大學課件-特種加工技術

思考并回答1.如何在淬火鋼上加工一個直徑為6mm，深為10mm的定位銷孔？2.如何在厚12mm的硬質合金板上加工一個四方形或六角形的型孔？3.如何在中碳鋼上加工一個直徑為1mm，深為100mm的小孔4.有哪些方法可以在0.2mm厚的不銹鋼板上加工出一排20個直徑為0.1mm的小孔？5.有哪些方法可以在0.1mm厚的鎢箔上加工出直徑為0.05mm的微孔？第一章概論第一節(jié)特種加工的產生及發(fā)展一、定義特種加工亦稱“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料的去除、變形、改變性能或鍍覆等。第一章概論第一節(jié)特種加工的產生及發(fā)展二、產生及發(fā)展1943年，前蘇聯(lián)鮑.洛.拉扎林柯（BP）夫婦首次發(fā)現(xiàn)電火花放電腐蝕金屬現(xiàn)象；20世紀50年代中期，我國已設計研制電火花穿孔機等；20世紀50年代末期，電解加工開始在原兵器工業(yè)部采用；20世紀50年代末期，我國曾出現(xiàn)“超聲波熱”；1963年哈爾濱工業(yè)大學最早開設特種加工課程和實驗；1979年我國成立全國性的電加工學會；1997年，電火花1000臺，線切割3800臺，企業(yè)50家以上。2006年，電火花3000臺，線切割40000臺，企業(yè)200家以上。第二節(jié)特種加工的分類一、分類第二節(jié)特種加工的分類一、分類第二節(jié)特種加工的分類二、各種方法比較第二節(jié)特種加工的分類二、各種方法比較第二節(jié)特種加工的分類三、特種加工應用第三節(jié)特種加工產生的影響及發(fā)展趨勢（1）提高了材料的可加工性；（2）改變了零件的典型工藝路線；（3）改變了試制新產品的模式；（4）對新產品零件的結構設計帶來了很大的影響；（5）對傳統(tǒng)的結構工藝性需要重新衡量；（6）特種加工已成為微細加工和納米加工的主要手段；一、特種加工對材料加工性和結構工藝性的影響

第三節(jié)特種加工產生的影響及發(fā)展趨勢二、特種加工存在的問題發(fā)展趨勢

1．特種加工存在的問題（1）某些特種加工（如超聲加工、激光加工等）的加工機理還不十分清楚，其工藝參數的選擇、加工過程的穩(wěn)定性均需進一步提高。（2）有些特種加工（如電化學加工）在加工過程中產生的廢渣、廢氣若排放不當，會產生環(huán)境污染，影響工人健康。（3）有些特種加工（如快速成形、等離子弧加工等）的加工精度及生產率有待提高。（4）有些特種加工（如激光加工）所需設備投資大、使用維修費高，有待進一步解決。第三節(jié)特種加工產生的影響及發(fā)展趨勢2．特種加工的發(fā)展趨勢（1）按照系統(tǒng)工程的觀點，加大對待加工的基本原理、加工機理、工藝規(guī)律、加工穩(wěn)定性的深入研究力度。同時，充分融合以現(xiàn)代電子技術、計算機技術、信息技術和精密制造技術為基礎的高新技術，使加工設備向自動化、柔性化方向發(fā)展。（2）從實際出發(fā)，大力開發(fā)特種加工領域中的新方法，包括微細加工和復合加工，尤其是質量高、效率高、經濟型的復合加工，并與適宜的制造模式相匹配，以充分發(fā)揮其特點。（3）污染問題是影響和限制有些特種加工應用和發(fā)展的嚴重障礙，必須花大力氣利用廢氣、廢渣，向綠色加工的方向發(fā)展?？梢灶A見，隨著科學技術和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，特種加工必將不斷完善和迅速發(fā)展，反過來又必將推動科學技術和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，并發(fā)揮越來越重要的作用。思考題思考題答案思考題答案思考題答案習題1-2何謂特種加工？有哪些主要方法？

1-3為什么特種加工能用來加工難加工的材料和形狀復雜的工件？

1-4機加工工藝和特種加工工藝之間有何差別？如何處理？

1-5試舉例幾種采用特種加工工藝后，對材料可加工性和結構工藝性產生重大影響的實例。

1-6從特種加工的產生和發(fā)展舉例分析科學技術中有哪些事例是“物極必反”？有哪些事例是“壞事變好事”？第二章電火花加工的基本原理及設備2.1電火花加工的基本原理及其分類2.2電火花加工的機理2.3電火花加工的一些基本規(guī)律2.4電火花加工用的脈沖電源2.5電火花加工的自動進給調節(jié)系統(tǒng)2.6電火花加工機床2.7電火花穿孔成形加工2.8其他電火花加工2.1電火花加工的基本原理及分類

一電火花加工的基本原理 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，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產生瞬時高溫，使金屬局部熔化，甚至氣化，從而將金屬蝕除下來。圖2-2電火花加工原理圖2.1電火花加工的基本原理及分類

一、電火花加工的基本原理

1、工具電極和工件被加工表面之間經常保持一定的放電間隙，這一間隙隨加工條件而定，通常為0.01~0.1mm。如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間工作介質，因而不會產生火花放電；如果間隙過小，很容易形成短路接觸，同樣也不能產生火花放電。為此，在電火花加工過程中必須具有工具電極的自動進給和調節(jié)裝置，使其和工件的加工表面保持某一放電間隙。2.1電火花加工的基本原理及分類一電火花加工的基本原理

2、圖2-1上部為脈沖電源的空載、火花放電、短路電壓波形，其下對應地為空載電流、火花放電電流和短路電流波形。圖2-1脈沖參數與脈沖電壓、電流波形

（1）脈沖寬度ti(μs)

脈沖寬度簡稱脈寬(也常用ON、TON等符號表示)，是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時間(如圖2-1所示)。為了防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續(xù)續(xù)的脈沖電壓波。一般來說，粗加工時可用較大的脈寬，精加工時只能用較小的脈寬。

（2）脈沖間隔to(μs)

它是兩個電壓脈沖之間的間隔時間(如圖2-1所示)。間隔時間過短，放電間隙來不及消電離和恢復絕緣，容易產生電弧放電，燒傷電極和工件；脈間選得過長，將降低加工生產率。加工面積、加工深度較大時，脈間也應稍大。

（3）擊穿延時td(μs)

從間隙兩端加上脈沖電壓后，一般均要經過一小段延續(xù)時間td，工作液介質才能被擊穿放電，這一小段時間td稱為擊穿延時(見圖2-1)。擊穿延時td與平均放電間隙的大小有關，工具欠進給時，平均放電間隙變大，平均擊穿延時td就大；反之，工具過進給時，放電間隙變小，td也就小。

（4）放電時間(電流脈寬)te(μs)

放電時間是工作液介質擊穿后放電間隙中流過放電電流的時間，即電流脈寬，它比電壓脈寬稍小，二者相差一個擊穿延時td。ti和te對電火花加工的生產率、表面粗糙度和電極損耗有很大影響，但實際起作用的是電流脈寬te。

（5）脈沖周期tP(μs)

