工學(xué)特種加工教案

緒論1.1特種加工的概念一、引入課題:特種加工產(chǎn)生的條件，之所以產(chǎn)生特種加工普通機(jī)械加工滿足不了加工的要求。一些難加工的材料、一些有特殊要求的零件、加工效率（生產(chǎn)率）、生產(chǎn)成本等等都需要特種加工。比較普通加工與特種加工的區(qū)別來(lái)引入課題。二、講課內(nèi)容1、特種加工的產(chǎn)生及定義隨著社會(huì)生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，20世紀(jì)40年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家拉扎連柯夫婦研究開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)遭受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可使局部的金屬熔化、氣化而被腐蝕掉，開(kāi)創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工。后來(lái)，由于各種先進(jìn)技術(shù)的不斷應(yīng)用，產(chǎn)生了多種有別于傳統(tǒng)機(jī)械加工的新加工方法。這些新加工方法從廣義上定義為特種加工(NTM，Non-TraditionalMachining)，也被稱(chēng)為非傳統(tǒng)加工技術(shù)，其加工原理是將電、熱、光、聲、化學(xué)等能量或其組合施加到工件被加工的部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料去除。?可播放特種加工的一些視頻。三、作業(yè)1.2特種加工的特點(diǎn)及發(fā)展1.3特種加工的分類(lèi)一、復(fù)習(xí)舊課:特種加工產(chǎn)生的原因及定義。二、引入新課：特種加工范圍廣但有一些共性。與機(jī)械加工比起來(lái)有以下的一些特點(diǎn)。三、講課內(nèi)容1、與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，特種加工的不同點(diǎn)是： (1)不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量(如電、化學(xué)、光、聲、熱等)去除金屬材料。(2)加工過(guò)程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力，故加工的難易與工件硬度無(wú)關(guān)。(3)各種加工方法可以任意復(fù)合、揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成新的工藝方法，更突出其優(yōu)越性，便于擴(kuò)大應(yīng)用范圍。正因?yàn)樘胤N加工工藝具有上述特點(diǎn)，所以就總體而言，特種加工可以加工任何硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性的金屬或非金屬材料，且專(zhuān)長(zhǎng)于加工復(fù)雜、微細(xì)表面和低剛度的零件。2、特種加工技術(shù)的研究主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)微細(xì)化。 (2)特種加工的應(yīng)用領(lǐng)域正在拓寬。(3)廣泛采用自動(dòng)化技術(shù)。3、我國(guó)特種加工技術(shù)的發(fā)展情況我國(guó)的特種加工技術(shù)起步較早。20世紀(jì)50年代中期我國(guó)工廠已設(shè)計(jì)研制出電火花穿孔機(jī)床，60年代末上海電表廠張維良工程師在陽(yáng)極—機(jī)械切割的基礎(chǔ)上發(fā)明了我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的快走絲線切割機(jī)床，4、特種加工的分類(lèi)分類(lèi)沒(méi)有明確的規(guī)定，一般按能量來(lái)源和作用形式以及加工原理可分為表1-1所示的形式表1-1常用特種加工方法的分類(lèi)依據(jù)工件材料、尺寸、形狀、精度、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性等情況作具體分析，區(qū)別對(duì)待，合理選擇特種加工方法。如表1-2所示表1-2幾種常見(jiàn)特種加工方法的綜合比較四、總結(jié)：1、特種加工的特點(diǎn)和發(fā)展方向。2、特種加工的分類(lèi)2.1電火花加工的物理本質(zhì)及特點(diǎn)一、復(fù)習(xí)舊課：與機(jī)械加工比較特種加工的特點(diǎn)及它的發(fā)展方向和分類(lèi)。二、引入新課:電火花加工是特種加工的典型代表。我們看見(jiàn)電火花加工中有火花產(chǎn)生材料就被蝕除掉了這是什么原因呢？三、講課內(nèi)容：1、電火花加工的物理本質(zhì)電火花加工基于電火花腐蝕原理，是在工具電極與工件電極相互靠近時(shí)，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，使金屬局部熔化，甚至氣化，從而將金屬蝕除下來(lái)。分為以下幾個(gè)階段(如圖2-1所示)：圖2-1電火花加工原理(1)極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道(如圖2-1(a)所示)。(2)電極材料的熔化、氣化熱膨脹(如圖2-1(b)、(c)所示)。(3)電極材料的拋出(如圖2-1(d)所示)。(4)極間介質(zhì)的消電離(如圖2-1(e)所示)。加工液流入放電間隙，將電蝕產(chǎn)物及殘余的熱量帶走，并恢復(fù)絕緣狀態(tài)。上述步驟(1)～(4)在一秒內(nèi)約數(shù)千次甚至數(shù)萬(wàn)次地往復(fù)式進(jìn)行，即單個(gè)脈沖放電結(jié)束，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔(即脈沖間隔)使工作液恢復(fù)絕緣后，第二個(gè)脈沖又作用到工具電極和工件上，又會(huì)在當(dāng)時(shí)極間距離相對(duì)最近或絕緣強(qiáng)度最弱處擊穿放電，蝕出另一個(gè)小凹坑。(如圖2-2所示)。所以電火花加工是大量的微小放電痕跡逐漸累積而成的去除金屬的加工方式。圖2-2電火花表面局部放大圖2、電火花加工、電火花線切割加工的特點(diǎn)1）．共同特點(diǎn) (1)二者的加工原理相同，都是通過(guò)電火花放電產(chǎn)生的熱來(lái)熔解去除金屬的，所以二者加工材料的難易與材料的硬度無(wú)關(guān)，加工中不存在顯著的機(jī)械切削力。 (2)二者的加工機(jī)理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。 (3)最小角部半徑有限制。電火花加工中最小角部半徑為加工間隙，線切割加工中最小角部半徑為電極絲的半徑加上加工間隙。2）．不同特點(diǎn)(1)從加工原理來(lái)看，電火花加工是將電極形狀復(fù)制到工件上的一種工藝方法(如圖2-3所示)。而線切割加工是利用移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線(銅絲或鉬絲)做電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電，切割成型的一種工藝方法，如圖2-4所示。圖2-3電火花加工圖2-4線切割加工(2)從產(chǎn)品形狀角度看，電火花加工必須先用數(shù)控加工等方法加工出與產(chǎn)品形狀相似的電極；線切割加工中產(chǎn)品的形狀是通過(guò)工作臺(tái)按給定的控制程序移動(dòng)而合成的，只對(duì)工件進(jìn)行輪廓圖形加工，余料仍可利用。(3)從電極角度看，電火花加工必須制作成型用的電極(一般用銅、石墨等材料制作而成)；線切割加工用移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線(銅絲或鉬絲)做電極。(4)從電極損耗角度看，電火花加工中電極相對(duì)靜止，易損耗，故通常采用多個(gè)電極加工；而線切割加工中由于電極絲連續(xù)移動(dòng)，使新的電極絲不斷地補(bǔ)充和替換在電蝕加工區(qū)受到損耗的電極絲，避免了電極損耗對(duì)加工精度的影響。(5)從應(yīng)用角度看，電火花加工可以加工通孔、盲孔，特別適宜加工形狀復(fù)雜的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花紋等(如圖2-5(a)所示)；而線切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形狀復(fù)雜的窄縫及各種形狀復(fù)雜的零件(如圖2-5(b)所示)。(a)電火花加工產(chǎn)品(b)線切割加工產(chǎn)品 圖2-5加工產(chǎn)品實(shí)例四、總結(jié)：1、電火花加工的物理本質(zhì)2、電火花加工、電火花線切割加工的異同點(diǎn)五、作業(yè)：1、電火花加工的物理本質(zhì)是什么？2、電火花加工與電火花線切割加工的異同點(diǎn)是什么？2.2電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介一、復(fù)習(xí)舊課:電火花加工的物理本質(zhì)及電火花加工、電火花線切割加工的異同點(diǎn)。二、引入課題:知道了電火花加工的本質(zhì)，接下來(lái)分開(kāi)來(lái)介紹電火花加工和線切割加工。先看看電火花加工。三、講課內(nèi)容：1、機(jī)床型號(hào)、規(guī)格、分類(lèi)我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定，電火花成型機(jī)床均用D71加上機(jī)床工作臺(tái)面寬度的1/10表示。例如D7132中，D表示電加工成型機(jī)床(若該機(jī)床為數(shù)控電加工機(jī)床，則在D后加K，即DK)；71表示電火花成型機(jī)床；32表示機(jī)床工作臺(tái)的寬度為320mm。電火花加工機(jī)床按其大小可分為小型(D7125以下)、中型(D7125～D7163)和大型(D7163以上)；按數(shù)控程度分為非數(shù)控、單軸數(shù)控和三軸數(shù)控。2、電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu) 電火花加工機(jī)床主要由機(jī)床本體、脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作液過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等部分組成，如圖2-6所示。圖2-6電火花機(jī)床1）、機(jī)床本體機(jī)床本體主要由床身、立柱、主軸頭及附件、工作臺(tái)等部分組成。機(jī)床主軸頭和工作臺(tái)常有一些附件，如可調(diào)節(jié)工具電極角度的夾頭、平動(dòng)頭、油杯等。本節(jié)主要介紹平動(dòng)頭。在電火花加工中當(dāng)用一個(gè)電極進(jìn)行粗加工時(shí)，將工件的大部分余量蝕除掉后，其底面和側(cè)壁四周的表面粗糙度很差，為了將其修光，就得轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)逐擋進(jìn)行修整。但由于中、精加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙比粗加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙小，若不采取措施則四周側(cè)壁就無(wú)法修光了。平動(dòng)頭就是為解決修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而設(shè)計(jì)的。