī)格：400×300mm

機(jī)床參數(shù)：工作臺面尺寸：650×400mm工作臺行程（X×Y）：400×300mm

Z軸行程：200mm輔助Z軸行程：200mm工作油槽尺寸（長×寬×高）：1070×640×340mm最大加工電流：60A

最大加工速度：400mm3/min最大工件重量：750kg

最大電極重量：70kg儲油箱容量：300L

電源輸入功率：6KVA控制機(jī)重量：250kg

機(jī)床外形尺寸（長×寬×高）：1400×1200×2000mm機(jī)床重量：1800kg三電火花加工實(shí)驗(yàn)原理電火花加工原理如下圖3所示，在進(jìn)行加工時(shí)，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水）中。工具電極由自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙（0.01～0.05mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時(shí)條件下極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時(shí)間極短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個(gè)小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時(shí)間，第二個(gè)脈沖又在另一極間最近點(diǎn)擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時(shí)，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。圖3電火花加工原理圖從上看出，進(jìn)行電火花加工必須具備三個(gè)條件：必須采用脈沖電源；必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙；火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度（10～107Ω·m）的液體介質(zhì)中進(jìn)行。四實(shí)驗(yàn)步驟1、電火花成型機(jī)首先檢查電源總開關(guān)ON。2、裝上電極與夾頭，校正垂直，平行基準(zhǔn)，將工件放于磁器工作臺上，校正平行基準(zhǔn)后吸磁固定。3、以電極尋工件之放電位置X、Y坐標(biāo)，尋邊時(shí)將AT詷至OA，PA20μS~45μS。4、極性選擇，(銅為正極，工件為負(fù)極)。5、電流AT調(diào)整，放電時(shí)間PA之搭配，粗放(電極單邊間0.12)ATS~45A，PA60s~120μs，其具體條件要以放電電極面積大小而定，放電面積較小時(shí)，粗放可用1、5A90μS(小于1mm2時(shí))以勉電極過于損耗;細(xì)放(電極單邊間隙0、04)，AT1、5~SA、PA20μS~60μs，細(xì)放之放電面積較大時(shí)，先用AT1、5PA60μS將側(cè)壁放至0、1左右時(shí)改用AT3A、PA30μS利剩下0、030，然后改用AT1、5A、PA30μS放至0、005，最后單邊側(cè)修0、025(AT1、5APA30μS)。6、休止時(shí)間PB，放電間隙電壓調(diào)整，粗放時(shí)PB3~4，間隙電壓調(diào)至3或4，細(xì)修時(shí)PB調(diào)至5或6，間隙電壓調(diào)至5或6。7、伺服強(qiáng)弱，脤動設(shè)定，粗放時(shí)，伺服調(diào)至6或7，機(jī)頭上`下脤動時(shí)間分別設(shè)定為5\4或4\4。細(xì)放時(shí)，伺服調(diào)至5，機(jī)頭上下脤動時(shí)間分別設(shè)定為5\2或6\3。8、將液位控制開關(guān)打開(打開時(shí)指示燈為閃爍狀)，睡眠開關(guān)開啟(打開時(shí)其指示燈亮)。9、手動伺服進(jìn)刀，到達(dá)Z軸基準(zhǔn)面位置，設(shè)定放電深度，在進(jìn)行深度設(shè)定時(shí)，待電極與工件完全接觸之瞬間輸入數(shù)據(jù)，然后視其差值進(jìn)行Z軸補(bǔ)正。(不得將F1開關(guān)壓下來設(shè)定深度)。10、加工液壓馬達(dá)ON，沖油位置調(diào)整。11、放電開關(guān)ON。12、觀察V表，A表指數(shù)，伺服穩(wěn)定指示燈是否穩(wěn)定。13、確認(rèn)放電位置是否正確。14、加工完畢之工件電極及相關(guān)之圖檔放置于相應(yīng)的指示位置。實(shí)驗(yàn)二電火花線切割機(jī)床加工實(shí)驗(yàn)報(bào)告一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解ACTSPARK電火花線切割加工機(jī)床的組成和工作原理，初步學(xué)會使用該設(shè)備。2掌握電火花線切割加工的基本原理。3了解電火花線切割加工的工藝方法和電火花線切割加工的優(yōu)缺點(diǎn)。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備1電火花線切割加工機(jī)床的組成如下圖1所示，ACTSPARK可分為機(jī)床主機(jī)和控制臺兩大部分。圖1ACTSPARK電火花線切割加工機(jī)床（1）控制臺控制臺中裝有控制系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)，能在控制臺中進(jìn)行自動編程和對機(jī)床坐標(biāo)工作臺的運(yùn)動進(jìn)行數(shù)字控制。（2）機(jī)床主機(jī)機(jī)床主機(jī)主要包括坐標(biāo)工作臺、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、絲架、冷卻系統(tǒng)和床身五個(gè)部分。下圖2為ACTSPARK電火花線切割加工機(jī)床走絲機(jī)構(gòu)示意圖。圖2ACTSPARK電火花線切割加工機(jī)床走絲機(jī)構(gòu)示意圖。（3）運(yùn)絲機(jī)構(gòu)

