数控加工工艺教案—电火花成形加工工艺
《数控加工工艺及设备》教学教案
《数控加工工艺及设备》教案内容欢迎阅读备注欢迎阅读 《数控加工工艺及设备》教案内容第一章数控加工工艺及设备基础备注第一节机床数控技术与数控加工设备概述一、机床中有关数控的基本概念1．数字控制（数控）及数控技术 一般意义的数字控制是指用数字化信息对过程进行的控制，是相对模拟控制 而言的。
机床中的数字控制是专指用数字化信号对机床的工作过程进行的可编程 自动控制，简称为数控（NC）。
这种用数字化信息进行自动控制的技术就叫数控 技术。
2．数控系统 是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是数控技术的载 体，它能自动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码，从而使机床运动并 加工零件。
在其发展过程中有硬件数控系统和计算机数控系统两类。
早期的数控系统主要由数控装置、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，数 字信息由数字逻辑电路来处理，数控系统的所有功能都由硬件实现，故又称为硬 件数控系统（NC 系统）。
3．计算机数控系统 是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输 出设备、可编程逻辑控制器（PLC）、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分 组成，习惯上又称为 CNC 系统。
CNC 系统已基本取代硬件数控系统（NC 系统）。
4．开放式 CNC 系统 国际电子与电气工程师协会提出的开放式 CNC 系统的定义是：一个开放式 CNC 系统应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运 行，且能与其它应用软件系统协调工作。
根据这一定义，开放式 CNC 系统至少包括以下五个特征： （1）对使用者是开放的：应可以采用先进的图形交互方式支持下的简易编 程方法，使得数控机床的操作更加容易； （2）对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开放式 CNC 系统软件的 基础上开发专用的功能模块及用户操作界面； （3）对硬件的选择是开放的：即一个开放式 CNC 系统应能在不同的硬件平 台上运行； （4）对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同厂商提供的主轴及进 给驱动系统；欢迎阅读 《数控加工工艺及设备》教案内容（5）对数据传输及交换等是开放的。
数控电火花加工的主要工艺指标及其提高途径课件
图5 冲油压力和加工速度的关系曲线
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图6 电极材料和加工极性对加工速度的影响
. (3)电极材料的影响
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. 在加工中选择极性，不能只考虑加工速度，还必须考虑电极损耗。如用石墨做电极时，正极性加工比负极性加工速度高，但在粗加工中，电极损耗会很大。故在不计电极损耗的通孔 加工、取折断工具等情况，用正极性加工；而在用石墨电极 加工型腔的过程中，常采用负极性加工。. 从图6还可看出，在同样加工条件和加工极性情况下，采用不同的电极材料，加工速度也不相同。例如，中等脉冲宽度、负极件加工时，石墨电极的加工速度高于铜电极的加工速度。 在脉冲宽度较窄或很宽时，铜电极加工速度高于石墨电极。 此外，采用石墨电极加工的最大加工速度，比用铜电极加工 的最大加工速度的脉冲宽度要窄。. 由上所述，电极材料对电火花加工非常重要，正确选择电极
2
电规准的影响所谓电规准，是指电火花加工时选用的电 加工参数，主要有脉冲宽度ti(μs)、脉冲间 隙to(ps)及峰值电流Ip等参数。
3