平動(dòng)頭是一個(gè)使裝在其上的電極能產(chǎn)生向外機(jī)械補(bǔ)償動(dòng)作的工藝附件。平動(dòng)頭的動(dòng)作原理是：利用偏心機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)平動(dòng)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?chē)@其原始位置在水平面內(nèi)作平面小圓周運(yùn)動(dòng)，許多小圓的外包絡(luò)線面積就形成加工橫截面積，如圖2-7所示，其中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑就稱(chēng)為平動(dòng)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δ之差，從而達(dá)到修光型腔的目的。圖2-7平動(dòng)頭擴(kuò)大間隙原理圖(a)機(jī)械式平動(dòng)頭(b)數(shù)控平動(dòng)頭圖2-8平動(dòng)頭外形2）、脈沖電源在電火花加工過(guò)程中，脈沖電源的作用是把工頻正弦交流電流轉(zhuǎn)變成頻率較高的單向脈沖電流，向工件和工具電極間的加工間隙提供所需要的放電能量以蝕除金屬。脈沖電源輸入為380V、50Hz的交流電，其輸出應(yīng)滿足如下要求：(1)要有一定的脈沖放電能量，否則不能使工件金屬氣化。(2)火花放電必須是短時(shí)間的脈沖性放電，這樣才能使放電產(chǎn)生的熱量來(lái)不及擴(kuò)散到其他部分，從而有效地蝕除金屬，提高成型性和加工精度。(3)脈沖波形是單向的，以便充分利用極性效應(yīng)，提高加工速度和降低工具電極損耗。(4)脈沖波形的主要參數(shù)(峰值電流、脈沖寬度、脈沖間歇等)有較寬的調(diào)節(jié)范圍，以滿足粗、中、精加工的要求。(5)有適當(dāng)?shù)拿}沖間隔時(shí)間，使放電介質(zhì)有足夠時(shí)間消除電離并沖去金屬顆粒，以免引起電弧而燒傷工件?！趶埵矫}沖電源弛張式脈沖電源是最早使用的電源，它是利用電容器充電儲(chǔ)存電能，弛張式脈沖電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便，加工精度較高，粗糙度值較小，但生產(chǎn)率低，電能利用率低，加工穩(wěn)定性差，故目前這種電源的應(yīng)用已逐漸減少。如圖2-9所示圖2-9RC線路脈沖電源※閘流管脈沖電源閘流管是一種特殊的電子管，當(dāng)對(duì)其柵極通入一脈沖信號(hào)時(shí)，便可控制管子的導(dǎo)通或截止，輸出脈沖電流。由于這種電源的電參數(shù)與加工間隙無(wú)關(guān)，故又稱(chēng)為獨(dú)立式電源。閘流管脈沖電源的生產(chǎn)率較高，加工穩(wěn)定，但脈沖寬度較窄，電極損耗較大?！w管脈沖電源 晶體管脈沖電源其輸出功率大，電規(guī)準(zhǔn)調(diào)節(jié)范圍廣，電極損耗小，故適應(yīng)于型孔、型腔、磨削等各種不同用途的加工。晶體管脈沖電源已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在電火花加工機(jī)床上。四、總結(jié)1、電火花機(jī)床型號(hào)、規(guī)格、分類(lèi)2、電火花機(jī)床的機(jī)床本體和脈沖電源的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)2.2電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介一、復(fù)習(xí)舊課：電火花機(jī)床型號(hào)、規(guī)格、分類(lèi)及電火花機(jī)床的機(jī)床本體和脈沖電源的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。二、引入新課：上次課介紹了電火花的平動(dòng)頭和脈沖電源是電火花機(jī)床廠家的核心機(jī)密，今天繼續(xù)看以下另外的兩個(gè)部件。三、講課內(nèi)容3、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)在電火花成型加工設(shè)備中，自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)占有很重要的位置，它的性能直接影響加工穩(wěn)定性和加工效果。電火花成型加工的自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要包含伺服進(jìn)給系統(tǒng)和參數(shù)控制系統(tǒng)。伺服進(jìn)給系統(tǒng)主要用于控制放電間隙的大小，而參數(shù)控制系統(tǒng)主要用于控制電火花成型加工中的各種參數(shù)(如放電電流、脈沖寬度、脈沖間隔等)，以便能夠獲得最佳的加工工藝指標(biāo)等。1)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的作用及要求在電火花成型加工中，電極與工件必須保持一定的放電間隙。伺服進(jìn)給系統(tǒng)一般有如下要求(1)有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍。(2)有足夠的靈敏度和快速性。(3)有較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。這里簡(jiǎn)單介紹電液壓式伺服進(jìn)給系統(tǒng)的原理。2)電液壓式伺服進(jìn)給系統(tǒng)圖2-10所示為DYT-2型液壓主軸頭的噴嘴—擋板式調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理圖。圖2-10噴嘴—擋板式電液壓自動(dòng)調(diào)節(jié)器工作原理當(dāng)放電間隙短路時(shí)，動(dòng)圈兩端電壓為零，此時(shí)動(dòng)圈不受電磁力的作用，擋板受彈簧力處于最高位置Ⅰ，噴嘴與擋板門(mén)開(kāi)口為最大，使工作液流經(jīng)噴嘴的流量為最大，上油腔的壓力下降到最小值，致使上油腔壓力小于下油腔壓力，故活塞桿帶動(dòng)工具電極上升。當(dāng)放電間隙開(kāi)路時(shí)，動(dòng)圈電壓最大，擋板被磁力吸引下移到最低位置Ⅲ，噴嘴被封閉，上、下油腔壓強(qiáng)相等，但因下油腔工作面積小于上油腔工作面積，活塞上的向下作用力大于向上作用力，活塞桿下降。當(dāng)放電間隙最佳時(shí)，電動(dòng)力使擋板處于平衡位置Ⅱ，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。4、工作液過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)電火花加工中的蝕除產(chǎn)物，一部分以氣態(tài)形式拋出，其余大部分是以球狀固體微粒分散地懸浮在工作液中，直徑一般為幾微米。隨著電火花加工的進(jìn)行，蝕除產(chǎn)物越來(lái)越多，充斥在電極和工件之間，或粘連在電極和工件的表面上。蝕除產(chǎn)物的聚集，會(huì)與電極或工件形成二次放電。為了改善電火花加工的條件，一種辦法是使電極振動(dòng)，以加強(qiáng)排屑作用；另一種辦法是對(duì)工作液進(jìn)行強(qiáng)迫循環(huán)過(guò)濾，以改善間隙狀態(tài)。圖2-11工作液循環(huán)系統(tǒng)油路圖四、總結(jié)：1、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點(diǎn)及工作原理2、工作液過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)作用2.2電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介一、復(fù)習(xí)舊課:自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點(diǎn)及工作原理并工作液過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)作用。二、引入新課：現(xiàn)今各種加工機(jī)床都以數(shù)控化，接下來(lái)我們來(lái)看一下電火花機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)功能。三、講課內(nèi)容：5、數(shù)控系統(tǒng)1)數(shù)控電火花機(jī)床的類(lèi)型根據(jù)機(jī)床的數(shù)控坐標(biāo)軸的數(shù)目，目前常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床有三軸數(shù)控電火花機(jī)床、四軸三聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花機(jī)床、四軸聯(lián)動(dòng)或五軸聯(lián)動(dòng)甚至六軸聯(lián)動(dòng)電火花加工機(jī)床?，F(xiàn)在部分?jǐn)?shù)控電火花機(jī)床還帶有工具電極庫(kù)，在加工中可以根據(jù)事先編制好的程序，自動(dòng)更換電極。2)數(shù)控電火花機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)工作原理數(shù)控電火花機(jī)床能實(shí)現(xiàn)工具電極和工件之間的多種相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以用來(lái)加工多種較復(fù)雜的型腔。目前，絕大部分電火花數(shù)控機(jī)床采用國(guó)際上通用的ISO代碼進(jìn)行編程、程序控制、數(shù)控?fù)u動(dòng)加工等，具體內(nèi)容如下：(ISO代碼編程ISO代碼是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)制定的用于數(shù)控編碼和程序控制的一種標(biāo)準(zhǔn)代碼。代碼主要有G指令(即準(zhǔn)備功能指令)和M指令(即輔助功能指令)，具體見(jiàn)表2-1。表2-1常用的電火花數(shù)控指令表2-2工作坐標(biāo)系以上代碼，絕大部分與數(shù)控銑床、車(chē)床的代碼相同，只有G54、G80、G82、M05等是以前接觸較少的指令，其具體用法如下：圖2-12工作坐標(biāo)系切換一般的慢走絲線切割機(jī)床和部分快走絲線切割機(jī)床都有幾個(gè)或幾十個(gè)工作坐標(biāo)系，可以用G54、G55、G56等指令進(jìn)行切換(如表2-2所示)。如圖2-12所示，可以通過(guò)如下指令切換工作坐標(biāo)系。G92G54X0Y0；G00X20.Y30.；G92G55X0Y0；這樣通過(guò)指令，首先把當(dāng)前的O點(diǎn)定義為工作坐標(biāo)系0的零點(diǎn)，然后分別把X、Y軸快速移動(dòng)20mm、30mm到達(dá)點(diǎn)O‘，并把該點(diǎn)定義為工作坐標(biāo)系1的零點(diǎn)。G80: 含義：接觸感知。格式：G80軸＋方向如：G80X－； /電極將沿X軸的負(fù)方向前進(jìn)，直到接觸到工件，然后停在那里 G82： 含義：移動(dòng)到原點(diǎn)和當(dāng)前位置一半處。 格式：G82軸 如：G92X100.;/將當(dāng)前點(diǎn)的X坐標(biāo)定義為100.G82X; /將電極移到當(dāng)前坐標(biāo)系X=50.的地方M05： 含義：忽略接觸感知，只在本段程序起作用。 如：G80X－； /X軸負(fù)方向接觸感知 G90G92X0Y0； /設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0) M05G00X10./忽略接觸感知且把電極向X軸正方向移動(dòng)10mm圖2-13工件找正圖以上代碼通常用在加工前電極的定位上，具體實(shí)例如下：如圖2-13所示，ABCD為矩形工件，AB、BC邊為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，現(xiàn)欲用電火花加工一圓形圖案，圖案的中心為O點(diǎn)，O到AB邊、BC邊的距離如圖中所標(biāo)。