一個電壓脈沖開始到下一個電壓脈沖開始之間的時間稱為脈沖周期，顯然tP=ti+to(見圖2-1)。

（6）空載電壓或峰值電壓(ui)

空載電壓或峰值電壓ui一般為80～100V。峰值電壓高時，放電間隙大，生產率高，但成形復制精度較差。

（7）加工電流ie

加工電流是加工時電流表上指示的流過放電間隙的平均電流。精加工時小，粗加工時大，間隙偏開路時小，間隙合理或偏短路時則大。

（8）短路電流is

短路電流是放電間隙短路時電流表上指示的平均電流。它比正常加工時的平均電流要大20%～40%。2.1電火花加工的基本原理及分類一、電火花加工的基本原理

3、火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行，例如煤油、皂化液或去離子水等。液體介質又稱為工作液，它們必須具有較高的絕緣強度（電阻率為103~107Ω·cm）。以有利于產生脈沖性的火花放電。同時，液體介質還能把電火花加工過程中產生的金屬小屑、碳黑、小氣泡等電蝕產物從放電間隙中懸浮排除出去，并且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。二、電火花加工的特點及其應用

1、主要優(yōu)點 （1）適合于任何材料切削導電材料的加工。（2）可以加工特殊及復雜形狀的表面和零件。

2、缺點（1）主要用于加工金屬等導電材料。（2）一般加工速度較慢。（3）存在電極損耗。三、電火花加工的分類類別工藝方法特點用途備注1電火花穿孔成形加工1.工具和工件件主要有一個相對的伺服進給運動2.工具為成形電極，與被加工表面有相同的截面或形狀1.型腔加工：加工各類型腔模及各種復雜的型腔零件2.穿孔加工：加工各種沖模、擠壓模、粉末冶金模、各種異形孔及微孔等約占電火花機床總數的30%，典型機床有D7125、D7140等電火花穿孔成形機床2電火花線切割加工1.工具電極為沿著其軸線方向移動著的線狀電極2.工具與工件在兩水平方向同時有相對伺服進給運動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3.直接加工出零件約占電火花機床總數的60%，典型機床有DK7725、DK7740等數控電火花線切割機床3電火花內孔、外圓和成形磨削1.工具與工件有相對的旋轉運動2.工具與工件間有徑向和軸向的進給運動1.加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內環(huán)、鉆套等2.加工外圓、小模數滾刀約占電火花機床總數的3%，典型機床有D6310電火花小孔內圓磨床4電火花同步共軛回轉加工1.成形工具與工件均作旋轉運動，但兩者角速度相等或成整數倍，接近的放電點可有切向相對運動速度2.工具相對工件可作縱、橫向進給運動以同步回轉，展成回轉、倍角速度回轉等不同方式，加工各種復雜形面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環(huán)規(guī)、高精度、高對稱、表面粗糙度值小的內、外回轉體表面等約占電火花機床總數的1%以下，典型機床有JN-2,JN-8等內外螺紋加工機床5電火花高速小孔加工1.采用Φ0.3mm～Φ3mm空心管狀電極，管內沖入高壓水基工作液2.細管電極旋轉1.加工速度可高達60mm/min，深徑比可達1：100以上2.線切割預穿絲孔3.深徑比很大的小孔，如噴嘴等約占電火花機床總數的2%，典型機床有D7003A電火花高速小孔加工機床6電火花表面強化、刻字1.工具在工件表面上振動2.工具相對工件移動1.模具刃口，刀具、量具刃口表面強化和鍍覆2.電火花刻字、打印記約占電火花機床總數的2%-3%，典型機床有D9105電火花強化機等(a)電火花加工產品(b)線切割加工產品 圖2-3加工產品實例2.2電火花加工的機理

電火花加工是一個非常復雜的過程，其微觀過程是熱力、流體力、電場力、磁力、電化學等綜合作用的結果。這一過程可分為以下四個階段：

1極間介質的電離、擊穿，形成放電通道

2介質熱分解、電極材料的熔化、氣化熱膨脹

3電極材料的拋出

4極間介質的消電離圖2-4電火花加工原理

1極間介質的電離、擊穿，形成放電通道(如圖2-4(a)所示)

。

工具電極與工件電極緩緩靠近，極間的電場強度增大，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平的，因此在兩極間距離最近處電場強度最大。 工具電極與工件電極之間充滿著液體介質，液體介質中不可避免地含有雜質及自由電子，它們在強大的電場作用下，形成了帶負電的粒子和帶正電的粒子，電場強度越大，帶電粒子就越多，最終導致液體介質電離、擊穿，形成放電通道。放電通道是由大量高速運動的帶正電和帶負電的粒子以及中性粒子組成的。由于通道截面很小，通道內因高溫熱膨脹形成的壓力高達幾萬帕，高溫高壓的放電通道急速擴展，產生一個強烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時還伴隨著光效應和聲效應，這就形成了肉眼所能看到的電火花。

2介質熱分解、電極材料的熔化、氣化熱膨脹(如圖2-4(b)、(c)所示)

。

液體介質被電離、擊穿，形成放電通道后，通道間帶負電的粒子奔向正極，帶正電的粒子奔向負極，粒子間相互撞擊，產生大量的熱能，使通道瞬間達到很高的溫度。通道高溫首先使工作液汽化，進而氣化，然后高溫向四周擴散，使兩電極表面的金屬材料開始熔化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間體積猛增，形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時，可以看到工件與工具電極間有冒煙現(xiàn)象，并聽到輕微的爆炸聲。

3電極材料的拋出(如圖2-4(d)所示)

。正負電極間產生的電火花現(xiàn)象，使放電通道產生高溫高壓。通道中心的壓力最高，工作液和金屬氣化后不斷向外膨脹，形成內外瞬間壓力差，高壓力處的熔融金屬液體和蒸汽被排擠，拋出放電通道，大部分被拋入到工作液中。仔細觀察電火花加工，可以看到桔紅色的火花四濺，這就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。

4極間介質的消電離(如圖2-4(e)所示)

。加工液流入放電間隙，將電蝕產物及殘余的熱量帶走，并恢復絕緣狀態(tài)。若電火花放電過程中產生的電蝕產物來不及排除和擴散，產生的熱量將不能及時傳出，使該處介質局部過熱，局部過熱的工作液高溫分解、積炭，使加工無法繼續(xù)進行，并燒壞電極。因此，為了保證電火花加工過程的正常進行，在兩次放電之間必須有足夠的時間間隔讓電蝕產物充分排出，恢復放電通道的絕緣性，使工作液介質消電離。

