电火花加工工艺及实例

第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例4.1电火花加工方法4.2电火花加工准备工作4.3加工规准转换及加工实例4.4电火花加工中应注意的一些问题习题第四章电火花加工工艺及实例4.1电火花加工方法电火花加工一般按图4-1所示步骤进行。由图4-1可以看出，电火花加工主要由三部分组成：电火花加工的准备工作、电火花加工、电火花加工检验工作。其中电火花加工可以加工通孔和盲孔，前者习惯称为电火花穿孔加工，后者习惯上称为电火花成型加工。它们不仅是名称不同，而且加工工艺方法有着较大的区别，本章将分别加以介绍。电火花加工的准备工作有电极准备、电极装夹、工件准备、工件装夹、电极工件的校正定位等。第四章电火花加工工艺及实例图4-1电火花加工的步骤分析图纸选择加工方法工件准备材料选择去除余量热处理除锈退磁工件装夹通用压板专用夹具电极准备材料选择尺寸设计加工制作电极装夹通用夹具专用夹具校正定位垂直度平行度相互定位加工参数选择电参数非电参数脉冲宽度脉冲间隔峰值电流加工电压加工极性冲油方式冲油压力液面高度加工深度平动量加工冲油压力调节进给调节规准转换平动量调节检验加工时间加工精度电极损耗表面粗糙度第四章电火花加工工艺及实例4.1.1电火花穿孔加工方法凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证，因此，对工具电极的精度和表面粗糙度都应有一定的要求.第四章电火花加工工艺及实例L2L2SLL2=L1+2SL火花间隙值SL主要取决于脉冲参数与机床的精度。因此，只要工具电极的尺寸精确，用它加工出的凹模的尺寸也是比较精确的第四章电火花加工工艺及实例用电火花穿孔加工有较多的工艺方法，在实际中应根据加工对象、技术要求等因素灵活地选择。穿孔加工的具体方法简介如下。1．间接法2.直接法3.混合法第四章电火花加工工艺及实例1．间接法第四章电火花加工工艺及实例1．间接法第四章电火花加工工艺及实例间接法的优点是：(1)可以自由选择电极材料，电加工性能好。(2)因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹模的配合间隙与放电间隙无关。间接法的缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。第四章电火花加工工艺及实例2．直接法第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例直接法的优点是：(1)可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。(2)无须另外制作电极。(3)无须修配工作，生产率较高。第四章电火花加工工艺及实例直接法的缺点是：(1)电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。(2)电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。第四章电火花加工工艺及实例3.混合法第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例混合法的特点是：(1)可以自由选择电极材料，电加工性能好。(2)无须另外制作电极。(3)无须修配工作，生产率较高。第四章电火花加工工艺及实例4.阶梯工具电极加工法第四章电火花加工工艺及实例(1)无预孔或加工余量较大时第四章电火花加工工艺及实例4.1.2电火花成型加工方法单工具电极直接成型法多电极更换法分解电极加工法手动侧壁修光法第四章电火花加工工艺及实例1.单工具电极直接成型法单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模具型腔的粗、中及精加工。第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损耗电规准进行粗加工，然后采用平动头使工具电极做圆周平移运动，按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准，进行侧面平动修整加工。