已知圓形電極的直徑為20mm，請(qǐng)寫(xiě)出電極定位于O點(diǎn)的具體過(guò)程。 首先將電極移到工件AB的左邊，Y軸坐標(biāo)大致與O點(diǎn)相同，然后執(zhí)行如下指令：G80X+;G90G92X0;M05G00X－10.；G91G00Y－38.；G90G00X50.；G80Y+；G92Y0；M05G00Y－2.；/電極與工件分開(kāi)，2mm表示為一小段距離G91G00Z10.； /將電極底面移到工件上面G90G00X50.Y28.；四、總結(jié)電火花加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)的功能指令和編程方法2.2電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介2.2.2的數(shù)控系統(tǒng)的搖動(dòng)功能和電火花機(jī)床常見(jiàn)功能一、復(fù)習(xí)舊課：電火花加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)的功能指令和編程方法二、引入新課：如前面所述，普通電火花加工機(jī)床為了修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而添加平動(dòng)頭，使工具電極軌跡向外可以逐步擴(kuò)張，即可以平動(dòng)。對(duì)數(shù)控電火花機(jī)床，由于工作臺(tái)是數(shù)控的，可以實(shí)現(xiàn)工件加工軌跡逐步向外擴(kuò)張，即搖動(dòng)，故數(shù)控電火花機(jī)床不需要平動(dòng)頭。三、講課內(nèi)容：3）數(shù)控電火花加工中搖動(dòng)加工的作用是： (1)可以精確控制加工尺寸精度。 (2)可以加工出復(fù)雜的形狀，如螺紋。 (3)可以提高工件側(cè)面和底面的表面粗糙度。 (4)可以加工出清棱、清角的側(cè)壁和底邊。(5)變?nèi)婕庸榫植考庸?，有利于排屑和加工穩(wěn)定。 (6)對(duì)電極尺寸精度要求不高。 搖動(dòng)的軌跡除了可以像平動(dòng)頭的小圓形軌跡外，數(shù)控?fù)u動(dòng)的軌跡還有方形、菱形、叉形和十字形，且搖動(dòng)的半徑可為9.9mm以內(nèi)任一數(shù)值。 4）搖動(dòng)加工的編程代碼各公司均自己規(guī)定。以漢川機(jī)床廠和日本沙迪克公司為例，搖動(dòng)加工的指令代碼如下(參見(jiàn)書(shū)表2-3)：5）數(shù)控?fù)u動(dòng)的伺服方式共有以下三種(如圖2-14所示)： (1)自由搖動(dòng)。選定某一軸向(例如Z軸)作為伺服進(jìn)給軸，其他兩軸進(jìn)行搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)(如圖2-14(a)所示),沿各軸方向可能出現(xiàn)不規(guī)則的進(jìn)進(jìn)退退。(2)步進(jìn)搖動(dòng)。在某選定的軸向作步進(jìn)伺服進(jìn)給，每進(jìn)一步的步距為2μm，其他兩軸作搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)(如圖2-14(b)所示)。例如： 步進(jìn)搖動(dòng)限制了主軸的進(jìn)給動(dòng)作，使搖動(dòng)動(dòng)作的循環(huán)成為優(yōu)先動(dòng)作。步進(jìn)搖動(dòng)用在深孔排屑比較困難的加工中。它較自由搖動(dòng)的加工速度稍慢，但更穩(wěn)定，沒(méi)有頻繁的進(jìn)給、回退現(xiàn)象。(3)鎖定搖動(dòng)。在選定的軸向停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并鎖定軸向位置，其他兩軸進(jìn)行搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在搖動(dòng)中，搖動(dòng)半徑幅度逐步擴(kuò)大，主要用于精密修擴(kuò)內(nèi)孔或內(nèi)腔(如圖2-14(c)所示)。例如： 鎖定搖動(dòng)能迅速除去粗加工留下的側(cè)面波紋，是達(dá)到尺寸精度最快的加工方法。它主要用于通孔、盲孔或有底面的型腔模加工中。如果鎖定后作圓軌跡搖動(dòng)，則還能在孔內(nèi)滾花、加工出內(nèi)花紋等。圖2-14數(shù)控?fù)u動(dòng)的伺服方式6.電火花機(jī)床常見(jiàn)功能 電火花機(jī)床的常見(jiàn)功能如下： (1)回原點(diǎn)操作功能。 (2)置零功能。將當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)置為零。 (3)接觸感知功能。讓電極與工件接觸，以便定位。 (4)其他常見(jiàn)功能 四、總結(jié)1、電火花加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)的搖動(dòng)功能2、電火花機(jī)床常見(jiàn)功能2.3電火花線切割加工機(jī)床簡(jiǎn)介之2.3.1機(jī)床分類(lèi)、型號(hào)2.3.2快走絲線切割機(jī)床簡(jiǎn)介一、復(fù)習(xí)舊課：電火花加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)的搖動(dòng)功能和電火花機(jī)床常見(jiàn)功能二、引入新課：電火花的另一類(lèi)加工就是線切割加工，利用電火花放電能腐蝕原理，工具電極是電極絲，用數(shù)控系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)方向和位置來(lái)實(shí)現(xiàn)加工，接著我們來(lái)看它。三、講課內(nèi)容：1、機(jī)床分類(lèi)、型號(hào)※分類(lèi) 線切割加工機(jī)床可按多種方法進(jìn)行分類(lèi)，通常按電極絲的走絲速度分成快速走絲線切割機(jī)床(WEDM-HS)與慢速走絲線切割機(jī)床(WEDM-LS)。 1)快速走絲線切割機(jī)床快速走絲線切割機(jī)床的電極絲作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度為8～10m/s，是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的電火花線切割加工模式?？焖僮呓z線切割機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的電極絲能夠雙向往返運(yùn)行，重復(fù)使用，直至斷絲為止。線電極材料常用直徑為0.10～0.30mm的鉬絲(有時(shí)也用鎢絲或鎢鉬絲)。對(duì)小圓角或窄縫切割，也可采用直徑為0.6mm的鉬絲。 工作液通常采用乳化液?？焖僮呓z線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、生產(chǎn)率高，但由于運(yùn)行速度快，工作時(shí)機(jī)床震動(dòng)較大。鉬絲和導(dǎo)輪的損耗快，加工精度和表面粗糙度就不如慢速走絲線切割機(jī)床，其加工精度一般為0.01～0.02mm，表面粗糙度Ra為1.25～2.5μm。2)慢速走絲線切割機(jī)床 慢速走絲線切割機(jī)床走絲速度低于0.2m/s。常用黃銅絲(有時(shí)也采用紫銅、鎢、鉬和各種合金的涂覆線)作為電極絲，銅絲直徑通常為0.10～0.35mm。電極絲僅從一個(gè)單方向通過(guò)加工間隙，不重復(fù)使用，避免了因電極絲的損耗而降低加工精度。同時(shí)由于走絲速度慢，機(jī)床及電極絲的震動(dòng)小，因此加工過(guò)程平穩(wěn)，加工精度高，可達(dá)0.005mm，表面粗糙度Ra≤0.32μm。 慢速走絲線切割機(jī)床的工作液一般采用去離子水、煤油等，生產(chǎn)率較高。 慢走絲機(jī)床主要由日本、瑞士等國(guó)生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)有少數(shù)企業(yè)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與外企合作生產(chǎn)慢走絲機(jī)床。※型號(hào) 國(guó)標(biāo)規(guī)定的數(shù)控電火花線切割機(jī)床的型號(hào)，如DK7725的基本含義為：D為機(jī)床的類(lèi)別代號(hào)，表示是電加工機(jī)床；K為機(jī)床的特性代號(hào)，表示是數(shù)控機(jī)床；第一個(gè)7為組代號(hào)，表示是電火花加工機(jī)床，第二個(gè)7為系代號(hào)(快走絲線切割機(jī)床為7，慢走絲線切割機(jī)床為6，電火花成型機(jī)床為1)；25為基本參數(shù)代號(hào)，表示工作臺(tái)橫向行程為250mm。2、快走絲線切割機(jī)床簡(jiǎn)介 主要由機(jī)床本體、脈沖電源、數(shù)控系統(tǒng)和工作液循環(huán)系統(tǒng)組成1）機(jī)床本體 機(jī)床本體主要由床身、工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)和絲架等組成，具體介紹如下： （1）床身 床身是支承和固定工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)等的基體。因此，要求床身應(yīng)有一定的剛度和強(qiáng)度，一般采用箱體式結(jié)構(gòu)。床身里面安裝有機(jī)床電氣系統(tǒng)、脈沖電源、工作液循環(huán)系統(tǒng)等元器件。 （2）工作臺(tái) 目前在電火花線切割機(jī)床上采用的坐標(biāo)工作臺(tái)，大多為X、Y方向線性運(yùn)動(dòng)。 （3）運(yùn)絲機(jī)構(gòu) 在快走絲線切割加工時(shí)，電極絲需要不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)是由運(yùn)絲機(jī)構(gòu)來(lái)完成的。最常見(jiàn)的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)是單滾筒式，電極絲繞在儲(chǔ)絲筒上，并由絲筒作周期性的正反旋轉(zhuǎn)使電極絲高速往返運(yùn)動(dòng)。儲(chǔ)絲筒軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的換向及行程長(zhǎng)短由無(wú)觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)及其撞桿控制(如圖2-15中的5、4)，調(diào)整撞桿的位置即可調(diào)節(jié)行程的長(zhǎng)短。這種形式的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，因而應(yīng)用廣泛。其缺點(diǎn)是繞絲長(zhǎng)度小，電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)頻繁，電極絲張力不可調(diào)。圖2-15快走絲線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)圖（4）絲架 運(yùn)絲機(jī)構(gòu)除上面所敘述的內(nèi)容外，還包括絲架。絲架的主要作用是在電極絲快速移動(dòng)時(shí)，對(duì)電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺(tái)平面保持垂直，有些機(jī)床可實(shí)現(xiàn)錐度加工。