电火花加工工艺

电火花加工工艺
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。

1.3 有色金属及其合金

铜及铜合金:纯铜又称紫铜,有良好的导电性和导热性、耐腐蚀性和塑性。电火花加工中广泛作为电极材料,加工稳定而电极损耗小。牌号有 T1~T4(数字愈小愈纯)。铜合金主要有黄铜(含锌),常用牌号有 H59、H62、H80 等。黄铜电极加工时特别稳定,但电极损耗很大。

铝及铝合金:纯铝的牌号有 L1~L6(数字愈小愈纯)。铝合金主要为硬铝,牌号有 LY11~LY13,用作板材、型材、线材等。

1.4 粉末冶金材料

最常用的是硬质合金,具有极高的硬度和耐磨性,广泛用作工具及模具。由于其成分不同而分为钨钴类和钨钛类两大类硬质合金。

钨钴类硬质合金:用 YG 表示,如 YG6 代表含钴量为 6.0%,含碳化钨为 94%的硬质合金,硬度极高而脆,不耐冲击,主要用于切削加工钢的刃具和量具。

钨钴钛类硬质合金:用 YT 表示,除含碳化钨和钴外,还加入碳化钛以增加韧性。例如 YT15代表含碳化钛 15%的钨钴钛硬质合金,可用于制造模具。

2. 常用电极材料

电极材料必须是导电性良好,损耗小,造型容易,并具有加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等特点。常用电极材料有紫铜、石墨、黄铜、铜钨合金和钢、铸铁等。

紫铜电极:它质地细密,加工稳定性好,相对电极损耗较低小,适应性广,尤其适用于制造精密花纹模的电极,其缺点为精车、精磨等机械加工困难。

石墨电极:特别适用于大脉宽大电流型腔加工中,电极损耗可做到小于 0.5%,抗高温,变形小,制造容易,重量轻。缺点:容易脱落、掉渣,加工表面粗糙度较差,精加工时易拉弧。

黄铜电极:黄铜电极最适宜中小规准情况下加工,稳定性好,制造也较容易,但缺点是电极的损耗率较一般电极都大,不容易使被加工件一次成形,所以一般只用在简单的模具加工、通孔加工、取断丝锥等。

铸铁电极:目前较少应用的一种材料,主要特点:制造容易、价格低廉、材料来源丰富,放电加工稳定性也较好,特别适用于复合式脉冲电源加工,电极损耗一般达 20%以下,对加工冷冲模最适合。

钢电极:钢电极在我国应用比较多,它和铸铁电极相比,加工稳定性差,效率也较低,但它可把电极和冲头合为一体,只要一次成形,可缩短电极与冲头的制造工时。电极损耗与铸铁相似,适合“钢打钢”冷冲模加工。

铜钨合金与银钨合金电极:由于含钨量较高,所以在加工中电极损耗小,机械加工成形也较容易,特别适用于工具钢、硬质合金等模具加工及特殊异形孔、槽的加工。加工稳定,在放电加工中是一种性能较好的材料。缺点:价格较贵,尤其是银钨合金电极。

3. 热处理基本知识

任何金属材料,无论是黑色金属还是有色金属,一般都可以进行热处理,使金属材料内部金相结构和晶粒粗细发生变化,从而获得所需的机械性能,例如改变强度、硬度、塑性、韧性等。其中钢的热处理用得最为广泛,铸铁次之。常用的热处理方法有:退火、回火、正火、淬火和调质等。具体应用如下述。

3.1 退火

将钢件加热到临界温度以上 30~50℃(一般加热到 750~800℃),保温一段时间在炉中缓慢冷却。用于含碳量较高的铸件和冷轧坯件以及一些硬度较高的合金钢。其目的是:降低硬度,改善加工性能;增加塑性和韧性;消除内应力,防止零件加工变形;细化晶粒,均匀组织,

为保证其他热处理的质量做好准备。

3.2 正火

钢加热到临界温度以上 30~50℃左右,保温一段时间,在空气中冷却。正火实质是一种特殊形式的退火,其区别在于冷却速度较退火快。用于低碳、中碳及渗碳钢件。其目的是得到均匀、细密的结构组织,增加强度与韧性,改善加工性能,为保证其他热处理的质量做好准备。

3.2 淬火

钢件加热到临界温度以上 30~50℃,保温一段时间,在水、盐水或油中急速冷却。用于中等含碳量以上的各种钢材。其目的是提高中碳钢的硬度、强度和耐磨性。为提高中碳钢的机械性能做好内容结构组织的准备。

3.3 表面淬火

将工件表面迅速加热到淬火温度,然后用水或油使其急速冷却。根据加热方式的不同,分为高频淬火和火焰淬火两种。用于中等含碳量以上的各种钢材,其目的是使零件表层获得高的硬度和耐磨性,而内部仍保持原有的强度和韧性。