在加工过程中，借助平动头逐渐加大工具电极的偏心量，可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的差值，这样就可完成整个型腔的加工。第四章电火花加工工艺及实例2.多电极更换法多电极更换法是指根据一个型腔在粗、中、精加工中放电间隙各不相同的特点，采用几个不同尺寸的工具电极完成一个型腔的粗、中、精加工。第四章电火花加工工艺及实例在加工时首先用粗加工电极蚀除大量金属，然后更换电极进行中、精加工；对于加工精度高的型腔，往往需要较多的电极来精修型腔。第四章电火花加工工艺及实例3．分解电极加工法分解电极加工法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极，分别制造。先用主型腔电极加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例此方法的优点是能根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的加工规准，有利于提高加工速度和改善加工表面质量，同时还可简化电极制造，便于电极修整。缺点是主型腔和副型腔间的精确定位较难解决。第四章电火花加工工艺及实例图4-9分解电极加工法第四章电火花加工工艺及实例4．手动侧壁修光法利用移动工作台的X和Y坐标，配合转换加工规准，轮流修光各方向的侧壁。第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例将工作台沿X坐标方向右移一个尺寸d，修光型腔左侧壁；然后将电极上移，修光型腔后壁；再将电极右移，修光型腔右壁；然后将电极下移，修光型腔前壁；最后将电极左移，修去缺角。完成这样一个周期后，型腔的面积扩大。若尺寸达不到规定的要求，则如上所述再进行一个周期。这样，经过多个周期，型腔可完全修光。第四章电火花加工工艺及实例在使用手动侧壁修光法时必须注意：(1)各方向侧壁的修整必须同时依次进行，不可先将一个侧壁完全修光后，再修光另一个侧壁，避免二次放电将已修好的侧壁损伤。(2)在修光一个周期后，应仔细测量型腔尺寸，观察型腔表面粗糙度，然后决定是否更换电加工规准，进行下一周期的修光。第四章电火花加工工艺及实例这种加工方法的优点是可以采用单电极完成一个型腔的全部加工过程；缺点是操作烦琐，尤其在单面修光侧壁时，加工很难稳定，不易采取冲油措施，延长了中、精加工的周期，而且无法修整圆形轮廓的型腔。第四章电火花加工工艺及实例4.2电火花加工准备工作电极准备电极装夹与校正电极定位工件准备电蚀产物的排出第四章电火花加工工艺及实例电极准备电极材料选择电极设计电极的制造第四章电火花加工工艺及实例不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。因此，在实际加工中，应综合考虑各个方面的因素，选择最合适的材料做电极。电极材料选择第四章电火花加工工艺及实例表4-1电火花加工常用电极材料的性能电加工性能电极材料稳定性电极损耗机加工性能说明钢较差中等好在选择电规准时注意加工稳定性铸铁一般中等好为加工冷冲模时常用的电极材料黄铜好大尚好电极损耗太大紫铜好较大较差磨削困难，难与凸模连接后同时加工石墨尚好小尚好机械强度较差，易崩角铜钨合金好小尚好价格贵，在深孔、直壁孔、硬质合金模具加工中使用银钨合金好小尚好价格贵，一般少用第四章电火花加工工艺及实例1)铸铁电极的特点(1)来源充足，价格低廉，机械加工性能好，便于采用成型磨削，因此电极的尺寸精度、几何形状精度及表面粗糙度等都容易保证。(2)电极损耗和加工稳定性均较一般，容易起弧，生产率也不及铜电极。(3)是一种较常用的电极材料，多用于穿孔加工第四章电火花加工工艺及实例2)钢电极的特点(1)来源丰富，价格便宜，具有良好的机械加工性能。(2)加工稳定性较差，电极损耗较大，生产率也较低。(3)多用于一般的穿孔加工。第四章电火花加工工艺及实例3)紫铜(纯铜)电极的特点(1)加工过程中稳定性好，生产率高。(2)精加工时比石墨电极损耗小。(3)易于加工成精密、微细的花纹，采用精密加工时能达到优于1.25μm的表面粗糙度。(4)因其韧性大，故机械加工性能差，磨削加工困难。(5)适宜于做电火花成型加工的精加工电极材料。第四章电火花加工工艺及实例4)黄铜电极的特点(1)在加工过程中稳定性好，生产率高。