2）脈沖電源 電火花線切割加工的脈沖電源與電火花成型加工作用的脈沖電源在原理上相同，不過(guò)受加工表面粗糙度和電極絲允許承載電流的限制，線切割加工脈沖電源的脈寬較窄(2～60μs)，單個(gè)脈沖能量、平均電流(1～5A)一般較小，所以線切割總是采用正極性加工。3）數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)在電火花線切割加工中起著重要作用，具體體現(xiàn)在兩方面： (1)軌跡控制作用。(2)加工控制。 目前絕大部分機(jī)床采用數(shù)字程序控制，并且普遍采用繪圖式編程技術(shù)，操作者首先在計(jì)算機(jī)屏幕上畫(huà)出要加工的零件圖形，線切割專(zhuān)用軟件。4）工作液循環(huán)系統(tǒng) 主要包括工作液箱、工作液泵、流量控制閥、進(jìn)液管、回液管和過(guò)濾網(wǎng)罩等。四、總結(jié)1、電火花線切割機(jī)床分類(lèi)、型號(hào)2、快走絲線切割機(jī)床2.3電火花線切割加工機(jī)床簡(jiǎn)介之2.3.3慢走絲線切割機(jī)床2.3.4線切割機(jī)床常見(jiàn)的功能一、復(fù)習(xí)舊課：電火花線切割機(jī)床分類(lèi)、型號(hào)和快走絲線切割機(jī)床二、引入新課：講完快走絲線切割機(jī)床我們來(lái)看看高精度的高成本慢走絲線切割機(jī)床及線切割機(jī)床常見(jiàn)的功能。三、講課內(nèi)容：3、慢走絲線切割機(jī)床簡(jiǎn)介 同快走絲線切割機(jī)床一樣，慢走絲線切割機(jī)床也是由機(jī)床本體、脈沖電源、數(shù)控系統(tǒng)等部分組成的。但慢走絲線切割機(jī)床的性能大大優(yōu)于快走絲線切割機(jī)床，其結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：1）主體結(jié)構(gòu)（1）機(jī)頭結(jié)構(gòu) 機(jī)床和錐度切割裝置(U，V軸部分)實(shí)現(xiàn)了一體化，并采用了桁架鑄造結(jié)構(gòu)，從而大幅度地強(qiáng)化了剛度。（2）主要部件 精密陶瓷材料大量用于工作臂、工作臺(tái)固定板、工件固定架、導(dǎo)絲裝置等主要部件，實(shí)現(xiàn)了高剛度和不易變形的結(jié)構(gòu)。（3）工作液循環(huán)系統(tǒng)慢走絲線切割機(jī)床大多數(shù)采用去離子水作為工作液，在較精密加工時(shí)，慢走絲線切割機(jī)床采用絕緣性能較好的煤油作為工作液。2）走絲系統(tǒng)慢走絲線切割機(jī)床的電極絲在加工中是單方向運(yùn)動(dòng)。在走絲過(guò)程中，電極絲由儲(chǔ)絲筒出絲，由電極絲輸送輪收絲。慢走絲系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：儲(chǔ)絲筒、導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向器、張緊輪、壓緊輪、圓柱滾輪、斷絲檢測(cè)器、電極絲輸送輪、其他輔助件(如毛氈、毛刷)等。4、線切割機(jī)床常見(jiàn)的功能 下面簡(jiǎn)單介紹線切割機(jī)床較常見(jiàn)的功能。(1)模擬加工功能。模擬顯示加工時(shí)電極絲的運(yùn)動(dòng)軌跡及其坐標(biāo)。(2)短路回退功能。加工過(guò)程中若進(jìn)給速度太快而電腐蝕速度慢，在加工時(shí)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，控制器會(huì)改變加工條件并沿原來(lái)的軌跡快速后退，消除短路，防止斷絲。(3)回原點(diǎn)功能。遇到斷絲或其他一些情況，需要回到起割點(diǎn)，可用此操作。(4)單段加工功能。加工完當(dāng)前段程序后自動(dòng)暫停，并有相關(guān)提示信息，如：?jiǎn)味瓮Ｖ?按OFF鍵停止加工，按RST鍵繼續(xù)加工。此功能主要用于檢查程序每一段的執(zhí)行情況。(5)暫停功能。暫時(shí)中止當(dāng)前的功能。(6)MDI功能。手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式輸入程序功能。(7)進(jìn)給控制功能。能根據(jù)加工間隙的平均電壓或放電狀態(tài)的變化，通過(guò)取樣、變頻電路，不斷定期地向計(jì)算機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)，自動(dòng)調(diào)整伺服進(jìn)給速度，保持平均放電間隙，使加工穩(wěn)定，提高切割速度和加工精度。(8)間隙補(bǔ)償功能。線切割加工數(shù)控系統(tǒng)所控制的是電極絲中心移動(dòng)的軌跡。因此，加工零件時(shí)有補(bǔ)償量，其大小為單邊放電間隙與電極絲半徑之和。(9)自動(dòng)找中心功能。電極絲能夠自動(dòng)找正后停在孔中心處。(10)信息顯示功能?？蓜?dòng)態(tài)顯示程序號(hào)、計(jì)數(shù)長(zhǎng)度、電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)、切割軌跡圖形等參數(shù)。(11)斷絲保護(hù)功能。在斷絲時(shí)，控制機(jī)器停在斷絲坐標(biāo)位置上，等待處理，同時(shí)高頻停止輸出脈沖，絲筒停止運(yùn)轉(zhuǎn)。(12)停電記憶功能?？杀４嫒?jī)?nèi)存加工程序，當(dāng)前沒(méi)有加工完的程序可保持24小時(shí)以內(nèi)，隨時(shí)可停機(jī)。(13)斷電保護(hù)功能。在加工時(shí)如果突然發(fā)生斷電，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將當(dāng)時(shí)的加工狀態(tài)記下來(lái)。(14)分時(shí)控制功能。可以一邊進(jìn)行切割加工，一邊編寫(xiě)另外的程序。(15)倒切加工功能(16)平移功能。主要用在切割完當(dāng)前圖形后，在另一個(gè)位置加工同樣圖形等場(chǎng)合。這種功能可以省掉重新畫(huà)圖的時(shí)間。(17)跳步功能?？梢院?jiǎn)化加工的操作過(guò)程。圖中，實(shí)線為零件形狀，虛線為電極絲路徑。(18)任意角度旋轉(zhuǎn)功能?？梢源蟠蠛?jiǎn)化某些軸對(duì)稱(chēng)零件的程編工藝，如齒輪只需先畫(huà)一個(gè)齒形，然后讓它旋轉(zhuǎn)幾次，就可圓滿完成。(19)代碼轉(zhuǎn)換功能。能將ISO代碼轉(zhuǎn)換為3B代碼等。(20)上下異性功能?？杉庸こ錾舷卤砻嫘螤畈灰恢碌牧慵?，如上面為圓形，下面為方形等。四、總結(jié)1、慢走絲線切割機(jī)床2、線切割機(jī)床常見(jiàn)的功能五、作業(yè)4、線切割機(jī)床有哪些常用的功能？3.1電火花加工的常用術(shù)語(yǔ)一、復(fù)習(xí)舊課:電火花線切割機(jī)床的簡(jiǎn)介二、引入新課:要很好的掌握電火花加工，先要知道電火花加工有哪些常用術(shù)語(yǔ)。接下來(lái)就來(lái)看電火花加工的常用術(shù)語(yǔ)。三、講課內(nèi)容1、工具電極 電火花加工用的工具是電火花放電時(shí)的電極之一，故稱(chēng)為工具電極，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)電極。由于電極的材料常常是銅，因此又稱(chēng)為銅公(如圖3-1所示)。圖3-1電火花加工示意圖2、放電間隙 放電間隙是放電時(shí)工具電極和工件間的距離，它的大小一般在0.01～0.5mm之間，粗加工時(shí)間隙較大，精加工時(shí)則較小。3、脈沖寬度ti(μs) 脈沖寬度簡(jiǎn)稱(chēng)脈寬(也常用ON、TON等符號(hào)表示)，是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間(如圖3-2所示)。圖3-2脈沖參數(shù)與脈沖電壓、電流波形4、脈沖間隔to(μs)) 脈沖間隔簡(jiǎn)稱(chēng)脈間或間隔(也常用OFF、TOFF表示)，它是兩個(gè)電壓脈沖之間的間隔時(shí)間(如圖3-2所示)。5、放電時(shí)間(電流脈寬)te(μs) 放電時(shí)間是工作液介質(zhì)擊穿后放電間隙中流過(guò)放電電流的時(shí)間，即電流脈寬，它比電壓脈寬稍小，二者相差一個(gè)擊穿延時(shí)td。6、擊穿延時(shí)td(μs) 從間隙兩端加上脈沖電壓后，一般均要經(jīng)過(guò)一小段延續(xù)時(shí)間td，工作液介質(zhì)才能被擊穿放電，這一小段時(shí)間td稱(chēng)為擊穿延時(shí)(見(jiàn)圖3-2)。7、脈沖周期tP(μs) 一個(gè)電壓脈沖開(kāi)始到下一個(gè)電壓脈沖開(kāi)始之間的時(shí)間稱(chēng)為脈沖周期，顯然tP=ti+to(見(jiàn)圖3-2)。8、脈沖頻率fP(Hz) 脈沖頻率是指單位時(shí)間內(nèi)電源發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)。顯然，它與脈沖周期tP互為倒數(shù)，即

9、有效脈沖頻率fe(HZ) 有效脈沖頻率是單位時(shí)間內(nèi)在放電間隙上發(fā)生有效放電的次數(shù)，又稱(chēng)工作脈沖頻率。10、脈沖利用率λ 脈沖利用率λ是有效脈沖頻率fe與脈沖頻率fp之比，又稱(chēng)頻率比，即11、脈寬系數(shù)τ 脈寬系數(shù)是脈沖寬度ti與脈沖周期tp之比，其計(jì)算公式為12、占空比ψ 占空比是脈沖寬度ti與脈沖間隔to之比，ψ=ti/to。13、開(kāi)路電壓或峰值電壓(V) 開(kāi)路電壓是間隙開(kāi)路和間隙擊穿之前td時(shí)間內(nèi)電極間的最高電壓(見(jiàn)圖3-2)。14、火花維持電壓 火花維持電壓是每次火花擊穿后，在放電間隙上火花放電時(shí)的維持電壓，一般在25V左右，但它實(shí)際是一個(gè)高頻振蕩的電壓(見(jiàn)圖3-2)。15、加工電壓或間隙平均電壓U(V) 加工電壓或間隙平均電壓是指加工時(shí)電壓表上指示的放電間隙兩端的平均電壓。16、加工電流I(A) 加工電流是加工時(shí)電流表上指示的流過(guò)放電間隙的平均電流。17、短路電流Is(A) 短路電流是放電間隙短路時(shí)電流表上指示的平均電流。18、峰值電流(A) 峰值電流是間隙火花放電時(shí)脈沖電流的最大值(瞬時(shí))，在日本、英國(guó)、美國(guó)常用Ip表示(見(jiàn)圖3-2)。19、短路峰值電流(A) 短路峰值電流是間隙短路時(shí)脈沖電流的最大值，它比峰值電流要大20％～40％，與短路電流Is相差一個(gè)脈寬系數(shù)的倍數(shù)。四、總結(jié)特別是脈寬、脈間、峰值電壓、電流等。3.2影響材料放電腐蝕的因素一、復(fù)習(xí)舊課：電火花加工的常用術(shù)語(yǔ)有哪些、各自的定義二、引入新課：講完專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ)對(duì)電火花的加工有所了解，接著便深入一些講重點(diǎn)。極性效應(yīng)和覆蓋效應(yīng)，電加工過(guò)程中兩極間的腐蝕量是不同的。這跟電極采用不同的接法、放電間隙、脈寬、電流都有關(guān)。覆蓋效應(yīng)是在電極間形成碳素層覆蓋可以保護(hù)電極的腐蝕。1、極性效應(yīng)對(duì)電蝕量的影響在生產(chǎn)中，將工件接脈沖電源正極(工具電極接脈沖電源負(fù)極)的加工稱(chēng)為正極性加工(如圖3-3所示)，反之稱(chēng)為負(fù)極性加工(如圖3-4所示)。圖3-3“正極性”接線法圖圖3-4“負(fù)極性”接線法圖在實(shí)際加工中，極性效應(yīng)受到電極及電極材料、加工介質(zhì)、電源種類(lèi)、單個(gè)脈沖能量等多種因素的影響，其中主要原因是脈沖寬度。在電場(chǎng)的作用下，放電通道中的電子奔向正極，正離子奔向負(fù)極。