上述步驟1～4在一秒內約數千次甚至數萬次地往復式進行，即單個脈沖放電結束，經過一段時間間隔(即脈沖間隔)使工作液恢復絕緣后，第二個脈沖又作用到工具電極和工件上，又會在當時極間距離相對最近或絕緣強度最弱處擊穿放電，蝕出另一個小凹坑。這樣以相當高的頻率連續(xù)不斷地放電，工件不斷地被蝕除，故工件加工表面將由無數個相互重疊的小凹坑組成。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2-5電火花表面局部放大圖2.3電火花加工中的一些基本規(guī)律一、影響金屬蝕除率的主要因素1.極性效應的影響“正極性”接線法圖“負極性”接線法圖（1）在短脈沖加工時，負電子對正極的轟擊作用大于正離子對負極的轟擊，因為負電子質量小，在短時間內達到了很高的速度，所得了很高的能量。因此窄脈沖（t<10us）精加工時，采用正極性；（2）在長脈沖（放電持續(xù)時間較長）加工時，質量和慣性大的正離子將有足夠的時間加速，能量達到足夠大轟擊負極表面。因此長脈沖（t>100us）粗加工時，應采用負極性加工，可以得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。

2.電參數對蝕除率的影響

電參數主要包括脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電壓、峰值電流等。電火花加工過程中腐蝕金屬的量(即電蝕量)與單個脈沖能量密切相關。

由上式可知，單個脈沖能量與平均放電電流和脈沖寬度成正比。因此，要提高電蝕量，應增加平均放電電流、脈沖寬度及提高脈沖頻率。

——

平均放電電流（對矩形脈沖即為峰值電流）（A）

純銅電極加工鋼時的單個脈沖能量為：

te——

電流脈寬（us）3.金屬材料熱學常數對蝕除率的影響所謂熱學常數，是指熔點、沸點（汽化點）、熱導率、比熱容、熔化熱、氣化熱等，具體見表2-2。當脈沖放電能量相同時，金屬工件的熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱等愈高，電蝕量將愈少，愈難加工；導熱系數愈大的金屬，因能把較多的熱量傳導、散失到其它部位，故降低了本身的蝕除量。因此，電極的蝕除量與電極材料的導熱系數及其它熱學常數等有密切的關系。4.工作液對電蝕量的影響電火花加工一般在液體介質中進行。液體介質通常叫做工作液，其作用主要是：

(1)壓縮放電通道，并限制其擴展，使放電能量高度集中在極小的區(qū)域內，既加強了蝕除的效果，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程，有助于防止出現(xiàn)破壞性電弧放電。

(3)加速電蝕產物的排除。

(4)加劇放電的流體動力過程，有助于金屬的拋出。

目前，電火花成形加工多采用油類做工作液。機油粘度大、燃點高，用它做工作液有利于壓縮放電通道，提高放電的能量密度，強化電蝕產物的拋出效果，但粘度大，不利于電蝕產物的排出，影響正常放電；煤油粘度低，流動性好，但排屑條件較好。 在粗加工時，要求速度快，放電能量大，放電間隙大，故常選用機油等粘度大的工作液；在中、精加工時，放電間隙小，往往采用煤油等粘度小的工作液。

采用水做工作液是值得注意的一個方向。用各種油類以及其它碳氫化合物做工作液時，在放電過程中不可避免地產生大量碳黑，嚴重影響電蝕產物的排除及加工速度，這種影響在精密加工中尤為明顯。若采用酒精做工作液時，因為碳黑生成量減少，上述情況會有好轉。所以，最好采用不含碳的介質，水是最方便的一種。此外，水還具有流動性好、散熱性好、不易起弧、不燃、無味、價廉等特點。但普通水是弱導電液，會產生離子導電的電解過程，這是很不利的，目前還只在某些大能量粗加工中采用。 在精密加工中，可采用比較純的蒸餾水、去離子水或乙醇水溶液來做工作液，其絕緣強度比普通水高。

二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度

1加工速度 電火花成形加工的加工速度，是指在一定電規(guī)準下，單位時間內工件被蝕除的體積V或質量m。一般常用體積加工速度vw來表示

vw=V/t(單位為mm3/min)

有時為了測量方便，也用質量加工速度vm=m/t(單位為g/min)表示。 粗加工：vw=200~1000mm3/min；（Ra10~20um）半精加工：vw=20~100mm3/min；（Ra2.5~10um）精加工：vw<10mm3/min

；（Ra0.32~2.5um）

（1）脈沖寬度對加工速度的影響 單個脈沖能量的大小是影響加工速度的重要因素。對于矩形波脈沖電源，當峰值電流一定時，脈沖能量與脈沖寬度成正比。脈沖寬度增加，加工速度隨之增加，因為隨著脈沖寬度的增加，單個脈沖能量增大，使加工速度提高。但若脈沖寬度過大，加工速度反而下降(如圖2-6)。這是因為單個脈沖能量雖然增大，但轉換的熱能有較大部分散失在電極與工件之中，不起蝕除作用。同時，在其它加工條件相同時，隨著脈沖能量過分增大，蝕除產物增多，排氣排屑條件惡化，間隙消電離時間不足導致拉弧，加工穩(wěn)定性變差等。因此加工速度反而降低。圖2-6脈沖寬度與加工速度的關系曲線

（2）脈沖間隔對加工速度的影響 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2-7)。這是因為脈沖間隔減小導致單位時間內工作脈沖數目增多、加工電流增大，故加工速度提高；但若脈沖間隔過小，會因放電間隙來不及消電離引起加工穩(wěn)定性變差，導致加工速度降低。 在脈沖寬度一定的條件下，為了最大限度地提高加工速度，應在保證穩(wěn)定加工的同時，盡量縮短脈沖間隔時間。帶有脈沖間隔自適應控制的脈沖電源，能夠根據放電間隙的狀態(tài)，在一定范圍內調節(jié)脈沖間隔的大小，這樣既能保證穩(wěn)定加工，又可以獲得較大的加工速度。圖2-7脈沖間隔與加工速度的關系曲線

（3）峰值電流對加工速度的影響 當脈沖寬度和脈沖間隔一定時，隨著峰值電流的增加，加工速度也增加(如圖2-8)。因為加大峰值電流，等于加大單個脈沖能量，所以加工速度也就提高了。但若峰值電流過大(即單個脈沖放電能量很大)，加工速度反而下降。 此外，峰值電流增大將降低工件表面粗糙度和增加電極損耗。在生產中，應根據不同的要求，選擇合適的峰值電流。圖2-8峰值電流與加工速度的關系曲線

（4）加工面積對加工速度的影響 圖2-9是加工面積和加工速度的關系曲線。由圖可知，加工面積較大時，它對加工速度沒有多大影響。但若加工面積小到某一臨界面積時，加工速度會顯著降低，這種現(xiàn)象叫做“面積效應”。因為加工面積小，在單位面積上脈沖放電過分集中，致使放電間隙的電蝕產物排除不暢，同時會產生氣體排除液體的現(xiàn)象，造成放電加工在氣體介質中進行，因而大大降低加工速度。 從圖2-9可看出，峰值電流不同，最小臨界加工面積也不同。因此，確定一個具體加工對象的電參數時，首先必須根據加工面積確定工作電流，并估算所需的峰值電流。圖2-9加工面積與加工速度的關系曲線

（5）排屑條件的影響 在電火花加工過程中會不斷產生氣體、金屬屑末和碳黑等，如不及時排除，則加工很難穩(wěn)定地進行。加工穩(wěn)定性不好，會使脈沖利用率降低，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。