3.5 回火

将淬硬钢件加热到临界温度以下,保温一段时间,在空气或油中冷却。根据不同要求,加热温度也不同。其目的是消除淬火时产生的内应力及由此所产生的脆性,提高零件的塑性和韧性,得到各种要求的机械性能,稳定组织,稳定尺寸。

3.6 调质

淬火后再经高温(500~600℃)回火。用于各种中碳钢的毛坯或粗加工后的制件。其目的是在塑性、韧性和强度方面能获得较好的综合机械性能。

4. 模具方面的知识

模具是利用压力变形来制做到具有一定形状和尺寸的制品的工具。在各种材料加工行业中广泛使用着各种模具。根据有关资料统计,汽车、拖拉机、电器、仪表及计算机等工业,有 60~80%的产品是靠模具冲制或压制而成的。显而易见,模具的制造能力与水平是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

4.1 冲裁模的分类

冲裁模的形式很多,主要根据以下三个特征分类:

1) 按工序的性质分类,有冲孔模,落料模、切边模、切断模、剖切模、切口模、整修模等。

2) 按工序的组合分类,有单工序模和多工序模。单工序模又称简单模,指在冲床的一次行程中,只完成冲裁中的一个工序,例如冲孔模,落料模。多工序模又分复合模和跳步模(又

称连续模级进模)。复合模指在冲床的一次行程内,在模具的同一位置上完成两个以上的冲压工序。且每个工序都在同一制件上,如落料冲孔复合模。跳步模是按照一定顺序,在冲床的一次行程内,在模具的不同位置上完成两个以上的冲压工序。因此对制件来说,要经过几个工步,也就是说要经过冲床的几个行程才能冲成。例如落料冲孔跳步模,就需经冲孔和落料两次行程。

3) 按模具的结构分类,如按上下模间的导向形式分无导向(敞开式)和有导向(导板、导柱、导筒)冲模。按挡料或送料形式分类,有固定挡料钉,活动挡料销,导头和侧刃定距的冲模。冲裁模的分类如按凸凹模选用材料不同,又可分为硬质合金冲模、钢结硬质合金冲模,钢皮冲模,橡皮冲模等,还有根据凹模的厚薄而著称的薄板冲模等。

4.2 冲压模的分类

压弯模:压弯是使板料、棒料等产生弯曲变形的一种加工方法。压弯模的结构与一般冲裁模结构相似,分上模部分和下模部分,它由凸凹模定位、卸件、导向及紧固零件等组成。但是压弯模有它自己的特点,如凸凹模,除一般动作外,有时还需要摆动、转动等动作。设计压弯模时,应考虑到制造及修理中能消除回弹的可能性,并能防止压弯件的偏移,尽量减少压弯件的拉长,变薄等现象。

引伸模:引伸是将板料冲压成各种简单立体形状的一种加工方法。引伸模的结构一般比较简单,根据使用的冲床不同,可分为单动冲床引伸模和双动冲床引伸模;根据引伸工序复合情况,又可分为落料引伸模和落料引伸冲孔模等。

冷挤压模:冷挤压是对金属制件进行少无切削的压力加工方法之一。金属的冷挤压是指在常温条件下,将冷态的金属毛坯放在冷挤压模具的模腔中,利用压力机的往复运动和压力作用,使金属毛坯产生塑性变化,从而获得所需的形状尺寸及具有一定机械性能的挤压件。

冷挤压模具按工艺性质分类有正挤压模、反挤压模、复合挤压模、镦挤复合模等。

按导向装置分类,可分为无导向挤压模和导向挤压模。导向挤压模又可分为导柱导套导向冷挤压模,导板导向冷挤模和导口导向冷挤模等。按生产的性质分为专用冷挤模和通用的冷挤模。

成形模:当冲裁弯曲、引伸等方法不能满足制件形状尺寸要求时,可以采用成形的方法对制件进行加工。所谓成形就是利用各种局部变形(翻边或起伏、缩口、胀形、矫形和旋压等)来改变毛坯形状、尺寸的一种冲压方法。

4.3型腔模的分类

型腔模的种类是很多的,按压制的材料可分为:塑料模、金属压铸模、陶土模、橡胶模、玻璃模及粉末冶金模等。下面以塑料成形为例,简单介绍型腔模的情况。

4.3.1 按塑料的成形方法分类

1) 压胶法(又称压制法):是热固性塑料的主要成形方法之一。在成形前,根据压制工艺条件,需把模具加热到成形温度,然后将压塑粉或预压料团加入金属压胶模内,使其软化,