在窄脈寬度加工時(shí)，由于電子慣性小，運(yùn)動(dòng)靈活，大量的電子奔向正極，并轟擊正極表面，使正極表面迅速熔化和氣化；而正離子慣性大，運(yùn)動(dòng)緩慢，只有一小部分能夠到達(dá)負(fù)極表面，而大量的正離子不能到達(dá)，因此電子的轟擊作用大于正離子的轟擊作用，正極的電蝕量大于負(fù)極的電蝕量，這時(shí)應(yīng)采用正極性加工。在寬脈沖寬度加工時(shí)，因?yàn)橘|(zhì)量和慣性都大的正離子將有足夠的時(shí)間到達(dá)負(fù)極表面，由于正離子的質(zhì)量大，它對(duì)負(fù)極表面的轟擊破壞作用要比電子強(qiáng)，同時(shí)到達(dá)負(fù)極的正離子又會(huì)牽制電子的運(yùn)動(dòng)，故負(fù)極的電蝕量將大于正極，這時(shí)應(yīng)采用負(fù)極性加工。 在實(shí)際加工中，要充分利用極性效應(yīng)，正確選擇極性，最大限度地提高工件的蝕除量，降低工具電極的損耗。2、覆蓋效應(yīng)對(duì)電蝕量的影響 在材料放電腐蝕過(guò)程中，一個(gè)電極的電蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極表面上，形成一定厚度的覆蓋層，這種現(xiàn)象叫做覆蓋效應(yīng)。合理利用覆蓋效應(yīng)，有利于降低電極損耗。 在油類(lèi)介質(zhì)中加工時(shí)，覆蓋層主要是石墨化的碳素層，其次是粘附在電極表面的金屬微粒粘結(jié)層?！妓貙拥纳蓷l件主要有以下幾點(diǎn)：(1)要有足夠高的溫度。(2)要有足夠多的電蝕產(chǎn)物，尤其是介質(zhì)的熱解產(chǎn)物──碳粒子。(3)要有足夠的時(shí)間，以便在這一表面上形成一定厚度的碳素層。(4)一般采用負(fù)極性加工，因?yàn)樘妓貙右自陉?yáng)極表面生成。(5)必須在油類(lèi)介質(zhì)中加工?！绊懜采w效應(yīng)的主要因素有如下：(1)脈沖參數(shù)與波形的影響。(2)電極對(duì)材料的影響。(3)工作液的影響。(4)工藝條件的影響。覆蓋層的形成還與間隙狀態(tài)有關(guān)。在電火花加工中，覆蓋層不斷形成，又不斷被破壞。為了實(shí)現(xiàn)電極低損耗，達(dá)到提高加工精度的目的，最好使覆蓋層形成與破壞的程度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。3、電參數(shù)對(duì)電蝕量的影響 單個(gè)脈沖能量與平均放電電壓、平均放電電流和脈沖寬度成正比。由上可見(jiàn)，要提高電蝕量，應(yīng)增加平均放電電流、脈沖寬度及提高脈沖頻率。但在實(shí)際生產(chǎn)中，這些因素往往是相互制約的。4、金屬材料對(duì)電蝕量的影響 當(dāng)脈沖放電能量相同時(shí)，金屬工件的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熔化熱、氣化熱等愈高，電蝕量將愈少，愈難加工。5、工作液對(duì)電蝕量的影響 電火花加工一般在液體介質(zhì)中進(jìn)行。液體介質(zhì)通常叫做工作液，※工作液作用主要是：(1)壓縮放電通道，并限制其擴(kuò)展，使放電能量高度集中在極小的區(qū)域內(nèi)，既加強(qiáng)了蝕除的效果，又提高了放電仿型的精確性。(2)加速電極間隙的冷卻和消電離過(guò)程，有助于防止出現(xiàn)破壞性電弧放電。(3)加速電蝕產(chǎn)物的排除。(4)加劇放電的流體動(dòng)力過(guò)程，有助于金屬的拋出。四、總結(jié)1、極性效應(yīng)2、覆蓋效應(yīng)3、其他因素的影響五、作業(yè)1．什么是極性效應(yīng)？在電火花加工中如何充分利用極性效應(yīng)？2．什么是覆蓋效應(yīng)？3.3電火花加工工藝規(guī)律3.3.1影響加工速度的主要因素一、復(fù)習(xí)舊課：極性效應(yīng)、覆蓋效應(yīng)、其他因素對(duì)電火花腐蝕的影響二、引入新課：講述加工工藝規(guī)律的重要性，加工速度、加工精度、表面粗糙度之間的矛盾。三、講課內(nèi)容：１、加工速度定義：電火花成形加工的加工速度，是指在一定電規(guī)準(zhǔn)下，單位時(shí)間內(nèi)工件被蝕除的體積V或質(zhì)量m。一般常用體積加工速度Vw=V/T(單位為mm3/min)來(lái)表示，有時(shí)為了測(cè)量方便，也用質(zhì)量加工速度Vm=m/t(單位為g/min)表示。２、電規(guī)準(zhǔn)的影響 1)．脈沖寬度對(duì)加工速度的影響單個(gè)脈沖能量的大小是影響加工速度的重要因素。對(duì)于矩形波脈沖電源，當(dāng)峰值電流一定時(shí)，脈沖能量與脈沖寬度成正比。圖3-5脈沖寬度與加工速度的關(guān)系曲線2）．脈沖間隔對(duì)加工速度的影響在脈沖寬度一定的條件下，若脈沖間隔減小，則加工速度提高(如圖3-6)。若脈沖間隔過(guò)小，會(huì)因放電間隙來(lái)不及消電離引起加工穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致加工速度降低。圖3-6脈沖間隔與加工速度的關(guān)系曲線3）．峰值電流的影響當(dāng)脈沖寬度和脈沖間隔一定時(shí)，隨著峰值電流的增加，加工速度也增加(如圖3-7)。圖3-7峰值電流與加工速度的關(guān)系曲線３、非電參數(shù)的影響１）．加工面積的影響 圖3-8是加工面積和加工速度的關(guān)系曲線。由圖可知，加工面積較大時(shí)，它對(duì)加工速度沒(méi)有多大影響。但若加工面積小到某一臨界面積時(shí)，加工速度會(huì)顯著降低，這種現(xiàn)象叫做“面積效應(yīng)圖3-8加工面積與加工速度的關(guān)系曲線2）．排屑條件的影響在電火花加工過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生氣體、金屬屑末和碳黑等，如不及時(shí)排除，則加工很難穩(wěn)定地進(jìn)行。加工穩(wěn)定性不好，會(huì)使脈沖利用率降低，加工速度降低。為便于排屑，一般都采用沖油(或抽油)和電極抬起的辦法。電極抬起有自適應(yīng)“抬刀”和定時(shí)“抬刀”兩種。3）．電極材料和加工極性的影響在電參數(shù)選定的條件下，采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。采用石墨電極，在同樣加工電流時(shí)，正極性比負(fù)極性加工速度高。在加工中選擇極性，不能只考慮加工速度，還必須考慮電極損耗。如用石墨做電極時(shí)，正極性加工比負(fù)極性加工速度高，但在粗加工中，電極損耗會(huì)很大。故在不計(jì)電極損耗的通孔加工、取折斷工具等情況，用正極性加工；而在用石墨電極加工型腔的過(guò)程中，常采用負(fù)極性加工。中等脈沖寬度、負(fù)極性加工時(shí)，石墨電極的加工速度高于銅電極的加工速度。在脈沖寬度較窄或很寬時(shí)，銅電極加工速度高于石墨電極。此外，采用石墨電極加工的最大加工速度，比用銅電極加工的最大加工速度的脈沖寬度要窄。4)．工件材料的影響在同樣加工條件下，選用不同工件材料，加工速度也不同。這主要取決于工件材料的物理性能(熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、熔化熱和汽化熱等)。一般說(shuō)來(lái)，工件材料的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高，比熱、熔化潛熱和氣化潛熱越大，加工速度越低，即越難加工。5)．工作液的影響在電火花加工中，工作液的種類(lèi)、粘度、清潔度對(duì)加工速度有影響。就工作液的種類(lèi)來(lái)說(shuō)，大致順序是：高壓水>(煤油＋機(jī)油)>煤油>酒精水溶液。在電火花成形加工中，應(yīng)用最多的工作液是煤油。四、總結(jié)：１、電參數(shù)脈寬、脈間、峰值電流對(duì)加工速度的影響。２、非電參數(shù)對(duì)加工速度的影響。3.3電火花加工工藝規(guī)律3.3.2影響電極損耗的主要因素一、復(fù)習(xí)舊課：電參數(shù)脈寬、脈間、峰值電流對(duì)加工速度的影響。非電參數(shù)對(duì)加工速度的影響。二、引入新課：電極損耗是電火花成型加工中的重要工藝指標(biāo)三、講課內(nèi)容：１、電極損耗的定義在生產(chǎn)中，常用相對(duì)損耗或損耗比作為衡量工具電極耐損耗的指標(biāo)，即電火花加工中，電極的相對(duì)損耗小于1%，稱(chēng)為低損耗電火花加工。２、電參數(shù)對(duì)電極損耗的影響1)脈沖寬度的影響在峰值電流一定的情況下，隨著脈沖寬度的減小，電極損耗增大。脈沖寬度越窄，電極損耗θ上升的趨勢(shì)越明顯(如圖3-９所示)。圖3-９脈沖寬度與電極相對(duì)損耗的關(guān)系2)峰值電流的影響用紫銅電極加工鋼時(shí)，隨著峰值電流的增加，電極損耗也增加。要降低電極損耗，應(yīng)減小峰值電流。由上可見(jiàn)，脈沖寬度和峰值電流對(duì)電極損耗的影響效果是綜合性的。只有脈沖寬度和峰值電流保持一定關(guān)系，才能實(shí)現(xiàn)低損耗加工。3)脈沖間隔的影響 在脈沖寬度不變時(shí)，隨著脈沖間隔的增加，電極損耗增大。4)加工極性的影響在其他加工條件相同的情況下，加工極性不同對(duì)電極損耗影響很大,一般情況下，采用石墨電極和銅電極加工鋼時(shí)，粗加工用負(fù)極性，精加工用正極性。但在鋼電極加工鋼時(shí)，無(wú)論粗加工或精加工都要用負(fù)極性，否則電極損耗將大大增加。３、非電參數(shù)對(duì)電極損耗的影響1)加工面積的影響在脈沖寬度和峰值電流一定的條件下，加工面積對(duì)電極損耗影響不大，當(dāng)電極相對(duì)損耗小于l%，并隨著加工面積的繼續(xù)增大，電極損耗減小的趨勢(shì)越來(lái)越慢。當(dāng)加工面積過(guò)小時(shí)，則隨著加工面積的減小而電極損耗急劇增加。2)沖油或抽油的影響沖油或抽油壓力過(guò)大會(huì)加大電極的損耗。因?yàn)閺?qiáng)迫沖油或抽油會(huì)使加工間隙的排屑和消電離速度加快，這樣減弱了電極上的“覆蓋效應(yīng)”。沖、抽油方式對(duì)電極損耗無(wú)明顯影響，但對(duì)電極端面損耗的均勻性有較大區(qū)別。沖油時(shí)電極損耗呈凹形端面，抽油時(shí)則形成凸形端面。3)電極的形狀和尺寸的影響在電極材料、電參數(shù)和其他工藝條件完全相同的情況下，電極的形狀和尺寸對(duì)電極損耗影響也很大,如圖3-１0(a)所示的型腔，用整體電極加工較困難。在實(shí)際中首先加工主型腔(如圖3-１0(b)所示)，再用小電極加工副型腔(如圖3-１0(c)所示)。圖3-10分解電極圖4)工具電極材料的影響 工具電極損耗與其材料有關(guān)，損耗的大致順序如下：銀鎢合金<銅鎢合金<石墨(粗規(guī)準(zhǔn))<紫銅<鋼<鑄鐵<黃銅<鋁。四、總結(jié)影響電極損耗的主要因素3.3電火花加工工藝規(guī)律3.3.3影響表面粗糙度主要因素-3.3.7合理選擇電火花加工工藝一、復(fù)習(xí)舊課：影響電極損耗的主要因素二、引入新課：表面粗糙度、加工精度時(shí)電火花加工兩個(gè)中的指標(biāo)。三、講課內(nèi)容：１、影響表面粗糙度的主要因素 電火花加工表面粗糙度的形成與切削加工不同，它是由若干電蝕小凹坑組成的，能存潤(rùn)滑油，其耐磨性比同樣粗糙度的機(jī)加工表面要好。當(dāng)峰值電流一定時(shí)，脈沖寬度越大，單個(gè)脈沖的能量就大，放電腐蝕的凹坑也越大、越深，所以表面粗糙度就越差。在脈沖寬度一定的條件下，隨著峰值電流的增加，單個(gè)脈沖能量也增加，表面粗糙度就變差。在一定的脈沖能量下，不同的工件電極材料表面粗糙度值大小不同，熔點(diǎn)高的材料表面粗糙度值要比熔點(diǎn)低的材料小。工具電極表面的粗糙度值大小也影響工件的加工表面粗糙度值。由于電極的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工件側(cè)邊的表面粗糙度值比端面小。干凈的工作液有利于得到理想的表面粗糙度。