1)沖(抽)油壓力的影響度的關系曲線 在加工中對于工件型腔較淺或易于排屑的型腔，可以不采取任何輔助排屑措施。但對于較難排屑的加工，不沖(抽)油或沖(抽)油壓力過小，則因排屑不良產生的二次放電的機會明顯增多，從而導致加工速度下降；但若沖油壓力過大，加工速度同樣會降低。

這是因為沖油壓力過大，產生干擾，使加工穩(wěn)定性變差，故加工速度反而會降低。圖2-10是沖油壓力和加工速度關系曲線。 沖(抽)油的方式與沖油壓力大小應根據實際加工情況來定。若型腔較深或加工面積較大，沖(抽)油壓力要相應增大。

圖2-10沖油壓力和加工速度的關系曲線 2)“抬刀”對加工速度的影響 為使放電間隙中的電蝕產物迅速排除，除采用沖(抽)油外，還需經常抬起電極以利于排屑。在定時“抬刀”狀態(tài)，會發(fā)生放電間隙狀況良好無需“抬刀”而電極卻照樣抬起的情況，也會出現(xiàn)當放電間隙的電蝕產物積聚較多急需“抬刀”時而“抬刀”時間未到卻不“抬刀”的情況。這種多余的“抬刀”運動和未及時“抬刀”都直接降低了加工速度。為克服定時“抬刀”的缺點，目前較先進的電火花機床都采用了自適應“抬刀”功能。自適應“抬刀”是根據放電間隙的狀態(tài)，決定是否“抬刀”。放電間隙狀態(tài)不好，電蝕產物堆積多，“抬刀”頻率自動加快；當放電間隙狀態(tài)好，電極就少抬起或不抬。這使電蝕產物的產生與排除基本保持平衡，避免了不必要的電極抬起運動，提高了加工速度。

圖2-11為抬刀方式對加工速度的影響。由圖可知，同樣加工深度時，采用自適應“抬刀”比定時“抬刀”需要的加工的時間短，即加工速度高。同時，采用自適應“抬刀”，加工工件質量好，不易出現(xiàn)拉弧燒傷。圖2-11抬刀方式對加工速度的影響

（6）電極材料和加工極性的影響在電參數選定的條件下，采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。由下圖可知，采用石墨電極，在同樣加工電流時，正極性比負極性加工速度高。

從圖2-11還可看出，在同樣加工條件和加工極性情況下，采用不同的電極材料，加工速度也不相同。例如，中等脈沖寬度、負極件加工時，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，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。 由上所述，電極材料對電火花加工非常重要，正確選擇電極材料是電火花加工首要考慮的問題。

（7）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、沸點、比熱、導熱系數、熔化熱和汽化熱等)。 一般說來，工件材料的熔點、沸點越高，比熱、熔化潛熱和氣化潛熱越大，加工速度越低，即越難加工。如加工硬質合金鋼比加工碳素鋼的速度要低40～60％。對于導熱系數很高的工件，雖然熔點、沸點、熔化熱和氣化熱不高，但因熱傳導性好，熱量散失快，加工速度也會降低。

（8）工作液的影響 在電火花加工中，工作液的種類、粘度、清潔度對加工速度有影響。就工作液的種類來說，大致順序是：高壓水>(煤油＋機油)>煤油>酒精水溶液。在電火花成形加工中，應用最多的工作液是煤油。 2電極損耗 電極損耗是電火花成型加工中的重要工藝指標。在生產中，衡量某種工具電極是否耐損耗，不只是看工具電極損耗速度vE的絕對值大小，還要看同時達到的加工速度vw，即每蝕除單位重量金屬工件時，工具相對損耗多少。因此，常用相對損耗或損耗比作為衡量工具電極耐損耗的指標，即

影響電極損耗的因素較多，現(xiàn)總結為表2-2。表2-2影響電極損耗的因素表2-2影響電極損耗的因素三、影響電火花加工精度和表面質量的主要因素

影響精度的因素主要有：

1.與傳統(tǒng)的機械加工一樣，機床本身的各種誤差，工件和工具電極的定位、安裝誤差都會影響到電火花加工的精度；

2.與電火花加工工藝有關的主要因素是放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定等。電火花加工時工具電極與工件之間放電間隙大小實際上是變化的，電參數對放電間隙的影響非常顯著，精加工放電間隙一般只有0.01mm（單面），而粗加工時則可達0.5mm以上。目前，電火花加工的精度為0.01~0.05mm。

四、影響粗糙度的因素主要有：

1.脈沖能量越大，加工速度越高，Ra值越大；

2.工件材料越硬、熔點越高，Ra值越??；

3.工具電極的表面粗糙度越大，工件的Ra值越大；圖2-9RC線路脈沖電源1）RC線路脈沖電源2.4電火花加工用的脈沖電源 2)閘流管脈沖電源 閘流管是一種特殊的電子管，當對其柵極通入一脈沖信號時，便可控制管子的導通或截止，輸出脈沖電流。由于這種電源的電參數與加工間隙無關，故又稱為獨立式電源。閘流管脈沖電源的生產率較高，加工穩(wěn)定，但脈沖寬度較窄，電極損耗較大。

3)晶體管脈沖電源 晶體管脈沖電源是近年來發(fā)展起來的以晶體元件作為開關元件的用途廣泛的電火花脈沖電源，其輸出功率大，電規(guī)準調節(jié)范圍廣，電極損耗小，故適應于型孔、型腔、磨削等各種不同用途的加工。晶體管脈沖電源已越來越廣泛地應用在電火花加工機床上。

目前普及型(經濟型)的電火花加工機床都采用高低壓復合的晶體管脈沖電源，中、高檔電火花加工機床都采用微機數字化控制的脈沖電源，而且內部存有電火花加工規(guī)準的數據庫，可以通過微機設置和調用各擋粗、中、精加工規(guī)準參數。例如漢川機床廠、日本沙迪克公司的電火花加工機床，這些加工規(guī)準用C代碼(例如C320)表示和調用，三菱公司則用E代碼表示。2.5電火花加工的自動進給調節(jié)系統(tǒng)一、自動進給調節(jié)系統(tǒng)的作用、技術要求和分類S——放電間隙（一般S=0.02~0.1mm）Vd——進給速度；Vw——工件的蝕除速度。2.5電火花加工的自動進給調節(jié)系統(tǒng)一、自動進給調節(jié)系統(tǒng)的作用、技術要求和分類B點為最佳放電狀態(tài)。2.5電火花加工的自動進給調節(jié)系統(tǒng)二、自動進給調節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分2.5電火花加工的自動進給調節(jié)系統(tǒng)三、電-液自動進給調節(jié)系統(tǒng)

通過調節(jié)擋板12位置，改變A2缸中油壓P1從而調節(jié)活塞15的高度改變工具電極16的位置。2.5電火花加工的自動進給調節(jié)系統(tǒng)四、電-機械式自動調節(jié)系統(tǒng)2.6電火花加工機床一、電火花加工機床結構2.6電火花加工機床一、電火花加工機床結構床身和支柱工作臺主軸頭附件機床主體機床控制部分工作液循環(huán)系統(tǒng)2.6電火花加工機床二、型號2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：普通電火花成型機床