. 一． 脉冲宽度对加工速度的影响脉冲宽度增加，加工速度随 之增加，因为随着脉冲宽度的增加， 单个脉冲能量增大，使加工速度提 高。但若脉冲宽度过大，加工速度 反而下降(如图1)。这是因为单个脉 冲能量虽然增大，但转换的热能有 较大部分散失在电极与工件之中， 不起蚀除作用。同时，在其它加工 条件相同时，随着脉冲能量过分增 大，蚀除产物增多，排气排屑条件 恶化，间隙消电离时间不足导致拉 弧，加工稳定性变差等。因此加工
第5章 电火花加工
第5章 电火花成型加工
1、碳素层的生成条件
（1）要有足够的温度 。
（2）要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物---碳 粒子。 （3）要有足够的时间，以便在表面上形成一定厚度的碳素 层。 （ 4）采用负极性加工，因为碳素层宜在阳极表面生成。 （5）必须在油类介质中加工。
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
5.3.1NH7145型数控电火花成型机用途和特点
主轴头
平动头
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
镀覆现象：
在具有一定离子导电的水介质中采用正极性加工时，会在 阴极表面撒还能够形成一层致密的电镀层的现象。
3、覆盖效应的优缺点：
在某种特定条件下由于覆盖层效应的作用，弥补了电极损 耗。如果处理不当，出现覆盖现象，将会使电极尺寸在加工 中超过了加工前的尺寸，反而破坏可加工精度。合理利用覆 盖层，有利于电极损耗。 电极低损耗加工、电极无损耗加工： 电极损耗 《 1％以下
1.为什么工具电极和工件之间必须保持合理的距离 （间隙）？【加工间隙、放电间隙】 若二电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质， 不能产生火花放电； 若二电极短路，则在二电极间没有脉冲能量的消 耗，也不可能实现电腐蚀加工；
两电极间的合理距离必须较小，但又不可短路；
若间隙过小（小于合理间隙），则会导致积炭， 甚至发生电弧。
一. 加工速度：
对电火花成型机：
是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。 （一般用体积）
vw=V/ t (mm3/min)
对电火花线切割机： 是指在单位时间内，工件被切面积。 (mm2/min)
一般情况下，生产厂家给出的是最大加工电流。
电火花成型加工实验报告
哈尔滨工业大学创新研修课绝缘陶瓷电火花成型加工实验研究报告指导教师：郭永丰班号：1108401姓名：胡昉学号：111084013同组人员：张瑞丁海鑫实验名称 电火花成型加工实验实验目的1、使学生了解电火花成型加工机床的一般结构和基本工作原理；2、使学生掌握电火花成型加工机床各部分的功能，及机床的操作使用方法；3、使学生掌握电火花穿孔与成型加工中各种电加工工艺参数的选择，学会电极的安装、工件的装夹及找正方法；4、使学生加深对电火花成型加工技术的原理、特点及应有范围的理解。
5、通过实验，督促学生观察电火花加工中极性效应和炭黑吸附效应等特有现象，并以此加深学生对电火花加工理论知识的理解。
实验基本原理电火花成型加工是利用工具电极和工件电极，即正、负电极之间产生脉冲性火花放电时产生的电腐蚀现象，来蚀除工件上多余的金属，以达到对工件的尺寸、形状和表面质量预定的加工要求。
如下图所示：与线切割加工所用的钼丝工具电极不同，电火花成型加工所用的工具电极是按照工件的形状及其它要求专门制造的，其材料一般为紫铜或石墨。
实验基本步骤1、实验指导教师讲解电火花成型加工实验的目的和要求，强调实验的纪律，并进行安全教育。
2、实验指导教师讲解数控电火花成型加工机床的结构、各部分的功能和操作使用方法。
脉冲电源工具电极工件电极－＋3、实验指导教师讲解并演示工具电极的安装与更换、工件装夹和找正的方法，并说明此次实验属于电火花穿孔加工实验。
4、实验指导教师讲解并演示电火花穿孔加工时对加工深度分组，并说明其意义在于将整个加工过程划分成粗加工、半精加工和精加工，以达到提高加工效率和满足加工精度的要求；加工深度分组方法时对各加工深度内电规准参数选择的依据和输入方法。