２、影響加工精度的主要因素1）．放電間隙間隙大小對(duì)形狀精度也有影響，間隙越大，則復(fù)制精度越差，特別是對(duì)復(fù)雜形狀的加工表面。2）．加工斜度進(jìn)入行腔后二次放電，產(chǎn)生加工斜度。3）．工具電極的損耗工具電極的損耗錐度反映到工件上是加工斜度。３、電火花加工表面變化層和機(jī)械性能圖3-11電火花加工表面變化層２）表面變化層的機(jī)械性能※顯微硬度及耐磨性工件在加工前由于熱處理狀態(tài)及加工中脈沖參數(shù)不同，加工后的表面層顯微硬度變化也不同。加工后表面層的顯微硬度一般比較高，但由于加工電參數(shù)、冷卻條件及工件材料熱處理狀況不同，有時(shí)顯微硬度會(huì)降低。※殘余應(yīng)力電火花表面存在著由于瞬時(shí)先熱后冷作用而形成的殘余應(yīng)力，而且大部分表現(xiàn)為拉應(yīng)力?！谛阅茈娀鸹庸ず?，工件表面變化層金相組織的變化，會(huì)使耐疲勞性能比機(jī)械加工表面低許多倍。４、電火花加工的穩(wěn)定性1）．電規(guī)準(zhǔn)與加工穩(wěn)定性一般來(lái)說(shuō)，單個(gè)脈沖能量較大的規(guī)準(zhǔn)，容易達(dá)到穩(wěn)定加工。在微細(xì)加工、排屑條件很差、電極與工件材料不太合適時(shí)，可增加間隔來(lái)改善加工的不穩(wěn)定性，但這樣會(huì)引起生產(chǎn)率下降。對(duì)每種電極材料對(duì)，必須有合適的加工波形和適當(dāng)?shù)膿舸╇妷海拍軐?shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工。當(dāng)平均加工電流超過(guò)最大允許加工電流密度時(shí)，將出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。2）．電極進(jìn)給速度電極的進(jìn)給速度與工件的蝕除速度應(yīng)相適應(yīng)，這樣才能使加工穩(wěn)定進(jìn)行。進(jìn)給速度大于蝕除速度時(shí)，加工不易穩(wěn)定。3）．蝕除物的排除情況4）．電極材料及工件材料對(duì)于鋼工件，各種電極材料的加工穩(wěn)定性好壞次序如下：紫銅(銅鎢合金、銀鎢合金)>銅合金(包括黃銅)>石墨>鑄鐵>不相同的鋼>相同的鋼；淬火鋼比不淬火鋼工件加工時(shí)穩(wěn)定性好；硬質(zhì)合金、鑄鐵、鐵合金、磁鋼等工件的加工穩(wěn)定性差。5）．極性 不合適的極性可能導(dǎo)致加工極不穩(wěn)定6）．加工形狀５、合理選擇電火花加工工藝一般來(lái)說(shuō)，主要采用兩種方法來(lái)處理：第一，先主后次，如在用電火花加工去除斷在工件中的鉆頭、絲錐時(shí)，應(yīng)優(yōu)先保證速度，因?yàn)榇藭r(shí)工件的表面粗糙度、電極損耗已經(jīng)不重要了；第二，采用各種手段，兼顧各方面。其中主要常見(jiàn)的方法有：(1)粗、中、精逐擋過(guò)渡式加工方法。(2)先用機(jī)械加工去除大量的材料，再用電火花加工保證加工精度和加工質(zhì)量。(3)采用多電極。在加工中及時(shí)更換電極，當(dāng)電極絕對(duì)損耗量達(dá)到一定程度時(shí)，及時(shí)更換，以保證良好的加工質(zhì)量。四、總結(jié)１、影響表面粗糙度、加工精度的因素２、如何控制電火花加工表面變化層和機(jī)械性能、加工的穩(wěn)定性３、如何合理選擇電火花加工工藝4.1電火花加工方法1、穿孔加工方法一、復(fù)習(xí)舊課：影響表面粗糙度、加工精度的因素，如何合理選擇電火花加工工藝二、引入新課：電火花加工主要由三部分組成：電火花加工的準(zhǔn)備工作、電火花加工、電火花加工檢驗(yàn)工作。其中電火花加工可以加工通孔和盲孔，前者習(xí)慣稱(chēng)為電火花穿孔加工，后者習(xí)慣上稱(chēng)為電火花成型加工。它們不僅是名稱(chēng)不同，而且加工工藝方法有著較大的區(qū)別，本章將分別加以介紹。三、講課內(nèi)容：1、電火花穿孔加工方法電火花穿孔加工一般應(yīng)用于沖裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉絲模具加工、螺紋加工等。1）．間接法 間接法是指在模具電火花加工中，凸模與加工凹模用的電極分開(kāi)制造，首先根據(jù)凹模尺寸設(shè)計(jì)電極，然后制造電極，進(jìn)行凹模加工，再根據(jù)間隙要求來(lái)配制凸模。圖4-1為間接法加工凹模的過(guò)程。間接法的優(yōu)點(diǎn)是：圖4-1間接法(1)可以自由選擇電極材料，電加工性能好。(2)因?yàn)橥鼓Ｊ歉鶕?jù)凹模另外進(jìn)行配制，所以凸模和凹模的配合間隙與放電間隙無(wú)關(guān)。間接法的缺點(diǎn)是：電極與凸模分開(kāi)制造，配合間隙難以保證均勻。2）．直接法 直接法適合于加工沖模，是指將凸模長(zhǎng)度適當(dāng)增加，先作為電極加工凹模，然后將端部損耗的部分去除直接成為凸模直接法加工的凹模與凸模的配合間隙靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制火花放電間隙來(lái)保證。直接法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)可以獲得均勻的配合間隙、模具質(zhì)量高。(2)無(wú)須另外制作電極。(3)無(wú)須修配工作，生產(chǎn)率較高。直接法的缺點(diǎn)是：(1)電極材料不能自由選擇，工具電極和工件都是磁性材料，易產(chǎn)生磁性，電蝕下來(lái)的金屬屑可能被吸附在電極放電間隙的磁場(chǎng)中而形成不穩(wěn)定的二次放電，使加工過(guò)程很不穩(wěn)定，故電火花加工性能較差。(2)電極和沖頭連在一起，尺寸較長(zhǎng)，磨削時(shí)較困難。3).混合法 混合法也適用于加工沖模，是指將電火花加工性能良好的電極材料與沖頭材料粘結(jié)在一起，共同用線切割或磨削成型，然后用電火花性能好的一端作為加工端，將工件反置固定，用“反打正用”的方法實(shí)行加工。(如圖4-2所示)。圖4-2混合法混合法的特點(diǎn)是： (1)可以自由選擇電極材料，電加工性能好。 (2)無(wú)須另外制作電極。 (3)無(wú)須修配工作，生產(chǎn)率較高。 (4)電極一定要粘結(jié)在沖頭的非刃口端4).階梯工具電極加工法 階梯工具電極加工法在冷沖模具電火花成型加工中極為普遍，其應(yīng)用方面有兩種：(1)無(wú)預(yù)孔或加工余量較大時(shí)，可以將工具電極制作為階梯狀，將工具電極分為兩段，即縮小了尺寸的粗加工段和保持凸模尺寸的精加工段。(2)在加工小間隙、無(wú)間隙的冷沖模具時(shí)，配合間隙小于最小的電火花加工放電間隙，用凸模作為精加工段是不能實(shí)現(xiàn)加工的，則可將凸模加長(zhǎng)后，再加工或腐蝕成階梯狀，使階梯的精加工段與凸模有均勻的尺寸差，通過(guò)加工規(guī)準(zhǔn)對(duì)放電間隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技術(shù)要求圖4-3用階梯工具電極加工沖模四、總結(jié)：電火花穿孔加工的方法4.1電火花加工方法2、成型加工方法一、復(fù)習(xí)舊課：電火花穿孔加工的方法二、引入新課：電火花成型加工和穿孔加工相比有哪些不同？三、講課內(nèi)容：※電火花成型加工和穿孔加工相比有下列特點(diǎn)：(1)電火花成型加工為盲孔加工，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差。(2)型腔多由球面、錐面、曲面組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(3)材料去除量大，表面粗糙度要求嚴(yán)格。(4)加工面積變化大，要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍相應(yīng)也大。※根據(jù)電火花成型加工的特點(diǎn)，在實(shí)際中通常采用如下方法：1）.單工具電極直接成型法單工具電極直接成型法是指采用同一個(gè)工具電極完成模具型腔的粗、中及精加工。圖4-4單工具電極直接成型法2）.多電極更換法多電極更換法是指根據(jù)一個(gè)型腔在粗、中、精加工中放電間隙各不相同的特點(diǎn)，采用幾個(gè)不同尺寸的工具電極完成一個(gè)型腔的粗、中、精加工。圖4-5多電極更換法多電極更換加工法的優(yōu)點(diǎn):是仿型精度高，尤其適用于尖角、窄縫多的型腔模加工。它的缺點(diǎn)是需要制造多個(gè)電極、電極的依次更換需要有一定的重復(fù)定位精度。3）．分解電極加工法分解電極加工法是根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔電極和副型腔電極，分別制造。先用主型腔電極加工出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。4）．手動(dòng)側(cè)壁修光法簡(jiǎn)介這種方法主要應(yīng)用于沒(méi)有平動(dòng)頭的非數(shù)控電火花加工機(jī)床。四、總結(jié)電火花成型加工主要方法4.2電火花加工準(zhǔn)備工作1、電極準(zhǔn)備一、復(fù)習(xí)舊課：電火花成型加工主要方法二、引入新課：電火花加工的加工輔助時(shí)間是比較多的。講完加工的方法，讓我們來(lái)看加工前的準(zhǔn)備工作有哪些三、講課內(nèi)容：1、電極材料選擇不同的材料做電極對(duì)于電火花加工速度、加工質(zhì)量、電極損耗、加工穩(wěn)定性有重要的影響。目前常用的電極材料有紫銅(純銅)、黃銅、鋼、石墨、鑄鐵、銀鎢合金、銅鎢合金等。表4-1電火花加工常用電極材料的性能2、電極設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中，首先是詳細(xì)分析產(chǎn)品圖紙，確定電火花加工位置；第二是根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備、材料、擬采用的加工工藝等具體情況確定電極的結(jié)構(gòu)形式；第三是根據(jù)不同的電極損耗、放電間隙等工藝要求對(duì)照型腔尺寸進(jìn)行縮放，同時(shí)要考慮工具電極各部位投入放電加工的先后順序不同，工具電極上各點(diǎn)的總加工時(shí)間和損耗不同，同一電極上端角、邊和面上的損耗值不同等因素來(lái)適當(dāng)補(bǔ)償電極?！姌O的結(jié)構(gòu)形式(1)整體電極。整體式電極由一整塊材料制成，若電極尺寸較大，則在內(nèi)部設(shè)置減輕孔及多個(gè)沖油孔(2)組合電極。組合電極是將若干個(gè)小電極組裝在電極固定板上，可一次性同時(shí)完成多個(gè)成型表面電火花加工的電極。(3)鑲拼式電極。鑲拼式電極是將形狀復(fù)雜而制造困難的電極分成幾塊來(lái)加工，然后再鑲拼成整體的電極?！姌O的尺寸 電極的尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸，它們的公差是型腔相應(yīng)部分公差的1/2～2/3。電極的水平尺寸可用下式確定： a=A±Kb 式中：a——電極水平方向的尺寸； A——型腔的水平方向的尺寸； K——與型腔尺寸標(biāo)注法有關(guān)的系數(shù)； b——電極單邊縮放量，電極平行于機(jī)床主軸線方向上的尺寸稱(chēng)為電極的垂直尺寸。電極的垂直尺寸取決于采用的加工方法、加工工件的結(jié)構(gòu)形式、加工深度、電極材料、型孔的復(fù)雜程度、裝夾形式、使用次數(shù)、電極定位校直、電極制造工藝等一系列因素。3.電極的制造常用的電極制造方法有：1)切削加工2)線切割加工3)電鑄加工四、總結(jié)：電極的準(zhǔn)備五、作業(yè)四章習(xí)題3、54.2電火花加工準(zhǔn)備工作2、電極裝夾與校正一、復(fù)習(xí)舊課：電極的準(zhǔn)備包括材料、電極設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、尺寸、電極制造二、引入新課：電極裝夾的目的是將電極安裝在機(jī)床的主軸頭上，電極校正的目的是使電極的軸線平行于主軸頭的軸線，即保證電極與工作臺(tái)臺(tái)面垂直，必要時(shí)還應(yīng)保證電極的橫截面基準(zhǔn)與機(jī)床的X、Y軸平行。