型號：D7132N、40N、

50N、60N

2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：數控屏顯成型機床

型號：DK7132D、40D、

50D、63D2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：機電一體電火花成型機床

型號：DK7125ND2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床名稱：電火花高速穿孔機2.6電火花加工機床三、常見電火花加工機床2.6電火花加工機床四、工作液循環(huán)、過濾系統(tǒng)2.7電火花穿孔成形加工

電火花穿孔成形加工穿孔加工：各種孔的加工型腔加工：各種型腔模、形腔零件的加工2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

電火花穿孔加工一般應用于沖裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉絲模具加工、螺紋加工等。 凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和表面粗糙度都應有一定的要求。如凹模的尺寸為L2，工具電極相應的尺寸為L1(如圖所示)，單邊火花間隙值為SL，則L2=L1+2SL

2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

1．直接法 直接法是指將凸模長度適當增加，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(如圖所示)。直接法加工的凹模與凸模的配合間隙靠調節(jié)脈沖參數、控制火花放電間隙來保證。2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

2．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制造，首先根據凹模尺寸設計電極，然后制造電極，進行凹模加工，再根據間隙要求來配制凸模。下圖為間接法加工凹模的過程。2.7電火花穿孔成形加工

一、電火花穿孔加工

3.混合法 混合法是指將電火花加工性能良好的電極材料與沖頭材料粘結在一起，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”的方法實行加工。2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

電火花成型加工和穿孔加工相比有下列特點：

(1)電火花成型加工為盲孔加工，工作液循環(huán)困難，電蝕產物排除條件差。

(2)型腔多由球面、錐面、曲面組成，且在一個型腔內常有各種圓角、凸臺或凹槽，有深有淺，還有各種形狀的曲面相接，輪廓形狀不同，結構復雜。這就使得加工中電極的長度和型面損耗不一，故損耗規(guī)律復雜，且電極的損耗不可能由進給實現(xiàn)補償，因此型腔加工的電極損耗較難進行補償。

(3)材料去除量大，表面粗糙度要求嚴格。

(4)加工面積變化大，要求電規(guī)準的調節(jié)范圍相應也大。

2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（1）單電極平動法2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（1）單電極平動法2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（2）多電極更換法2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

1、型腔模電火花加工的工藝方法

（3）分解電極法

分解電極加工法是根據型腔的幾何形狀，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。此方法的優(yōu)點是能根據主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的加工規(guī)準，有利于提高加工速度和改善加工表面質量，同時還可簡化電極制造，便于電極修整。缺點是主型腔和副型腔間的精確定位較難解決。2.7電火花穿孔成形加工

二、電火花成型加工方法

2、型腔模加工用工具電極

（1）電極材料

2.7電火花穿孔成形加工

（2）電極設計2.7電火花穿孔成形加工

例：已知：SL=0.01mm，Hmax=0.016mm，hmax=0.008mm，試設計電極

R1-b

30-b

30-b

R2+b

100-2b

30+2b

40-2b

20

100-2bb=SL+Hmax+hmax=0.034mm2.7電火花穿孔成形加工

習題：已知：R=15，SL=0.01mm，Hmax=0.016mm，hmax=0.008mm，試設計電極2.7電火花穿孔成形加工

（2）電極設計電極總高度H=l+L2.7電火花穿孔成形加工

（3）電極的制造常用的電極制造方法有：

1)切削加工過去常見的切削加工有銑、車、平面和圓柱磨削等方法。隨著數控技術的發(fā)展，目前經常采用數控銑床(加工中心)制造電極。數控銑削加工電極不僅能加工精度高、形狀復雜的電極，而且速度快。石墨材料加工時容易碎裂、粉末飛揚，所以在加工前需將石墨放在工作液中浸泡2～3天，這樣可以有效減少崩角及粉末飛揚。紫銅材料切削較困難，為了達到較好的表面粗糙度，經常在切削加工后進行研磨拋光加工。2.7電火花穿孔成形加工

在用混合法穿孔加工沖模的凹模時，為了縮短電極和凸模的制造周期，保證電極與凸模的輪廓一致，通常采用電極與凸模聯(lián)合成型磨削的方法。這種方法的電極材料大多數選用鑄鐵和鋼。當電極材料為鑄鐵時，電極與凸模常用環(huán)氧樹脂等材料膠合在一起，如圖所示。對于截面積較小的工件，由于不易粘牢，為了防止在磨削過程中發(fā)生電極或凸模脫落，可采用錫焊或機械方法使電極與凸模連接在一起。當電極材料為鋼時，可把凸模加長些，將其做電極，即把電極和凸模做成一個整體。 2)線切割加工 除用機械方法制造電極以外，在比較特殊需要的場合下也可用線切割加工電極，即適用于形狀特別復雜，用機械加工方法無法勝任或很難保證精度的情況。 圖4-23所示的電極，在用機械加工方法制造時，通常是把電極分成四部分來加工，然后再鑲拼成一個整體，如圖4-23(a)所示。由于分塊加工中產生的誤差及拼合時的接縫間隙和位置精度的影響，使電極產生一定的形狀誤差。如果使用線切割加工機床對電極進行加工，則很容易地制作出來，并能很好地保證其精度，如圖4-23(b)所示。圖4-23機械加工與線切割加工 3)電鑄加工 電鑄方法主要用來制作大尺寸電極，特別是在板材沖模領域。使用電鑄制作出來的電極的放電性能特別好。 用電鑄法制造電極，復制精度高，可制作出用機械加工方法難以完成的細微形狀的電極。它特別適合于有復雜形狀和圖案的淺型腔的電火花加工。電鑄法制造電極的缺點是加工周期長，成本較高，電極質地比較疏松，使電加工時的電極損耗較大。 4.2.2電極裝夾與校正 電極裝夾的目的是將電極安裝在機床的主軸頭上，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臺面垂直，必要時還應保證電極的橫截面基準與機床的X、Y軸平行。

1．電極的裝夾 電極在安裝時，一般使用通用夾具或專用夾具直接將電極裝夾在機床主軸的下端。常用裝夾方法有下面幾種： 小型的整體式電極多數采用通用夾具直接裝夾在機床主軸下端，采用標準套筒、鉆夾頭裝夾(如圖2-24、圖2-25所示)；對于尺寸較大的電極，常將電極通過螺紋連接直接裝夾在夾具上(如圖2-26所示)。圖2-24標準套筒形夾具圖2-25鉆夾頭夾具圖2-26螺紋夾頭夾具

圖2-27連接板式夾具

當電極采用石墨材料時，應注意以下幾點：

(1)由于石墨較脆，故不宜攻螺孔，因此可用螺栓或壓板將電極固定于連接板上。石墨電極的裝夾如圖2-28所示。

(2)不論是整體的或拼合的電極，都應使石墨壓制時的施壓方向與電火花加工時的進給方向垂直。如圖2-29所示，圖(a)箭頭所示為石墨壓制時的施壓方向，圖(b)為不合理的拼合，圖(c)為合理的拼合。圖2-28石墨電極的裝夾