5、学生在实验指导教师的指导下，开启数控电火花成型加工机床，完成零件的穿孔加工任务。
6、在机床加工过程中，实验老师提醒学生观察电火花加工的各种现象，包括火花放电状态、工作液冲油式工作方式、工作液介质过滤方式、电极在加工过程中的回退现象、负极性加工时工具电极上的炭黑吸附现象等。
电火花加工工艺
电火花加工工艺电火花加工工艺是一种常用的金属加工技术，它通过电脉冲放电来加工金属材料，广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等领域。
本文将对电火花加工工艺进行详细介绍。
一、电火花加工的原理电火花加工是利用电脉冲放电的高能量和高温效应，使电极和工件之间产生电火花放电，通过电火花的瞬间高温和高压力作用，将工件材料局部熔化、蒸发和氧化剥离，从而实现对工件的加工和形状加工。
二、电火花加工的优势1. 可以加工高硬度和脆性材料，如模具钢、硬质合金等，具有很高的加工精度和表面质量。
2. 无需直接接触工件，避免了切削力对工件的影响，不会产生变形和应力。
3. 可以加工复杂形状的工件，如内孔、花键等。
4. 适用于小批量和中小型零件的加工，具有较高的生产效率。
三、电火花加工的工艺步骤1. 设计CAD图纸，确定加工轮廓和尺寸。
2. 选择合适的电极材料和电极形状。
3. 将工件和电极固定在加工台上，保持一定的间隙，并通过工作液冷却电极。
4. 设置加工参数，包括脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隔等。
5. 开始加工，通过电极和工件之间的电火花放电来实现材料的加工。
6. 定期检查电极磨损情况，及时更换电极，保持加工质量。
四、电火花加工的应用领域1. 模具制造：电火花加工可以加工出复杂的模具零件，如模具芯腔、模具孔等，提高模具的精度和质量。
2. 航空航天：电火花加工可以用于加工航空发动机的叶片、涡轮盘等高精度零件。
3. 汽车制造：电火花加工可以用于加工汽车发动机的气门座、缸套等零件。
4. 钣金加工：电火花加工可以用于加工钣金件的孔、开槽等。
五、电火花加工的发展趋势1. 精度提高：随着电火花加工技术的不断发展，加工精度将进一步提高，可实现亚微米级的加工精度。
2. 加工速度提高：通过优化电极材料和加工参数，将进一步提高电火花加工的加工速度，提高生产效率。
3. 自动化程度提高：引入机器人和自动化设备，实现电火花加工的自动化生产，减少人工干预，提高生产效率和一致性。
电火花加工工艺
电火花加工工艺1. 常用工件金属材料1.1 钢的名称、牌号及用途普通碳素结构钢：用于一般机器零件，常用的牌号有 A1～A7，代号 A 后的数字愈大，钢的抗拉强度愈高而塑性愈低。
优质碳素结构钢：用于较高要求的机械零件。
常用牌号有钢 10～钢 70。
钢 15（15 号钢）的平均含碳量为 0.15%，钢 40 为 0.40%，含碳量愈高，强度、硬度也愈高，但愈脆。
合金结构钢：广泛用于各种重要机械的重要零件。
常用的有 20Cr、40Cr（作齿轮、轴、杆）、18CrMnTi、38CrMoAlA（重要齿轮、渗氮零件）及 65Mn（弹簧钢）。
前边的数字 20 表示平均含碳量为 0.20%，38 表示 0.38%。
末尾的 A 表示高级优质钢。
中间的合金元素化学符号含义为：Mn 锰、Si硅、Cr 铬、W 钨、Mo 钼、Ti 钛、AL 铝、Co 钴、Ni 镍、Nb 铌、B 硼、V 钒。
碳素工具钢：因含碳量高，硬而耐磨，常用作工具、模具等。
碳素工具钢牌号前加 T 字，以此和结构钢有所区别。
牌号后的 A 表示高级优质钢。
常用的有 T7、T7A、T8、T8A (13)T13A等。
合金工具钢：牌号意义与合金结构钢相同，只是前面含碳量的数字是以 0.10%为单位（含碳量较高）。
例如 9CrSi 中平均含碳量为 0.90%。
常用作模具的有 CrWMn、Cr12MoV（作冷冲模用）、5CrMnMo（作热压模用）。
1.2 铸铁的名称、牌号及用途灰口铸铁：牌号中以灰、铁二字的汉语拼音第一字母为首，后面第一组数字为最低抗拉强度，第二组数字为最低抗弯强度。