三、講課內(nèi)容：1．電極的裝夾①小型的整體式電極多數(shù)采用通用夾具直接裝夾在機(jī)床主軸下端，采用標(biāo)準(zhǔn)套筒、鉆夾頭裝夾；②對(duì)于尺寸較大的電極，常將電極通過(guò)螺紋連接直接裝夾在夾具上。如圖4-6所示圖4-6③鑲拼式電極的裝夾比較復(fù)雜，一般先用連接板將幾塊電極拼接成所需的整體，然后再用機(jī)械方法固定2．電極的校正(1)根據(jù)電極的側(cè)基準(zhǔn)面，采用千分表找正電極的垂直度。(2)電極上無(wú)側(cè)面基準(zhǔn)時(shí)，將電極上端面作輔助基準(zhǔn)找正電極的垂直度。圖4-6四、總結(jié)：電極的裝夾與校正4.2電火花加工準(zhǔn)備工作3、電極定位4、工件的準(zhǔn)備5、電蝕產(chǎn)物的排除一、復(fù)習(xí)舊課:電極的裝夾與校正二、引入新課：在電火花加工中，電極與加工工件之間相對(duì)定位的準(zhǔn)確程度直接決定加工的精度。電火花加工在整個(gè)零件的加工中屬于最后一道工序或接近最后一道工序，所以在加工前宜認(rèn)真準(zhǔn)備工件。大家知道如果電火花加工中電蝕產(chǎn)物不能及時(shí)排除，則會(huì)對(duì)加工產(chǎn)生巨大的影響。電蝕產(chǎn)物的排除雖然是加工中出現(xiàn)的問(wèn)題，但為了較好地排除電蝕產(chǎn)物，其準(zhǔn)備工作必須在加工前做好。下面我們來(lái)看這三部分內(nèi)容三、講課內(nèi)容3、電極的定位通過(guò)接觸感知功能能較精確地實(shí)現(xiàn)電極相對(duì)工件的定位利用數(shù)控電火花成型機(jī)床的MDI功能手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)電極定位于型腔的中心，具體方法如下(如圖4-7所示)：將工件型腔、電極表面的毛刺去除干凈，圖4-7手動(dòng)移動(dòng)電極到型腔的中間，執(zhí)行如下指令： G80X－； G92G54X0；M05G80X＋； M05G82X；/移到X方向的中心 G92X0； G80Y－； G92Y0； M05G80Y＋； M05G82Y；/移到Y(jié)方向的中心 G92Y0；(2)確認(rèn)找正是否可靠。方法為：在找到型腔中心后，執(zhí)行如下指令： G92G55X0Y0；/將目前找到的中心在G55坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值也設(shè)定為X0Y0 然后再重新執(zhí)行前面的找正指令，找到中心后，觀察G55坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值。如果與剛才設(shè)定的零點(diǎn)相差不多，則認(rèn)為找正成功。2、工件的準(zhǔn)備1）工件的預(yù)加工電火花加工前，盡可能用機(jī)械加工的方法去除大部分加工余料，即預(yù)加工。2）熱處理工件在預(yù)加工后，便可以進(jìn)行淬火、回火等熱處理，即熱處理工序盡量安排在電火花加工前面，因?yàn)檫@樣可避免熱處理變形對(duì)電火花加工尺寸精度、型腔形狀等的影響。3）其他工序工件在電火花加工前還必須除銹去磁，否則在加工中工件吸附鐵屑，很容易引起拉弧燒傷。3、電蝕產(chǎn)物的排除通常采用的方法如下：1)電極沖油2)工件沖油3)工件抽油工件抽油常用于穿孔加工。4)開(kāi)排氣孔5)抬刀工具電極在加工中邊加工邊抬刀是最常用的排屑方法之一。6)電極的搖動(dòng)或平動(dòng)電火花加工中電極的平動(dòng)或搖動(dòng)加工從客觀上改善了排屑條件。排屑的效果與電極平動(dòng)或搖動(dòng)的速度有關(guān)。四、總結(jié)、電火花加工準(zhǔn)備工作的電極定位、工件的準(zhǔn)備、電蝕產(chǎn)物的排除4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例一、復(fù)習(xí)舊課：電火花加工準(zhǔn)備工作的電極定位、工件的準(zhǔn)備、電蝕產(chǎn)物的排除二、引入新課：電火花加工中，在粗加工完成后，再使用其他規(guī)準(zhǔn)加工，使工件粗糙度逐步降低，逐步達(dá)到加工尺寸。就是加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。三、講課內(nèi)容：1、掌握加工余量這是提高加工質(zhì)量和縮短加工時(shí)間的最重要環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，分配加工余量要做到事先心中有數(shù)，在加工過(guò)程中只進(jìn)行微小的調(diào)整。加工余量的控制，主要從粗糙度和電極損耗兩方面來(lái)考慮。2、粗糙度逐級(jí)逼近電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的另一個(gè)要點(diǎn)是使粗糙度逐級(jí)逼近，非常忌諱粗糙度轉(zhuǎn)換過(guò)大，尤其是要防止在損耗明顯增大的情況下又使粗糙度差別很大。3、尺寸控制一般來(lái)說(shuō)，X、Y平面尺寸的控制比較直觀，并可以在加工過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行測(cè)量；加工深度的控制比較困難，一般機(jī)床只能指示主軸進(jìn)給的位置，至于實(shí)際加工深度還要考慮電極損耗和電火花間隙。4、損耗控制電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)電極損耗的控制最主要的是要掌握低損耗加工轉(zhuǎn)向有損耗加工的時(shí)機(jī)，也就是用低損耗規(guī)準(zhǔn)加工到什么粗糙度，加工余量多大的時(shí)候才用有損耗規(guī)準(zhǔn)加工，每個(gè)規(guī)準(zhǔn)的加工余量取多少才比較適當(dāng)。石墨電極低損耗加工粗糙度Ra一般達(dá)到6.3μm左右，轉(zhuǎn)向有損耗加工時(shí)其加工余量一般控制在0.20mm以下，這樣就可以使總的電極損耗量小于0.20mm。紫銅電極加工時(shí)，除了要控制Ton/Ip值外，還要注意加工電流不要太大。5、加工事例2、3、4見(jiàn)書(shū)四、總結(jié)：加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及數(shù)控?fù)u動(dòng)加工編程五、作業(yè)例4-3的精加工程序4.4電火花加工中應(yīng)注意的一些問(wèn)題一、復(fù)習(xí)舊課：加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及數(shù)控?fù)u動(dòng)加工編程二、引入新課：電火花加工中還應(yīng)注意的一些問(wèn)題三、講課內(nèi)容：1、加工精度問(wèn)題加工精度主要包括“仿形”精度和尺寸兩個(gè)方面。所謂“仿形”精度，是指電加工后的型腔與加工前工具電極幾何形狀的相似程度。※影響“仿形”精度的因素有：(1)使用平動(dòng)頭造成的幾何形狀失真，如很難加工出清角，尖角變圓等。(2)工具電極損耗及“反粘”現(xiàn)象的影響。(3)電極裝夾校正裝置的精度和平動(dòng)頭、主軸頭的精度以及剛性影響。(4)規(guī)準(zhǔn)選擇轉(zhuǎn)換不當(dāng)，造成電極損耗增大?！绊懗叽缇鹊囊蛩赜校?1)操作者選用的電規(guī)準(zhǔn)與電極縮小量不匹配，以致加工完成以后，使尺寸精度超差。(2)在加工深型腔時(shí)，二次放電機(jī)會(huì)較多，使加工間隙增大，以致側(cè)面不能修光，或者即使能修光，也超出了圖紙尺寸。(3)沖油管的放置和導(dǎo)線的架設(shè)存在問(wèn)題。導(dǎo)線與油管產(chǎn)生阻力，使平動(dòng)頭不能正常進(jìn)行平面圓周運(yùn)動(dòng)。(4)電極制造誤差。(5)主軸頭、平動(dòng)頭、深度測(cè)量裝置等機(jī)械誤差。2、表面粗糙度問(wèn)題(1)電極對(duì)工作臺(tái)的垂直度沒(méi)校正好，使電極的一個(gè)側(cè)面成了倒斜度，這樣相對(duì)應(yīng)模具側(cè)面的上部分就會(huì)修不光。(2)主軸進(jìn)給時(shí)，出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，影響了模具側(cè)表面的修光。(3)在加工開(kāi)始前，平動(dòng)頭沒(méi)有調(diào)到零位，以致到了預(yù)定的偏心量時(shí)，有一面無(wú)法修出。(4)各擋規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過(guò)快，或者跳規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行修整，使端面或側(cè)面留下粗加工的麻點(diǎn)痕跡，無(wú)法再修光。(5)電極或工件沒(méi)有裝夾牢固，在加工過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)位移動(dòng)，影響模具側(cè)面粗糙度的修整。(6)平動(dòng)量調(diào)節(jié)過(guò)大，加工過(guò)程出現(xiàn)大量碰撞短路，使主軸不斷上下往返，造成有的面修出，有的面修不出。3、影響模具表面質(zhì)量的“波紋”問(wèn)題(1)電極材料的影響。如在用石墨做電極時(shí)，由于石墨材料顆粒粗、組織疏松、強(qiáng)度差，會(huì)引起粗加工后電極表面產(chǎn)生嚴(yán)重剝落現(xiàn)象(2)中、粗加工電極損耗大。由于粗加工后電極表面粗糙度值很大，中、精加工時(shí)電極損耗較大，故在加工過(guò)程中工件上粗加工的表面不平度會(huì)反拷到電極上，電極表面產(chǎn)生的高低不平又反映到工件上，最終就產(chǎn)生了所謂的“波紋”。(3)沖油、排屑的影響。電加工時(shí)，若沖油孔開(kāi)設(shè)得不合理，排屑情況不良，則蝕除物會(huì)堆積在底部轉(zhuǎn)角處，這樣也會(huì)助長(zhǎng)“波紋”的產(chǎn)生。(4)電極運(yùn)動(dòng)方式的影響。“波紋”的產(chǎn)生并不是平動(dòng)加工引起的，相反，平動(dòng)運(yùn)動(dòng)能有利于底面“波紋”的消除，但它對(duì)不同角度的斜度或曲面“波紋”僅有不同程度的減少，卻無(wú)法消除。這是因?yàn)槠絼?dòng)加工時(shí)，電極與工件有一個(gè)相對(duì)錯(cuò)開(kāi)位置，加工底面錯(cuò)位量大，加工斜面或圓弧錯(cuò)位量小，因而導(dǎo)致兩種不同的加工效果。 “波紋”的產(chǎn)生既影響了工件表面粗糙度，又降低了加工精度，為此，在實(shí)際加工中應(yīng)盡量設(shè)法減小或消除“波紋”。四、總結(jié)電火花加工中應(yīng)注意的一些問(wèn)題5.1電火花線切割加工的主要工藝指標(biāo)一、復(fù)習(xí)舊課：電火花加工中應(yīng)注意的一些問(wèn)題二、引入新課：電火花線切割加工由于加工所需的能量較成型和穿孔加工更小且加工形式也不同，所以線切割的加工工藝也與成型和穿孔不同。三、講課內(nèi)容：1．切割速度單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過(guò)的面積的總和，單位為mm2/min。2、加工精度加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形狀精度和位置精度的總稱(chēng)。3、表面粗糙度在我國(guó)和歐洲表面粗糙度常用輪廓算術(shù)平均偏差Ra(μm)來(lái)表示，在日本常用Rmax來(lái)表示。