圖2-29石墨電極的方向性與拼合法 2．電極的校正 電極裝夾好后，必須進行校正才能加工，即不僅要調節(jié)電極與工件基準面垂直，而且需在水平面內調節(jié)、轉動一個角度，使工具電極的截面形狀與將要加工的工件型孔或型腔定位的位置一致。電極與工件基準面垂直常用球面鉸鏈來實現(xiàn)，工具電極的截面形狀與型孔或型腔的定位靠主軸與工具電極安裝面相對轉動機構來調節(jié)，垂直度與水平轉角調節(jié)正確后，都應用螺釘夾緊，如圖2-30所示。圖2-30垂直和水平轉角調節(jié)裝置的夾頭8796AB-B45231110BA-AB11—調節(jié)螺釘；2—擺動法蘭盤；3—球面螺釘；4—調角校正架；5—調整墊；6—上壓板；7—銷釘；8—錐柄座；9—滾珠；10—電源線；11—垂直度調節(jié)螺釘(a)結構圖(b)實物

電極裝夾到主軸上后，必須進行校正，一般的校正方法有：

(1)根據電極的側基準面，采用千分表找正電極的垂直度，如圖2-31所示。

(2)電極上無側面基準時，將電極上端面作輔助基準找正電極的垂直度，如圖2-32所示。

圖2-31用千分表校正電極垂直度圖圖2-32型腔加工用電極校正2.8其他電火花加工思考題一、電火花加工的基本原理是什么？二、電火花加工可分為哪幾個階段？三、電火花加工可分為哪幾類，各自有何特點？四、極性效應對放電腐蝕有何影響？五、電火花加工常用的脈沖電源有哪些？2.7電火花穿孔成形加工

習題：已知：R=15，SL=0.01mm，Hmax=0.016mm，hmax=0.008mm，試設計電極第三章電火花線切割加工第一節(jié)電火花線切割加工原理、特點及應用第二節(jié)電火花線切割加工設備第三節(jié)電火花線切割控制系統(tǒng)和編程技術第四節(jié)影響線切割工藝指標的因素3.1電火花線切割加工原理、特點及應用線切割

一、線切割加工原理

3.1電火花線切割加工原理、特點及應用二、電火花線切割加工的特點電火花線切割與電火花加工比較，既有相同點又有不同之處 1．共同特點

(1)二者的加工原理相同，都是通過電火花放電產生的熱來熔解去除金屬的，所以二者加工材料的難易與材料的硬度無關，加工中不存在顯著的機械切削力。

(2)二者的加工機理、生產率、表面粗糙度等工藝規(guī)律基本相似，可以加工硬質合金等一切導電材料。

(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。

3.1電火花線切割加工原理、特點及應用2．不同特點

(1)從加工原理來看，電火花加工是將電極形狀復制到工件上的一種工藝方法。在實際中可以加工通孔和盲孔；而線切割加工是利用移動的細金屬導線做電極，對工件進行脈沖火花放電，切割成型的一種工藝方法。

(2)從產品形狀角度看，電火花加工必須先用數控加工等方法加工出與產品形狀相似的電極；線切割加工中產品的形狀是通過工作臺按給定的控制程序移動而合成的，只對工件進行輪廓圖形加工，余料仍可利用。3.1電火花線切割加工原理、特點及應用

(3)從電極角度看，電火花加工必須制作成型用的電極；線切割加工用移動的細金屬導線做電極。

(4)從電極損耗角度看，電火花加工中電極相對靜止，易損耗，故通常采用多個電極加工；而線切割加工中由于電極絲連續(xù)移動，使新的電極絲不斷地補充和替換在電蝕加工區(qū)受到損耗的電極絲，避免了電極損耗對加工精度的影響。

(5)從應用角度看，電火花加工可以加工通孔、盲孔，特別適宜加工形狀復雜的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花紋等；而線切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形狀復雜的窄縫及各種形狀復雜的零件。3.1電火花線切割加工原理、特點及應用

三、線切割加工的應用范圍（1）加工模具；加工精度：0.01~0.02mm（雙向高速走絲線切割機）

0.002~0.005mm（單向慢速走絲線切割機）（2）切割電火花成形加工用的電極；特別經濟，同時適用于加工微細復雜形狀的電極（3）加工零件縮短試制周期，加工難加工零件。3.2電火花線切割加工設備3.2電火花線切割加工設備圖3-20穿絲示意圖3.2電火花線切割加工設備 (1)上絲以前，要先移開左、右行程開關，再啟動絲筒，將其移到行程左端或右端極限位置(目的是將電極絲上滿，如果不需要上滿，則需與極限位置有一段距離)。

(2)上絲過程中要打開上絲電機起停開關，并旋轉上絲電機電壓調節(jié)按鈕以調節(jié)上絲電機的反向力矩(目的是保證上絲過程中電極絲有均勻的張力，避免電極絲打折)。

(3)按照機床的操作說明書中上絲示意圖的提示將電極絲從絲盤上到儲絲筒上。 2.穿絲操作

(1)拉動電極絲頭，按照操作說明書說明依次繞接各導輪、導電塊至儲絲筒(如圖3-20所示)。在操作中要注意手的力度，防止電極絲打折。

(2)穿絲開始時，首先要保證儲絲筒上的電極絲與輔助導輪、張緊導輪、主導輪在同一個平面上，否則在運絲過程中，儲絲筒上的電極絲會重疊，從而導致斷絲。

(3)穿絲中要注意控制左右行程擋桿，使儲絲筒左右往返換向時，儲絲筒左右二端留有3～5mm的余量。 3.2.2電極絲垂直找正 在進行精密零件加工或切割錐度等情況下需要重新校正電極絲對工作臺平面的垂直度。電極絲垂直度找正的常見方法有兩種，一種是利用找正塊，一種是利用校正器。

1．利用找正塊進行火花法找正 找正塊是一個六方體或類似六方體(如圖3-21(a)所示)。在校正電極絲垂直度時，首先目測電極絲的垂直度，若明顯不垂直，則調節(jié)U、V軸，使電極絲大致垂直工作臺；然后將找正塊放在工作臺上，在弱加工條件下，將電極絲沿X方向緩緩移向找正塊。

當電極絲快碰到找正塊時，電極絲與找正塊之間產生火花放電，然后肉眼觀察產生的火花：若火花上下均勻(如圖3-21(b)所示)，則表明在該方向上電極絲垂直度良好；若下面火花多(如圖3-21(c)所示)，則說明電極絲右傾，故將U軸的值調小，直至火花上下均勻；若上面火花多(如圖3-21(d)所示)，則說明電極絲左傾，故將U軸的值調大，直至火花上下均勻。同理，調節(jié)V軸的值，使電極絲在V軸垂直度良好。

圖3-21用火花法校正電極絲垂直度

在用火花法校正電極絲的垂直度時，需要注意以下幾點：

(1)找正塊使用一次后，其表面會留下細小的放電痕跡。下次找正時，要重新?lián)Q位置，不可用有放電痕跡的位置碰火花校正電極絲的垂直度。

(2)在精密零件加工前，分別校正U、V軸的垂直度后，需要再檢驗電極絲垂直度校正的效果。具體方法是：重新分別從U、V軸方向碰火花，看火花是否均勻，若U、V方向上火花均勻，則說明電極絲垂直度較好；若U、V方向上火花不均勻，則重新校正，再檢驗。