并在压力作用下,使模具闭合,并使塑料流动而充满型腔,同时发生物理、化学变化而固化定形,脱模后得塑件。压胶法成形的特点:

塑料容易成形,使用较方便。

成形纤维状塑件时,热固直压成形的,纤维不容易碎断,故塑件强度较高。

无浇口痕迹,塑件修整容易,外形美观,但成形纤维状塑料时,塑件毛边较厚,塑件修整较为困难。

不能成形外形复杂、壁厚相差较大的塑件。

塑件尺寸,特别是厚度尺寸不易保证精度。

成形周期长。

2) 挤胶法(又称挤塑法、压塑法):闭模后将塑料放入加断腔,在压力和成形温度的作用下,使塑料变成半熔融状态,通过模具的浇注系统,以高速挤入型腔,并经一定时间的保压保温,塑料完全固化,然后开模取出塑件。

挤胶法成形的特点:

可成形带有复杂且细薄而需两端定位金属嵌件的塑件。

可成形深孔及复杂形状的塑件。

塑料在热与压力下,通过模具浇注系统,加热迅速而均匀,保证硬化时间较短。

塑件尺寸精度容易保证,分型面飞边薄。

对流动性小于 80mm 的塑料挤胶较为困难。

成形压力比压胶法大。

耗用塑料须增加(浇注部分)。

3)注射法:将粒状或粉状塑料在注射机料筒内受热熔化到流动状态,然后用很高压力和较差

快的速度,通过一个狭小的喷嘴和模具的浇注系统,充满整个型腔,经过一定时间的定形,开启模具,即可从模具中取出塑件。

注射成形的特点:

成形周期短,容易实现。

塑件尺寸精度容易保证。

模具通常设计成固定式,塑件金属嵌件较多时,嵌件的安装就较困难。

4.3.2 塑料模具按成形方式分类

可分为:热固性塑料压胶模、热固性塑料挤胶模、热固性塑料注射模及热塑性塑料注射模。

热固性塑料压胶模按加工料腔的形式又可分为:

(a)敞开式压胶模,即型腔就是加料腔;

(b)半封闭式压胶模,即加料腔的截面;

(c)封闭式压胶模即加料腔本身就是型腔的延续部分,成形压力通过上模完全传到被压制的塑料件上。

按结构形式可分为:

(a)移动式压胶模,

(b)固定式压胶模。

5. 影响电加工质量的因素

影响加工质量的原因是多方面的,大致与电极材料的选择、电极制造、电极装夹找正、加工规准的选择、操作工艺是否恰当等有关。要防止产生废品,应注意下列各点。

5.1 正确选择电极材料

在型腔加工中,石墨是常用的电极材料,但由于石墨的品种很多,不是所有的石墨材料都可作为电加工的电极材料,应该使用电加工专用的高强度、高密度、高纯度的特种石墨。紫铜电极常用于精密的中、小型型腔加工。在使用铸造或锻造制造的紫铜坯料做电极时,材质的疏松、夹层或砂眼,会使电极表面本身有缺陷、粗糙和损耗不均匀,使加工表面不理想。

5.2 制造电极时正确控制电极的缩放尺寸

制造电极是电火花加工的第一步,根据图纸要求,缩放电极尺寸是顺利完成加工的关键。缩放的尺寸要根据所决定的放电间隙再加上一定的比例常数而定。一般宁肯取理论间隙的正差,即电极的标称尺寸要偏“小”一些,也就是“宁小勿大”。若放电间隙留小了,电极做“大”了,使实际的加工尺寸超差,则造成不可修废品。如电极略微偏“小”,在尺寸上留有调整的余地,经过平动调节或稍加配研,可最终保证图纸的尺寸要求。在型孔加工中无论是制造阶梯电极,还是用直接加工电极,由于最终要控制凸凹模具的配合间隙,因此对电极缩放尺寸的要求是十分严格的,一般应控制在±0.01mm。

5.3 把好电极装夹和工件找正的第一关

在校正完水平与垂直,最后紧固时,往往会使电极发生错位、移动,加工时造成废品。因此,紧固后还要不厌其烦地再找正检查一下,甚至在加工开始进行了少量进给后,还需要停机再

查看一下是否正确无误。因为电火花加工开始阶段是很重要的一个环节,也是需要操作者最精心的时候。

由于电极装夹不紧,在加工中松动,或找正误差过大,是造成废品的一个原因。电极或辅助夹具的微小松动,会给加工深度带来误差。有时在多次重复加工中,加工条件相同,但深度误差分散性很大,往往也是电极松动造成的。加工过程中夹具发热,也会使电极松动。对于一些小型单电极,只用一个螺栓与电极连接固定,则更容易发生松动,特别是石墨电极采用这种夹固方法是非常不可靠的。