4、電極絲損耗量 對(duì)快走絲機(jī)床，電極絲損耗量用電極絲在切割10000mm2面積后電極絲直徑的減少量來(lái)表示，一般減小量不應(yīng)大于0.01mm。對(duì)慢走絲機(jī)床，由于電極絲是一次性的，故電極絲損耗量可忽略不計(jì)。5.2電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響一、復(fù)習(xí)舊課：電火花線切割加工中，切割速度、加工精度、表面粗糙度、電極絲損耗量等四個(gè)工藝指標(biāo)的意義和要求。二、引入新課：四個(gè)工藝指標(biāo)對(duì)線切割加工的意義很重。三、講課內(nèi)容：1、放電峰值電流對(duì)工藝指標(biāo)的影響放電峰值電流增大，單個(gè)脈沖能量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度數(shù)值增大，電極絲損耗增大，加工精度有所下降。但放電峰值電流不能無(wú)限制增大。2、脈沖寬度ti對(duì)工藝指標(biāo)的影響在其他條件不變的情況下，增大脈沖寬度ti，線切割加工的速度提高，表面粗糙度變差。3、脈沖間隔to對(duì)工藝指標(biāo)的影響在其他條件不變的情況下，減小脈沖間隔to，脈沖頻率將提高，所以單位時(shí)間內(nèi)放電次數(shù)增多，平均電流增大，從而提高了切割速度。在電火花成型加工中，脈沖間隔的變化對(duì)加工表面粗糙度影響不大。4、極性線切割加工因脈寬較窄，所以都用正極性加工，否則切割速度變低且電極絲損耗增大。實(shí)踐表明，在加工中改變電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)影響很大，必須根據(jù)具體的加工對(duì)象和要求，綜合考慮各因素及其相互影響關(guān)系，選取合適的電參數(shù)，既優(yōu)先滿足主要加工要求，又同時(shí)注意提高各項(xiàng)加工指標(biāo)。例如，加工精密小零件時(shí)，精度和表面粗糙度是主要指標(biāo)，加工速度是次要指標(biāo)，這時(shí)選擇電參數(shù)主要滿足尺寸精度高、表面粗糙度好的要求。又如加工中、大型零件時(shí)，對(duì)尺寸的精度和表面粗糙度要求低一些，故可選較大的加工峰值電流、脈沖寬度，盡量獲得較高的加工速度。此外，不管加工對(duì)象和要求如何，還需選擇適當(dāng)?shù)拿}沖間隔，以保證加工穩(wěn)定進(jìn)行，提高脈沖利用率。四、總結(jié)：電火花線切割加工電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3.1電極絲及其材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響一、復(fù)習(xí)舊課：電火花線切割加工電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響二、引入新課：除了電參數(shù)還有非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響。三、講課內(nèi)容：1、電極絲及其材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響1）電極絲的選擇快走絲線切割加工中廣泛使用鉬絲作為電極絲，慢走絲線切割加工中廣泛使用直徑為0.1mm以上的黃銅絲作為電極絲。2）電極絲的直徑直徑大，抗拉強(qiáng)度大，承受電流大，可采用較強(qiáng)的電規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，能夠提高輸出的脈沖能量，提高加工速度。同時(shí)，電極絲粗，切縫寬，放電產(chǎn)物排除條件好，加工過(guò)程穩(wěn)定，能提高脈沖利用率和加工速度。若電極絲直徑過(guò)小，則抗拉強(qiáng)度低，易斷絲，而且切縫較窄，放電產(chǎn)物排除條件差，加工經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致加工速度降低。細(xì)電極絲的優(yōu)點(diǎn)是可以得到較小半徑的內(nèi)尖角，加工精度能相應(yīng)提高。3）走絲速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響對(duì)于快走絲線切割機(jī)床，在一定的范圍內(nèi)，隨著走絲速度(簡(jiǎn)稱(chēng)絲速)的提高，有利于脈沖結(jié)束時(shí)放電通道迅速消電離。同時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)的電極絲能把工作液帶入厚度較大工件的放電間隙中，有利于排屑和放電加工穩(wěn)定進(jìn)行。對(duì)慢走絲線切割機(jī)床來(lái)說(shuō)，同樣也是走絲速度越快，加工速度越快。提高電極絲走絲速度，工作液容易被帶入放電間隙，放電產(chǎn)物也容易排出間隙之外，故改善了間隙狀態(tài)，進(jìn)而可提高加工速度。4）電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)工藝指標(biāo)的影響快走絲線切割加工時(shí)，加工工件表面往往會(huì)出現(xiàn)黑白交錯(cuò)相間的條紋電極絲進(jìn)口處呈黑色，出口處呈白色。由于加工表面兩端出現(xiàn)黑白交錯(cuò)相間的條紋，使工件加工表面兩端的粗糙度比中部稍有下降。電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)還會(huì)造成斜度。電極絲上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電極絲進(jìn)口處與出口處的切縫寬窄不同5）電極絲張力對(duì)工藝指標(biāo)的影響極絲的張力越大，則切割速度越快，這是由于張力大時(shí)，電極絲的振幅變小，切縫寬度變窄，進(jìn)給速度加快。四、總結(jié)電極絲及其材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3.2工作液對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3.3工件材料及厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響一、復(fù)習(xí)舊課：電極絲及其材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響二、引入新課：在相同的工作條件下，采用不同的工作液可以得到不同的加工速度、表面粗糙度。工藝條件大體相同的情況下，工件材料的化學(xué)、物理性能不同，加工效果也將會(huì)有較大差異。工件厚度對(duì)工作液進(jìn)入和流出加工區(qū)域以及電蝕產(chǎn)物的排除、通道的消電離等都有較大的影響。三、講課內(nèi)容2、工作液對(duì)工藝指標(biāo)的影響目前，快走絲線切割工作液廣泛采用的是乳化液，其加工速度快。慢走絲線切割機(jī)床采用的工作液是去離子水和煤油工作液的注入方式和注入方向?qū)€切割加工精度有較大影響。工作液的注入方式有浸泡式、噴入式和浸泡噴入復(fù)合式。3、工件材料及厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響1）工件材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響在快速走絲方式、乳化液介質(zhì)的情況下，加工銅件、鋁件時(shí)，加工過(guò)程穩(wěn)定，加工速度快。在慢速走絲方式、煤油介質(zhì)情況下，加工銅件過(guò)程穩(wěn)定，加工速度較快。加工硬質(zhì)合金等高熔點(diǎn)、高硬度、高脆性材料時(shí)，加工穩(wěn)定性及加工速度都比加工銅件低。加工鋼件，特別是不銹鋼、磁鋼和未淬火或淬火硬度低的鋼等材料時(shí)，加工穩(wěn)定性差，加工速度低，表面粗糙度也差。2）工件厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響工件材料薄，工作液容易進(jìn)入和充滿放電間隙，對(duì)排屑和消電離有利，加工穩(wěn)定性好。但是工件若太薄，對(duì)固定絲架來(lái)說(shuō)，電極絲從工件兩端面到導(dǎo)輪的距離大，易發(fā)生抖動(dòng)，對(duì)加工精度和表面粗糙度帶來(lái)不良影響，且脈沖利用率低，切割速度下降；若工件材料太厚，工作液難進(jìn)入和充滿放電間隙，這樣對(duì)排屑和消電離不利，加工穩(wěn)定性差。四、總結(jié)工作液、工件材料、工件厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3.4進(jìn)給速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響5.3.5火花通道壓力對(duì)工藝指標(biāo)的影響一、復(fù)習(xí)舊課：工作液、工件材料、工件厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響二、引入新課：在線切割加工時(shí)，工件不斷被蝕除，即有一個(gè)蝕除速度；另一方面，為了電火花放電正常進(jìn)行，電極絲必須向前進(jìn)給，即有一個(gè)進(jìn)給速度。在正常加工中，蝕除速度大致等于進(jìn)給速度，從而使放電間隙維持在一個(gè)正常的范圍內(nèi)，使線切割加工能連續(xù)進(jìn)行下去。三、講課內(nèi)容：4、進(jìn)給速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響1）進(jìn)給速度對(duì)加工速度的影響正常的電火花線切割加工就要保證進(jìn)給速度與蝕除速度大致相等，使進(jìn)給均勻平穩(wěn)。2）進(jìn)給速度對(duì)工件表面質(zhì)量的影響進(jìn)給速度調(diào)節(jié)不當(dāng)，不但會(huì)造成頻繁的短路、開(kāi)路，而且還影響加工工件的表面粗糙度，致使出現(xiàn)不穩(wěn)定條紋，或者出現(xiàn)表面燒蝕現(xiàn)象。5、火花通道壓力對(duì)工藝指標(biāo)的影響火花放電蝕除物產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊作用，使之向四周?chē)娚?，產(chǎn)生火花通道的壓力，對(duì)電極絲產(chǎn)生較大的后向推力，使電極絲發(fā)生彎曲。實(shí)際加工軌跡往往落后于工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡。為了減緩因電極絲受火花通道壓力而造成的滯后變形給工件造成的誤差，許多機(jī)床采用了許多特殊的補(bǔ)償措施。如圖5-1中為了避免塌角，附加了一段a—a′段程序。當(dāng)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡從a到a′再返回到a點(diǎn)時(shí)，滯后的電極絲也剛好從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到了a點(diǎn)。圖5-1電極絲彎曲對(duì)加工精度的影響四、總結(jié)進(jìn)給速度、火花通道壓力對(duì)工藝指標(biāo)的影響五、作業(yè)2．試分析非電參數(shù)對(duì)線切割加工速度、表面粗糙度、加工精度的影響？5.4合理選擇電火花線切割加工工藝一、復(fù)習(xí)舊課：進(jìn)給速度、火花通道壓力對(duì)工藝指標(biāo)的影響二、引入新課：前面講了很多了接下來(lái)進(jìn)行總結(jié)如何合理選擇電火花線切割加工工藝三、講課內(nèi)容：1．抓住主要矛盾，兼顧方方面面為了提高加工速度，可以通過(guò)增大峰值電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這又會(huì)導(dǎo)致工件的表面粗糙度變差等。所以在實(shí)際加工中還是要抓住