(3)在校正電極絲垂直度之前，電極絲應張緊，張力與加工中使用的張力相同。

(4)在用火花法校正電極絲垂直度時，電極絲要運轉，以免電極絲斷絲。 2．用校正器進行校正 校正器是一個觸點與指示燈構成的光電校正裝置，電極絲與觸點接觸時指示燈亮。它的靈敏度較高，使用方便且直觀。底座用耐磨不變形的大理石或花崗巖制成(如圖3-22、圖3-23所示)。 使用校正器校正電極絲垂直度的方法與火花法大致相似。主要區(qū)別是：火花法是觀察火花上下是否均勻，而用校正器則是觀察指示燈。若在校正過程中，指示燈同時亮，則說明電極絲垂直度良好，否則需要校正。圖3-22垂直度校正器圖3-23DF55-J50A型垂直度校正器

在使用校正器校正電極絲的垂直度時，要注意以下幾點：

(1)電極絲停止走絲，不能放電。

(2)電極絲應張緊，電極絲的表面應干凈。

(3)若加工零件精度高，則電極絲垂直度在校正后需要檢查，其方法與火花法類似。

3.2.3工件的裝夾 線切割加工屬于較精密加工，工件的裝夾對加工零件的定位精度有直接影響，特別在模具制造等加工中，需要認真、仔細地裝夾工件。

線切割加工的工件在裝夾過程中需要注意如下幾點：

(1)確認工件的設計基準或加工基準面，盡可能使設計或加工的基準面與X、Y軸平行。

(2)工件的基準面應清潔、無毛刺。經過熱處理的工件，在穿絲孔內及擴孔的臺階處，要清理熱處理殘物及氧化皮。

(3)工件裝夾的位置應有利于工件找正，并應與機床行程相適應。

(4)工件的裝夾應確保加工中電極絲不會過分靠近或誤切割機床工作臺。

(5)工件的夾緊力大小要適中、均勻，不得使工件變形或翹起。

線切割的裝夾方法較簡單，常見的裝夾方式如圖3-24所示。目前，很多線切割機床制造商都配有自己的專用加工夾具，圖3-25所示為北京阿奇公司生產的專用夾具及裝夾示意圖，圖3-26所示為3R專用夾具。圖3-24常見的裝夾方式圖3-25阿奇公司專用夾具及裝夾示意圖圖6-25阿奇公司專用夾具及裝夾示意圖圖3-263R專用夾具第三節(jié)電火花線切割控制系統(tǒng)和編程技術一、線切割G代碼(ISO)程序格式

ISO格式中，加工程序由若干段的指令組成。而段的組成為：

注：G代碼為機床控制指令，如G01為直線插補，G02和G03為圓弧插補；M為程序指令，如M01為選擇停，M02為程序結束指令；T指令用于控制操作面板動作，如T84打開噴液，T86送電極絲等。A350數控電火花線切割機床常用代碼

例3.1用ISO代碼編制加工圖所示的線切割加工程序。已知圖中A點為穿絲孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—A進行。FEDCBA8040R20

例3.1用ISO代碼編制加工圖所示的線切割加工程序。已知圖中A點為穿絲孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—A進行。FEDCBA8040R20開始N0010T86G90G92T84X0AB:N0020X80000Y0G01BC:N0030X80000Y40000G01CD:N0040X60000Y40000G01DE:N0050X20000Y40000I40000G02J40000EF:N0060X0Y40000FA:G01N0070Y0G01X0Y0結束N0080T85T87M02

例3.2工件輪廓如圖所示，加工起點(O，30)，順時針方向切割，可編程如下。

N0010

T84T86G91

G92X0Y30000N0020G01X0Y10000N0030G02X10000Y-10000I0J-10000N0040G01X0Y-20000N0050G01X20000Y0N0060G02X0Y-20000I0J-10000N0070G01X-40000Y0N0080G01X0Y40000N0090G02X10000Y10000I10000J0N0100G01X0Y-10000N0110T85T87M02第三節(jié)電火花線切割控制系統(tǒng)和編程技術二、線切割3B代碼程序格式 線切割加工軌跡圖形是由直線和圓弧組成的，它們的3B程序指令格式如表所示。

注：B為分隔符，它的作用是將X、Y、J數碼區(qū)分開來；X、Y為增量(相對)坐標值；J為加工線段的計數長度；G為加工線段計數方向；Z為加工指令。 1.直線的3B代碼編程

1)x，y值的確定

(1)以直線的起點為原點，建立正常的直角坐標系，x，y表示直線終點的坐標絕對值，單位為μm。

(2)在直線3B代碼中，x，y值主要是確定該直線的斜率，所以可將直線終點坐標的絕對值除以它們的最大公約數作為x，y的值，以簡化數值。 2)G的確定

G用來確定加工時的計數方向，分Gx和Gy。直線編程的計數方向的選取方法是：以要加工的直線的起點為原點，建立直角坐標系，取該直線終點坐標絕對值大的坐標軸為計數方向。具體確定方法為：終點坐標為xe，ye，令x=|xe|，y=|ye|，若y<x，則G=Gx；若y>x，則G=Gy；若y=x，則在一、三象限取G=Gy，在二、四象限取G=Gx。 由上可見，計數方向的確定以45°線為界，取與終點處走向較平行的軸作為計數方向。圖3-1G的確定 3)J的確定

J為計數長度，以μm為單位。以前編程應寫滿六位數，不足六位前面補零，現(xiàn)在的機床基本上可以不用補零。

J的取值方法為：由計數方向G確定投影方向，若G=Gx，則將直線向X軸投影得到長度的絕對值即為J的值；若G=Gy，則將直線向Y軸投影得到長度的絕對值即為J的值。

4)Z的確定 加工指令Z按照直線走向和終點的坐標不同可分為L1、L2、L3、L4，其中與+X軸重合的直線算作L1，與-X軸重合的直線算作L3，與+Y軸重合的直線算作L2，與-Y軸重合的直線算作L4。圖3-2Z的確定

如圖所示的軌跡形狀，請試著寫出其3B程序。(注：在本章圖形所標注的尺寸中若無說明，單位都為mm。)

圖3-3直線軌跡

綜上所述，圖3-3(b)、(c)、(d)中線段的3B代碼如表3-1所示。表3-13B代碼 2.圓弧的3B代碼編程

1)x，y值的確定 以圓弧的圓心為原點，建立正常的直角坐標系，x，y表示圓弧起點坐標的絕對值，單位為μm。如在圖(a)中，x=30000，y=40000；在圖(b)中，x=40000,y=30000。(a)B(-40,-30)YXA(30,40)A(30,40)X(b)YB(-40,-30) 2)G的確定