在进行型孔加工中,一般为了减少加工量,都进行预铣或预钻。加工留量越小,越有利于提高加工速度,但也会给找正带来困难,造成废品的潜在危险也越大,多型孔同时加工的场合更是如此,由于预铣、预钻孔的尺寸不够均匀一致,往往多数孔已经找正,而有一二个孔略偏。如果观察粗略,就有可能加工后个别型孔留有“黑皮”而造成废品。因此在加工初始阶段,一定要停机查核,确实无误后再继续加工。

5.4 要正确选用加工规准,了解脉冲电源的工艺规律

了解和掌握脉宽、脉间、电流、电压、极性等一组电规准对应产生的电极损耗、加工速度、放电间隙、表面粗糙度以及锥度等工艺效果,是避免产生废品、达到加工要求的关键。不控制电极损耗就不能加工出好的型腔,控制不好粗糙度和放电间隙,就不能确定最佳平动量,修光型腔侧壁。控制不准放电间隙和粗糙度就加工不出好的型孔。常常有人埋怨电源的电极损耗异乎寻常的大,这往往是由于极性接反了,或者是用高频、窄脉宽进行型腔的粗加工。

5.5 防止由于脉冲电源中电气元件的影响而造成废品

脉冲电源在维修中由于更换了元器件,使脉冲参数发生改变,也会使加工达不到人们预期的效果。或由于电源中元器件损坏、击穿,引起拉弧放电,也是造成工件严重破坏的原因。

5.6 注意实际进给深度由于电极损耗引起的误差

在进行尺寸加工时,由于电极长度相对损耗会使加工深度产生误差。而由于规准变化的不同,误差也会很不一致,往往使实际加工深度小于图纸要求。因此一定要在加工程序中,计算、补偿上电极损耗量,或者在半精加工阶段停机进行尺寸复核,并及时补偿由于电极损耗造成的误差,然后再转换成最后的精加工。

5.7 正确控制平动量

型腔或型孔的侧壁修光要靠平动,既要达到一定粗糙度的要求,又要达到尺寸要求,需要认真确定逐级转换规准时的平动量。否则有可能还没达到修光要求,而尺寸已经到限,或者已经修光但还没有达到尺寸要求。因此,应在完成总平动量 75%的半精加工段复核尺寸,之后再继续进行精加工。

5.8 防止型腔在精加工时产生波纹和黑斑

在型腔加工的底部及弯角处,易出现细线或鱼鳞状凸起,称为波纹。产生的原因有以下几方面:

电极损耗的影响:电极材料质量差,方向性不对,电参数选择不当,造成粗加工后表面不规则点状剥落(石墨电极)和网状剥落(紫铜电极)。在平动侧面修光后反映在型腔表面上就是“波纹”。

冲油和排屑的影响:冲油孔开得不合理,“波纹”就严重;另外排屑不良,蚀除物堆积在底部转角处,也助长了“波纹”的产生。减少和消除的方法:

采用较好的石墨电极,粗加工开始时用小电流密度,以改善电极表面质量。

采用中精加工低损耗的脉冲电源及电参数。

合理开设冲油孔,采用适当抬刀措施。

采用单电极一修正电极工艺,即粗加工后修正电极,再用平动精加工修正,或采用多电极工艺。

精加工留在型腔表面的黑斑常常给最后的加工带来麻烦。仔细观察这部分的表面不平度较周围其他部分要差。这种黑斑常常是由于在精加工时脉冲能量小,使积留在间隙中的蚀除物不能及时排出所致。因此,在最后精加工时要注意控制主轴进行灵敏的“抬刀”,不使炭黑滞留而产生黑斑。

5.8 注意装夹在一起的大小电极在放电间隙上的差异(此处主要指侧面间隙)

原则上放电间隙应不受电极大小的影响,但在实际加工中,大电极的加工间隙小,而小电极加工间隙反而偏大,一般认为:

大小电极组装精度可能不一样,小电极垂直精度不易装得象大电极那样高,使其投影面积增大,造成穿孔加工放电间隙扩大。

小电极在穿孔加工过程中容易产生侧向振动,造成放电间隙扩大。

由于穿孔进给速度受大电极的限制,使小电极二次放电机会增多,致使其放电间隙扩大。

5.9 防止硬质合金产生裂纹

由于硬质合金是粉末冶金材料,它的导热率低。过大的脉冲能量和长时间持续的电流作用,都会使加工表面产生严重的网状裂纹。因此,为了提高粗加工的速度而采用宽脉宽、大电流加工是不可取的。一般宜采用窄脉宽(50μs 以下)高峰值电流,短促的瞬时高温使加工表面热影响层较浅,避免裂纹发生。