常用的有 HT10-26，HT15-33，HT20-40，HT30-54，HT40-68 等，用以铸造盖、轮、架、箱体等。
球墨铸铁：比灰口铸铁强度高而脆性小，常用的牌号有 QT45-0，QT50-1.5，QT60-2 等。
第一组数字为最低抗拉强度，最后的数字为最低延伸率%。
可锻铸铁：强度和韧性更高，有 KT30-6，KT35-10 等，牌号意义同上。
电火花成型加工的基本原理
电火花成型加工的基本原理1. 电火花成型加工的定义电火花成型加工是一种精密加工方法，是利用高频脉冲放电的原理，在工作液中沉浸的电极与工件之间产生电火花放电，使工件上的金属被腐蚀溶解，以达到加工目的的方法。
2. 电火花成型加工的基本原理电火花成型加工的核心原理是电脉冲放电加工。
它是一种以工作液作介质，利用高压电脉冲将内部电荷储能器的电能快速放电到工件表面，并在电极与工件之间形成极端高温和强烈的电场状态，从而瞬间腐蚀溶解金属，实现对工件进行加工的高精度加工方法。
电火花成型加工所用的放电脉冲能量很小，一般在10～300微焦耳之间，但是放电脉冲几乎都在1微秒以下，放电电流很大，可以达到1～10安培。
由于精度高、能广加工各种形状的工件，被广泛应用于精密的制造技术领域。
3. 电火花成型加工的特点1. 高精度。
由于无接触加工、高频脉冲放电，因此加工精度高，可以达到微米级别。
2. 零件形状复杂。
电火花加工可以加工硬质、脆性、导电性差、复杂形状的基础材料。
3. 精度稳定性高。
相对于传统机械加工，电火花加工不会受到工件摆动、温度波动对加工精度的影响。
4. 周边影响小。
由于电火花加工是在液体中进行的，因此在加工过程中不会产生静电火花，没有机械加工过程产生的切削力和切燃烧的返回力，对周边环境影响较小。
5. 操作简便。
工作过程中的操作简单、可操作性强，不需要过多的操作技能。
4. 电火花成型加工的应用电火花成型加工在机械制造、电子工业、汽车制造、光学仪器制造、航天航空制造等领域都得到了广泛的应用。
对于精密零部件和大型件加工具有极高的效率和精度，尤其是各种复杂的形状和结构的零件，更是几乎成为必须的加工手段之一。
通过电火花成型加工，可以制造出高精度、复杂地形、高质量的模具、模型、模板、刀模等各类零部件；也可以加工各种硬度、脆性材料的复杂形状，并且可以实现加工工艺难以完成的精密加工任务。
因此，电火花成型加工已经成为先进制造产业中必不可少的一种加工手段。
电火花加工工艺及实例
精密零件的电火花加工
总结词
高精度、高表面质量、高稳定性
详细描述
电火花加工在精密零件加工中具有高精度、高表面质量和高度稳定性的特点。通过精确控制加工参数 和操作方法，可以制造出具有高精度和高表面质量的精密零件，满足各种高精度和高性能产品的需求 。
开发新的电火花加工电源和工具电极材料
高频脉冲电源
01
开发高频脉冲电源，提高加工速度和稳定性。
智能电源
02
开发智能电源，根据加工需求自动调整参数，提高加工效率和
精度。
新材料电极
03
研究新型电极材料，如陶瓷、金刚石等，提高电极的硬度和耐
磨性。
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THANKS
多轴联动加工技术
采用多轴联动加工中心， 实现多轴同时控制，提高 加工速度和效率。
高效排屑技术
优化排屑系统，减少加工 过程中的排屑时间，提高 加工效率。
提高加工精度
高精度电极材料
采用高精度电极材料，如石墨、铜合金等，提高 电极的精度和稳定性。
精密定位技术
采用高精度定位系统，如光栅尺、激光干涉仪等 ，提高加工位置的精度和稳定性。
电火花加工工作液的选择与使用
工作液种类
电火花加工工作液主要有煤油、 机油、酒精等，选择合适的工作 液可以提高加工效率、减小电极
损耗和防止工件腐蚀。
工作液浓度
工作液的浓度对加工性能有很大 影响，浓度过高或过低都会影响 加工效果，应根据加工要求调整
工作液的浓度。
工作液循环
工作液的循环可以带走加工过程 中产生的热量和切削屑，保持加 工区域的清洁，提高加工精度和
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课时授课教案
/ 学年第期
课程名称：数控加工工艺
授课班级：