(2)机械加工性能尚好，它可用仿形刨加工，也可用成型磨削加工，但其磨削性能不如钢和铸铁。(3)电极损耗最大。第四章电火花加工工艺及实例5)石墨电极的特点(1)机加工成型容易，容易修正。(2)加工稳定性能较好，生产率高，在长脉宽、大电流加工时电极损耗小。(3)机械强度差，尖角处易崩裂。(4)适用于做电火花成型加工的粗加工电极材料。因为石墨的热胀系数小，也可作为穿孔加工的大电极材料。第四章电火花加工工艺及实例首先:是详细分析产品图纸，确定电火花加工位置；其次:是根据现有设备、材料、拟采用的加工工艺等具体情况确定电极的结构形式；电极设计第四章电火花加工工艺及实例最后:是根据不同的电极损耗、放电间隙等工艺要求对照型腔尺寸进行缩放，同时要考虑工具电极各部位投入放电加工的先后顺序不同，工具电极上各点的总加工时间和损耗不同，同一电极上端角、边和面上的损耗值不同等因素来适当补偿电极。第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例1)电极的结构形式组合电极整体电极镶拼式电极第四章电火花加工工艺及实例整体式电极由一整块材料制成.整体电极第四章电火花加工工艺及实例精加工段粗加工段第四章电火花加工工艺及实例对于穿孔加工，有时为了提高生产率和加工精度及降低表面粗糙度，常采用阶梯式整体电极，即在原有的电极上适当增长，而增长部分的截面尺寸均匀减小，呈阶梯形。第四章电火花加工工艺及实例组合电极第四章电火花加工工艺及实例组合电极是将若干个小电极组装在电极固定板上，可一次性同时完成多个成型表面电火花加工的电极。第四章电火花加工工艺及实例采用组合电极加工时，生产率高，各型孔之间的位置精度也较准确。但是对组合电极来说，一定要保证各电极间的定位精度，并且每个电极的轴线要垂直于安装表面。第四章电火花加工工艺及实例镶拼式电极镶拼式电极是将形状复杂而制造困难的电极分成几块来加工，然后再镶拼成整体的电极第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例电极的尺寸垂直尺寸水平尺寸它们的公差是型腔相应部分公差的1/2～2/3。第四章电火花加工工艺及实例垂直尺寸电极平行于机床主轴线方向上的尺寸称为电极的垂直尺寸第四章电火花加工工艺及实例电极的垂直尺寸取决于采用的加工方法、加工工件的结构形式、加工深度、电极材料、型孔的复杂程度、装夹形式、使用次数、电极定位校直、电极制造工艺等一系列因素。第四章电火花加工工艺及实例L1L2L3凹模穿孔加工电极，L1为凹模板挖孔部分长度尺寸，在实际加工中L1部分虽然不需电火花加工，但在设计电极时必须考虑该部分长度；L3为电极加工中端面损耗部分，在设计中也要考虑。第四章电火花加工工艺及实例L1电极用来清角，即清除某型腔的角部圆角。加工部分电极较细，受力易变形，由于电极定位、校正的需要，在实际中应适当增加长度L1的部分第四章电火花加工工艺及实例L1LL2电火花成型加工电极，电极尺寸包括加工一个型腔的有效高度L、加工一个型腔位于另一个型腔中需增加的高度L1、加工结束时电极夹具和夹具或压板不发生碰撞而应增加的高度L2等。第四章电火花加工工艺及实例水平尺寸电极的水平尺寸是指与机床主轴轴线相垂直的横截面尺寸第四章电火花加工工艺及实例第四章电火花加工工艺及实例a=A±Kb电极的水平尺寸可用下式确定a——电极水平方向的尺寸；A——型腔的水平方向的尺寸；K——与型腔尺寸标注法有关的系数；b——电极单边缩放量，粗加工时，b=δ1+δ2+δ0第四章电火花加工工艺及实例图4-18电极单边缩放量原理图1201为安全余量2为表面微观不平度的最大值0为侧面单边放电间隙aA第四章电火花加工工艺及实例a=A±Kb中的±号和K值的具体含义如下凡图样上型腔凸出部分和型腔凹入部分有关系a=A+Kba=A-Kb第四章电火花加工工艺及实例K值的选择原则A1A2D当图中型腔尺寸完全标注在边界上(即相当于直径方向尺寸或两边界都为定形边界)时，K取2；第四章电火花加工工艺及实例一端以中心线或非边界线为基准(即相当于半径方向尺寸或一端边界定形另一端边界定位)时，K取1；A3R第四章电火花加工工艺及实例对于图中型腔中心线之间的位置尺寸(即两边界为定位尺寸)以及角度值和某些特殊尺寸,K取0。AA第四章电火花加工工艺