5.10 防止在型孔加工中产生“放炮”

在加工过程中产生的气体,集聚在电极下端或油杯内部,当气体受到电火花引燃时,就会象“放炮”一样冲破阻力而排出,这时很容易使电极与凹模错位,影响加工质量,甚至报废。这种情况在抽油加工时更易发生。因此,在使用油杯进行型孔加工时,要特别注意排气,适当抬刀或者在油杯顶部周围开出气槽、排气孔,以利排出积聚的气体。

5.11 注意热变形引起的电极与工件位移

在使用薄型的紫铜电极时,加工中要注意由于电极受热变形而使加工的型腔产生异常。

另外值得注意的是停机后,由于人为的因素,使电极与工件发生位移。在开机时,又没注意电极与工件的相对位置,常常会使接近加工好的工件报废。

5.12 注意主轴刚性和工作液对放电间隙的影响

电火花加工的蚀除物从间隙排出的过程中,常常在电极与工件间引起电极与加工面的二次放电。二次放电的结果使已加工过的表面再次电蚀,在凹模的上口电极进口处,二次放电机会就更多一些,这样就形成了锥度。电火花加工的锥度一般在 4′~ 6′之间。二次放电越多,锥度越大。为了减小锥度,首先要保持主轴头的稳定性,避免电极不必要的反复提升。调节好冲、抽油压力,选择好适当的电参数,使主轴伺服处于最佳状态,既不过于灵敏,也不迟钝,都可减少锥度。在加工深孔中为了减少二次放电造成锥度超差,常采用抽油加工或短电极的办法。

5.13 要密切注视和防止电弧烧伤

加工过程中局部电蚀物密度过高,排屑不良,放电通道、放电点不能正常转移,将使工具工件局部放电点温度升高,产生积炭结焦,引起恶性循环,使放电点更加固定集中,转化为稳定电弧,使工具工件表面积炭烧伤。

防止办法是增大脉间及加大冲油,增加抬刀频率和幅度,改善排屑条件。发现加工状态不稳定时就采取措施,防止转变成稳定电弧。

电极制造工艺

石墨在加工前应在油里浸透好,以便在机械加工时,石墨屑不易飞扬,清角线和棱角线不易剥落。石墨和紫铜电极采用一般的机械加工(车、铣、刨、磨等),最后钳工修正成形。

紫铜电极还可采用线切割加工。一般对于形状比较简单的型腔,多数采用单电极成形工艺,即采用一个电极,借助平动扩大间隙,达到修光型腔的目的。所谓单电极,可以是独块电极,也可以是镶拼电极,这由电极加工工艺而定。对于大中型及型腔复杂的模具,可以采用多电极加工,各个电极可以是独块的,也可以是镶拼的,视具体情况而定。

使用低损耗电源还可以把型腔的整体加工改为型腔的局部加工。

考虑到经济效益,在能够采用机械加工的地方尽量用机械加工,对复杂型腔,四周清角、底部圆弧及窄槽等无法用机械加工的地方,则采用局部加工。此外也可采用整体加工和局部加工相结合的方法,即先用石墨电板加工出大致的形状,然后再用紫铜电极进行局部加工。上述方法均取得很好的效果。

选择不同的电极材料,把整体加工分解为局部加工

过去型腔电加工绝大多数采用石墨电极,极少采用紫铜电极。那是因为过去型腔模电火花加工绝大多数采用整体加工方式,而且那时虽然也有晶体管和可控硅脉冲电源,但是电极损耗较大,尤其在精规准时,损耗可达 25~30%,不适宜作局部加工。而且大块石墨容易找到,容易制作,并且份量轻,可磨削,易加工,因而被大量采用。而铜电极,由于大块紫铜难找,磨削困难,再加上电极损耗后,钳工修正困难,因此大大限制了紫铜电极的使用。随着低损耗电源问世以来,型腔电加工工艺也随之由整体加工逐渐转为局部加工,不再需要大块电极,因此,紫铜电极应运而生。局部加工的电极不需要很大,但是几何形状较复杂,尺寸精度要求高,因此,人们采用紫铜作为局部加工的电极。

线切割和电火花加工配套应用中精加工低损耗电源输出功率较小,生产率略低,加工模具的双面间隙在 0.1~0.25mm 左右。目前人们还是采用平动方法,扩大间隙来达到修光型腔的目的,但是平动方法也有它的不足之处,仿形精度受到一定影响,四周会产生圆角,底部产生平台,因此平动量不宜太大,一般为 0.1~0.3mm。因而确定了电极的缩放量为 0.1~0.3mm。根据型腔模具设计原则,电极尺寸的缩放按几何方法计算,因此在电极设计时只要在技术要求上写明电极的缩放量即可。目前国内的线切割机床都有间隙补偿装置。线切割机床可利用间隙补偿装置自行切割电极。