授课时间：第周星期第节
课题：电火花成形加工工艺
教学目的：掌握电火花穿孔和电火花型腔加工的工艺方法、了解电极材料的选用，电规准、电极的装夹和校正。
重点、难点：火花成形加工原理
使用教具：课件
课后作业： 1
课后记录：
年月日
5.电火花成形加工工艺
1）电火花冷冲模穿孔加工工艺方法
(1）直接法直接法是用加长的钢凸模作电极加工凹模的型孔，加工后将凸模上的损耗部分去除。
凸、凹模的配合间隙靠控制脉冲放电间隙来保证。
(2）混合法凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。
当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时的间隙要求。
2）电火花型腔加工工艺方法
(1）单电极加工方法单电极加工法是指用一个电极加工出所需型腔。
用于下列几种情况：
①用于加工形状简单、精度要求不高的型腔，加工经过预加工的型腔。
②用机床摇动加工型腔。
首先采用低损耗、高生产率的粗规准进行加工，然后利用摇动按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准、加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧面放电间隙差和表面微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光，完成整个型腔模的加工。
(2）多电极加工法多电极加工法是用多个电极，依次更换加工同一个型腔。
每个电极都要对型腔的整个被加工表面进行加工。
用多电极加工法加工的型腔精度高，尤其适用于加工尖角、窄缝多的型腔。
(3）分解电极法分解电极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。
3）电极材料
(1)常用电极材料的种类和性能见表。
(2）电极材料的选用
①电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。
②型腔加工常用电极材料主要是石墨和紫铜。
紫铜组织致密，适用于形状复杂轮廓清晰、精度要求较高模具。
石墨电极容易成形，密度小，宜作大、中型电极。
4）电规准的选择与转换
(1)什么是电规准？电火花加工中所选用的一组电脉冲参数称为电规准。
(2)电规准的选择
在生产中主要通过工艺试验确定电规准。
通常要用几个规准才能完成凹模型孔加工的全过程。
电规准分为粗、中、精三种。
从—个规准调整到另一个规准称为电规准的转换。
①粗规准主要用于粗加工。
对它的要求是生产率高，工具电极损耗小。
被加工表面的粗糙度R
a ＞12．5µm。
采用较大的电流峰值，较长的脉冲宽度(t
i
＝20～60µs)。
②中规准是粗、精加工间过度性加工所采用的电规准，
③精规准用来进行精加工，要求在保证冲模各项技术要求（如配合间隙、表面粗糙度和刃口斜度）的前提下尽可能提高生产率。
小的电流峰值、高频率
和短的脉冲宽度(t
i ＝2～6µs)。
被加工表面粗糙度可达R
a
=1.6～0.8µm。
5）电极的装夹与校正
在电火花加工中，机床主轴进给方向都应该垂直于工作台。
因此工具电极的工艺基准必须平行于机床主轴头的垂直坐标。
即工具电极的装夹与校正必须保证工具电极进给加工方向垂直于工作台平面。
(1)工具电极的装夹
由于在实际加工中碰到的电极形状各不相同，加工要求也不一样。
常用的电极夹具有如图几种。
(2)工具电极的校正
工具电极的校正方式有自然校正和人工校正两种:
①自然校正就是利用电极在电极柄和机床主轴上的正确定位来保证电极与机床的正确关系；
②人工校正一般以工作台面x、y水平方向为基准，用百分表、千分表、块规或角尺在电极横、纵(即x、y方向)两个方向作垂直校正和水平校正，保证电极轴线与主轴进给轴线一致，保证电极工艺基准与工作台面x、y基准平行。
6）课堂讨论已知零件是电机风叶塑料模，电火花加工如图电机风叶塑料模型腔，已知材料为45号钢，型腔表面粗糙度Ra＝2.5μm，讨论以下问题：
●分析零件图；
●选择电极的材料；
●选择加工方式；
●加工中应注意的其它问题。