它用來控制電極絲與工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動。（4）絲架

它與運(yùn)絲機(jī)構(gòu)一起構(gòu)成電極絲的運(yùn)動系統(tǒng)。它的功能主要是對電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺平面保持一定的幾何角度，以滿足各種工件（如帶錐工件）加工的需要。（5）冷卻系統(tǒng)

它用來提供有一定絕緣性能的工作介質(zhì)——工作液，同時(shí)可對工件和電極絲進(jìn)行冷卻。2ACTSPARK電火花線切割加工機(jī)床的主要參數(shù)品牌/型號：瑞士阿奇夏米爾/ACTSPARK主電機(jī)功率：5（kw）最大加工電流：64（A）最小指令值：0.001（mm）表面粗糙度：Ra0.10（um）工作臺行程：350x250x250（mm）最大加工速度：480（mm/min）最大切割厚度：270（mm）三電火花線切割加工實(shí)驗(yàn)原理如下圖3所示，工件安裝在工作臺上，工作臺通常由X軸和Y軸電動機(jī)驅(qū)動（見圖）。工具電極（電極絲）為直徑0.02~0.03毫米的金屬絲，由走絲系統(tǒng)帶動電極絲沿其軸向移動。走絲方式有兩種：①高速走絲，速度為9～10米/秒，采用鉬絲作電極絲,可循環(huán)反復(fù)使用；②低速走絲，速度小于10米/分，電極絲采用銅絲，只使用一次。脈沖電源加在工件與電極絲之間，一般工件接正極，電極絲接負(fù)極。工件與電極絲之間用噴嘴噴入工作液(乳化液、去離子水等)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)預(yù)先輸入的工作程序輸出相應(yīng)的信息，使工作臺作相應(yīng)的移動，工件與電極絲靠近。當(dāng)兩者接近到適當(dāng)距離時(shí)(一般為0.01～0.04毫米)便產(chǎn)生火花放電，蝕除金屬。金屬被蝕除后工件與電極絲之間的距離加大，控制系統(tǒng)根據(jù)這一距離的大小和預(yù)先輸入的程序，不斷地發(fā)出進(jìn)給信號，使加工過程持續(xù)進(jìn)行。下圖3電火花線切割加工實(shí)驗(yàn)原理四實(shí)驗(yàn)步驟

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對圖樣進(jìn)行分析和審核

分析圖樣對保證工件加工質(zhì)量和工件的綜合技術(shù)指標(biāo)是有決定意義的第一步。以沖裁模為例，在審核圖樣時(shí)首先要檢查出不能或不易用電火花線切割加工的工件圖樣，大致有如下幾種：a

表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后無法進(jìn)行手工研磨的工件；b.

窄縫小于電極絲直徑加放電間隙的工件，或圖樣內(nèi)拐角處不允許帶有內(nèi)圓角放電間隙所形成的圓角的工件；c.

非導(dǎo)電材料d.

厚度超過絲架跨距的零件e.

加工長度超過x、y拖板的有效行程長度，且精度要求較高的工件在符合線切割加工工藝的條件下，應(yīng)著重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合間隙和沖制件厚度等方面仔細(xì)考慮。2

確定合理的沖模間隙

線切割加工的工件表魔免有一層組織脆松的熔化層，加工電參數(shù)越大，工件表面粗糙度越差，熔化層越厚。隨著模具沖次的增加，這層脆松的表面會漸漸磨去，使模具間隙逐漸增大。沖模間隙的合理選用，是關(guān)系到模具的壽命及沖制件毛刺大小的關(guān)鍵因素之一。3

確定合理的過渡圓半徑

為了提高一般冷沖模具的使用壽命，在線、圓相交處和小角度的拐角處都應(yīng)加過渡圓，過渡圓的大小可根據(jù)沖裁材料厚度、模具形狀和要求壽命及沖件的增厚、過渡圓也可相應(yīng)增大。由于電極絲加工軌跡會在內(nèi)拐角處自然加工出半徑等于電極絲半徑加單面放電間隙的過渡圓，過渡圓取值一般在0.1~0.5mm范圍內(nèi)。4

計(jì)算和編寫加工程序

編程時(shí)，要根據(jù)工件的情況，選擇一個(gè)合理的裝夾位置，同時(shí)確定一個(gè)合理的起割點(diǎn)和切割路線，起割點(diǎn)應(yīng)取在圖形的拐角處，或在容易將凸尖修去的部位。線切割線主要以防止或減少模具變形為原則，一般應(yīng)考慮使靠近最后切割靠近裝夾的一邊。5

穿制加工用的程序紙帶和校對紙帶

根據(jù)程序單把紙帶制作完畢后，一定把程序單與制作好的紙帶逐條進(jìn)行校對，用校對好的紙帶把程序輸入控制器后才能試切樣板，對簡單有把握的工件可以直接加工。對尺寸精度要求高、凸凹模配合間隙小的模具，必須要用薄料試切，從試切件上課檢查其精度和配合間隙。如發(fā)現(xiàn)不符合要求，應(yīng)及時(shí)分析，找出問題，修改程序直至合格后才能正式加工模具，這一步驟時(shí)避免工件報(bào)廢的一個(gè)