如果采取线切割与电火花加工配合应用,可简化电极设计,保证电极质量,提高工效,缩短制造周期。在电火花加工型腔模具工艺中,除了利用低损耗电源扩大电加工应用范围及线切割与电加工配合应用外,还有许多方法可以提高型腔模的精度,采用 X、Y、Z、U、C 五轴数控联动(X 水平方向,Y 水平方向,Z 垂直方向,主轴转动 U,主轴分度运动 C),采用自动交换电极的电火花加工中心,只要事先调整好电极和编好相应的程序,便能自动加工复杂模具。

电火花加工原理和特点

电火花加工原理和特点 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加 工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。 1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50年代初,改进为电阻-电感-电容等回路。同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗降低。 随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代中期,出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的可调范围。 到70年代,出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面,从最初简单地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到利用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。 紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。 工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属的蚀除量,甚至接近于无损耗。 工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。

电火花加工技术概述

《先进制造技术》课程学习报告 题目:电火花加工技术概述 专业:机械类 姓名:喻娇艳 年级:2013级 班级:机械类 1306 班 学号:201303164193 武汉科技大学机械自动化学院 2016年 6月 10日

电火花加工技术概述 喻娇艳 (武汉科技大学机械自动化学院, 湖北 ,武汉) (13 级机械类专业,学号 201303164193 ) 摘要:电火花加工( Electrospark Machining )在日本和欧美又称为放电加工( Electrical Discharge Machining, 简称EDM) ,是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺,本文从电火花加工的 研究现状、基本原理、发展前景等三方面加以论述关键词:电火花加工的研究现状基本原理 . 发展前景 Summarize of Electrospark Machining Technique YU Jiao-yan (College of Machinery and Automation, WuHan University of Science and Technology, HuBei WuHan 430074) Abstract : Electrospark Machining Technique is also called Electrical Discharge Machining(EDM) in Japan and Occident,it ’s a new technology of machining using electrical and heat energy directly.This article discusses it in addition in three aspects including it ’s research status,fundamental principle,future prospects,etc. Keywords: Research status;Fundamental principle; Future prospects 1、前言 从前苏联科学院拉扎连柯夫妇在1943 年研制出世界上第一台实用化电火花加工装置以 来,电火花加工已有 70 多年的历史 ,发展速度是惊人的 ,目前已广泛应用于机械、宇航、航空、电子、电机、仪器仪表、汽车、轻工等行业,它不仅是一种有效的机械加工手段,而且已经成为在某些场合不可替代的加工方法.例如 ,在解决难、硬材料及复杂零件的加工问题时,应用电火花加工技术十分有效 . 据统计 ,目前电火花加工机床的市场占有率已占世界机床市场的6%以上 .而且随着科学技术的不断发展 ,现代制造技术极其相关技术为电火花技术的发展提供了良好机遇.柔性制造、人工智能技术、网络技术、敏捷制造、虚拟制造和绿色制造等现代制造技术正逐渐渗透到电 火花加工技术中来 ,给电火花加工技术的发展带来了新的生机.近年来 ,国内外很多研究机构对电火花加工技术进行了大量的研究,并且在许多方面取得了显著进展[1-5]. 2、电火花加工技术的研究现状 经过60 多年的发展,电火花加工技术已日趋完善.2011年第十二届中国国际展览会 上 ,40余家国内外特种设备生产商携机参展.在高速铣削技术日趋成熟且飞速发展的今天,包

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。 1.3 有色金属及其合金 铜及铜合金:纯铜又称紫铜,有良好的导电性和导热性、耐腐蚀性和塑性。电火花加工中广泛作为电极材料,加工稳定而电极损耗小。牌号有 T1~T4(数字愈小愈纯)。铜合金主要有黄铜(含锌),常用牌号有 H59、H62、H80 等。黄铜电极加工时特别稳定,但电极损耗很大。 铝及铝合金:纯铝的牌号有 L1~L6(数字愈小愈纯)。铝合金主要为硬铝,牌号有 LY11~LY13,用作板材、型材、线材等。 1.4 粉末冶金材料 最常用的是硬质合金,具有极高的硬度和耐磨性,广泛用作工具及模具。由于其成分不同而分为钨钴类和钨钛类两大类硬质合金。