G用來確定加工時的計數方向，分Gx和Gy。圓弧編程的計數方向的選取方法是：以某圓心為原點建立直角坐標系，取終點坐標絕對值小的軸為計數方向。具體確定方法為：若圓弧終點坐標為(xe，ye)，令x=|xe|，y=|ye|，若x>y，則G=Gy(如圖(a)所示)；若y>x，則G=Gx(如圖(b)所示)；若y=x，則Gx、Gy均可。 3)J的確定 圓弧編程中J的取值方法為：由計數方向G確定投影方向，若G=Gx，則將圓弧向X軸投影；若G=Gy，則將圓弧向Y軸投影。J值為各個象限圓弧投影長度絕對值的和。如在圖(a)、(b)中，J1、J2、J3大小分別如圖中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|。 圖3-4Z的確定 4)Z的確定 加工指令Z按照第一步進入的象限可分為R1、R2、R3、R4；按切割的走向可分為順圓S和逆圓N，于是共有8種指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，具體可參考圖3-4。

例3.3請寫出圖3-5所示軌跡的3B程序。

圖3-5編程圖形

解對圖3-5(a)，起點為A，終點為B，

J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000

故其3B程序為：

B30000B40000B130000GyNR1

對圖3-5(b)，起點為B，終點為A，

J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000

故其3B程序為：

B40000B30000B170000GxSR4

例3.4用3B代碼編制加工圖所示的線切割加工程序。已知圖中A點為穿絲孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—A進行。FEDCBA8040R20

例3.4用3B代碼編制加工圖所示的線切割加工程序。已知圖中A點為穿絲孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—A進行。FEDCBA8040R20AB:BB80000GXBBXBYBJGZL1BC:BB40000GyBL2CD:BB20000GXBL3DE:BB40000GyBSR4EF:BB20000GXBL3FA:BB40000GyBL42000008000000400002000002000040000003B程序代碼路線BXBYBJGZABB80000B0B80000GXL1BCB0B40000B40000GyL2CDB20000B0B20000GXL3DEB20000B0B40000GySR4EFB20000B0B20000GXL3FAB0B40000B40000GyL4D（停機）例3.5用3B代碼編制加工圖所示的線切割加工程序。604090R=501234ABCDAB:BB40000GXBBXBYBJGZL1BC:BB90000GyBL119CD:BB60000GXBNA:BB90000GyBL419400000

例3.6用3B代碼編制加工圖3-9所示的凸模線切割加工程序，圖中擬采用的加工路線E－D－C－B－A－E。圖3-9加工零件圖ED:BB14000GyBBXBYBJGZNR3DC:BB17000GxBL1CB:BB12000GxBNR4BA:BB17000GxBAE:BB14000GyBNR1100006000L3800060001700017000考慮補償的線切割3B編程FEDCBA8040R20AB:BB80200GXBBXBYBJGZL1BC:BB40200GyBL2CD:BB20200GXBL3DE:BB40000GyBSR1EF:BB20200GXBL3FA:BB40200GyBL419900100

例3.7

用3B代碼編制加工圖所示的線切割加工程序。已知電極絲的直徑為0.18mm，單邊放電間隙為0.01mm，圖中A點為穿絲孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—A進行。8020040200202002020040200

作業(yè)：用3B代碼編制加工圖所示的線切割加工程序。已知已知電極絲的直徑為0.18mm，單邊放電間隙為0.01mm，圖中A點為穿絲孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—G—H—I—J—A進行。第四節(jié)影響線切割工藝指標的因素 1．切割速度 線切割加工中的切割速度是指在保證一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間內電極絲中心線在工件上切過的面積的總和，單位為mm2/min。最高切割速度是指在不計切割方向和表面粗糙度等條件下，所能達到的最大切割速度。通?？熳呓z線切割加工的切割速度為80～180mm2/min，它與加工電流大小有關，為了在不同脈沖電源、不同加工電流下比較切割效果，將每安培電流的切割速度稱為切割效率，一般切割效率為20mm2/(min·A)。一、線切割加工的主要工藝指標 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。加工精度是一項綜合指標，它包括切割軌跡的控制精度、機械傳動精度、工件裝夾定位精度以及脈沖電源參數的波動、電極絲的直徑誤差、損耗與抖動、工作液臟污程度的變化、加工操作者的熟練程度等對加工精度的影響。

3．表面粗糙度 在我國和歐洲表面粗糙度常用輪廓算術平均偏差Ra(μm)來表示，在日本常用Rmax來表示。 4．電極絲損耗量 對快走絲機床，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表示，一般減小量不應大于0.01mm。對慢走絲機床，由于電極絲是一次性的，故電極絲損耗量可忽略不計。二、電參數對工藝指標的影響 1．放電峰值電流ie對工藝指標的影響 放電峰值電流增大，單個脈沖能量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提高。但表面粗糙度數值增大，電極絲損耗增大，加工精度有所下降。因此第一次切割加工及加工較厚工件時取較大的放電峰值電流。 放電峰值電流不能無限制增大，當其達到一定臨界值后，若再繼續(xù)增大峰值電流，則加工的穩(wěn)定性變差，加工速度明顯下降，甚至斷絲。 2．脈沖寬度ti對工藝指標的影響 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，但表面粗糙度變差。這是因為當脈沖寬度增加時，單個脈沖放電能量增大，放電痕跡會變大。同時，隨著脈沖寬度的增加，電極絲損耗也變大。因為脈沖寬度增加，正離子對電極絲的轟擊加強，結果使得接負極的電極絲損耗變大。 當脈沖寬度ti增大到一臨界值后，線切割加工速度將隨脈沖寬度的增大而明顯減小。因為當脈沖寬度ti達到一臨界值后，加工穩(wěn)定性變差，從而影響了加工速度。 3．脈沖間隔to對工藝指標的影響 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，所以單位時間內放電次數增多，平均電流增大，從而提高了切割速度。 脈沖間隔to在電火花加工中的主要作用是消電離和恢復液體介質的絕緣。脈沖間隔to不能過小，否則會影響電蝕產物的排出和火花通道的消電離，導致加工穩(wěn)定性變差和加工速度降低，甚至斷絲。當然，也不是說脈沖間隔to越大，加工就越穩(wěn)定。脈沖間隔過大會使加工速度明顯降低，嚴重時不能連續(xù)進給，加工變得不穩(wěn)定。

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。

綜上所述，電參數對線切割電火花加工的工藝指標的影響有如下規(guī)律：

(1)加工速度隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大和脈沖間隔的減小而提高，即加工速度隨著加工平均電流的增加而提高。實驗證明，增大峰值電流對切割速度的影響比用增大脈寬的辦法顯著。

(2)加工表面粗糙度數值隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大及脈沖間隔的減小而增大，不過脈沖間隔對表面粗糙度影響較小。

實踐表明，在加工中改變電參數對工藝指標影響很大，必須根據具體的加工對象和要求，綜合考慮各因素及其相互影響關系，選取合適的電參數，既優(yōu)先滿足主要加工要求，又同時注意提高各項加工指標。例如，加工精密小零件時，精度和表面粗糙度是主要指標，加工速度是次要指標，這時選擇電參數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，對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，不管加工對象和要求如何，還需選擇適當的脈沖間隔，以保證加工穩(wěn)定進行，提高脈沖利用率。因此選擇電參數值是相當重要的，只要能客觀地運用它們的最佳組合，就一定能夠獲得良好的