第三章 电火花加工工艺规律3

第三章 电火花加工工艺规律 3.1 电火花加工的常用术语 电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下: 1.工具电极 电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一,故称为工具电极,有时简称电极。由于电极的材料常常是铜,因此又称为铜公(如图3-1所示)。 图3-1 电火花加工示意图2.放电间隙 放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离,它的大小一般在0.01~0.5 mm 之间,粗加工时间隙较大,精加工时则较小。 3.脉冲宽度ti(μs) 脉冲宽度简称脉宽(也常用ON 、TON 等符号表示),是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间(如图3-2所示)。为了防止电弧烧伤,电火花加工只能用断断续续的脉冲电压波。一般来说,粗加工时可用较大的脉宽,精加工时只能用较小的脉宽。 图3-2 脉 冲参数与脉冲电压、电流波形4.脉冲间隔to(μs)) 脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF 、TOFF 表示),它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。间隔时间过短,放电间隙来不及消电离和恢复绝缘,容易产生电弧放电,烧伤电极和工件;脉间选得过长,将降低加工生产率。加工面积、加工深度较大时,脉间也应稍大。 5.放电时间(电流脉宽)te(μ s) 21—工具电极;2—工件; 3—脉冲电源;4—伺服进给系统

放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间,即电流脉宽,它比电压脉宽稍小,二者相差一个击穿延时td 。ti 和te 对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响,但实际起作用的是电流脉宽te 。 6.击穿延时t d (μs) 从间隙两端加上脉冲电压后,一般均要经过一小段延续时间t d ,工作液介质才能被击穿放电,这一小段时间t d 称为击穿延时(见图3-2)。击穿延时t d 与平均放电间隙的大小有关,工具欠进给时,平均放电间隙变大,平均击穿延时t d 就大;反之,工具过进给时,放电间隙变小,t d 也就小。 7.脉冲周期t P (μs) 一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为脉冲周期,显然t P =t i +t o (见图3-2)。 8.脉冲频率f P (Hz) 脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲个数。显然,它与脉冲周期t P 互为倒数,即 9.有效脉冲频率f e (HZ) 有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上发生有效放电的次数,又称工作脉冲频率。 10.脉冲利用率λ 脉冲利用率λ是有效脉冲频率f e 与脉冲频率f p 之比,又称频率比,即亦即单位时间内 有效火花脉冲个数与该单位时间内的总脉冲个数之比。 11.脉宽系数τ 脉宽系数是脉冲宽度t i 与脉冲周期t p 之比,其计算公式为 12.占空比ψ 占空比是脉冲宽度t i 与脉冲间隔t o 之比,ψ=t i /t o 。粗加工时占空比一般较大,精加工时占空比应较小, 否则放电间隙来不及消电离恢复绝缘,容易引起电弧放电。 13.开路电压或峰值电压(V) 开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td 时间内电极间的最高电压(见图3-2)。一般晶体管方波脉冲电源的峰值电压=60~80 V ,高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为175~300 V 。峰值电压高时,放电间隙大,生产率高,但成形复制精度较差。 14.火花维持电压 火花维持电压是每次火花击穿后,在放电间隙上火花放电时的维持电压,一般在25 V 左右,但它实际是一个高频振荡的电压(见图3-2)。 15.加工电压或间隙平均电压U(V) 加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放电间隙两端的平均电压,它是多个开路电压、火花放电维持电压、短路和脉冲间隔等电压的平均值。 16.加工电流I(A) 加工电流是加工时电流表上指示的流过放电间隙的平均电流。精加工时小,粗加工时大,间隙偏开路时小,间隙合理或偏短路时则大。 17.短路电流Is(A) p p 1t f = p e f f =λo i i p i t t t t t +==τ

电火花加工的费用.doc

电火花加工 一、加工费用:电火花加工的费用计算方法与其它机加工方法是相似的,一般是按小时来计算加工费的。时间可以按从调平工件开始到完成加工为止来计算,也可以按自动加工的时间累加时间来计算。每小时的加工费用,可以按照[(电极设计费+电极加工费+机器折旧费+人工费+电费+期望的利润值)*(1+税率)]来计算。当然,加工后工件的表面粗糙度和精度是每小时加工费用的重要参考指标,工件在加工后表面粗糙度越小、精度越高,则每小时加工费越高。 电火花加工需要丰富的经验,用合适的加工方式、到位的粗加工和半精加工、以及用高效的精加工条件一次性地完成图纸的要求,是获取低成本电火花加工的决定因素。 机床的精度、电极的精度以及电极的损耗程度是电火花加工精度的决定因素。

二、电火花加工 目录 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下: 简介 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下: 简介 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。 发明与发展 由苏联学者发明 1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。

50年代初 改进为电阻-电感-电容等回路。同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗降低。 随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。 60年代中期 出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的可调范围。 70年代 出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面,从最初简单地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到利用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 电火花加工 工作原理 进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。 电火花加工 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、

电火花加工基本知识

电火花基本知识 一、什么是电火花加工 二、电火花加工的特点 三、电火花加工机床的组成及作用 四、实现电火花加工的条件 五、极性效应 六、覆盖效应 七、加工速度 八、工具电极损耗 九、表面粗糙度 十、放电间隙 十一、两电极蚀除量之间的矛盾 十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾 十三、电火花加工常用名词、术语及符号 一、什么是电火花加工 电火花是一种自激放电,其特点如下:火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,当两电极接近时,其间介质被击穿后,随即发生火花放电。伴随击穿过程,两电极间的电阻急剧变小,两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为10-7-10-3s)后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,可使电极局部被腐蚀。利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法,叫电火花加工。电火花加工是在较低的电压范围内,在液体介质中的火花放电。 二、电火花加工的特点 电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性,高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要,并在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。 电火花加工的特点如下: 1.脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响,不受热处理状况影响。 2.脉冲放电持续时间极短,放电时产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小。 3.加工时,工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬,因此,工具电极制造容易。 4.可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,降低工人劳动强度。 基于上述特点,电火花加工的主要用途有以下几项: 1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。 2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。 3) 在金属板材上切割出零件。

电火花加工实训指导书

电火花加工实训手册 主编:XXX XXX学院

目录 第一部分线切割加工 (2) 第1章实训规划 (2) 1.1实训达到目标 (2) 1.2实训规范要求 (2) 1.3实训作业流程 (3) 第2章快速掌握设备操作 (4) 2.1控制柜组成 (4) 2.2操作步骤 (6) 第3章NC程序编写 (7) 3.1分析图形 (7) 3.23B指令格式及定义 (7) 第4章装夹与找正技巧 (10) 4.1工件的装夹 (10) 4.2工件的定位 (11) 第5章加工操作 (12) 第6章练习题目 (13) 第二部分电火花加工 (16) 第7章实训规划 (16) 7.1实训达到目标 (16) 7.2实训规范要求 (16) 7.3实训作业流程 (16) 第8章快速掌握设备操作 (17) 8.1电火花机床的操作面板介绍 (17) 8.2电极头功能介绍 (18) 8.3工作液槽功能介绍 (18) 8.4 加工操作步骤 (18) 第9章NC程序编写 (19) 9.1电火花加工参数 (19) 9.2加工工艺参数选择 (24) 第10章练习题目 (27) 附件1 电加工实训报告一:快走丝线切割加工;

第一部分线切割加工 第 1 章实训规划 1.1 实训达到目标: 1.学会操作CTW320快走丝电火花线切割机床; 2.熟练编写NC程序; 3.熟悉装夹与找正技巧; 4.能独立完成规定零件的加工。 1.2 实训规范要求: 1.实训第一周: (1)每台设备为一组6人,每次2组,时间为2小时; (2)学会操作CTW320快走丝电火花线切割机床; (3)熟练编写NC程序; 2.实训第二周: (1)每台设备为一组6人,每次2组,时间为4小时; (2)熟悉装夹与找正技巧; (3)穿丝、紧丝; (4)装夹工件、放电找正; (5)能独立完成规定零件的加工。 1.3 实训作业流程 第一步:认真研究给定的零件图纸,制定待加工部分的工艺方案。 第二步:进行坐标值计算,图形绘制,编写3B格式程序。 第三步:输入程序并检查。 第四步:穿丝、紧丝。 第五步:装夹工件,放电找正。 第六步:按机床操作规程进行正确操作,开始加工。 第七步:加工完毕,关闭机床。 第八步:松丝,取出零件。

电火花成形型腔加工工艺规程

电火花成形型腔加工工艺规程 一般模具的完整加工工艺内容包括切削加工、热处理、电加工、线切割、冷挤、钳制、钳装、校模等。 而需要电火花加工的型腔类模具(如注塑模、锻压模等),其工艺规程可以归纳如表5-10所示。 表5-10 电火花成形型腔加工工艺规程 序 号 工序内容说明 1 工艺分析对零件图进行分析,了解零件的结构特征、几何形 状、材材质特点和加工精度 2 选择加工 方法根据加工对象的形状、尺寸、精度及表面粗糙度等要求选择加工方法,如单电极平动法、多电极更换法、分解电极法等 3 选择加工 设备根据加工对象和加工方法选择加工设备,如设备的大小、、定位、精度、自动化程度、电源形式和功率,是否配有平动头或侧向加工装置等 4 选择电极 材料根据加工对象选择电极材料。加工精度要求不高,大、中型多采用石墨材料电极,中、小型腔窄槽、花纹及图案等多采用紫铜1采用电极微信公众号:hcsteel 5 设计电极按图样要求,并根据型腔的形状、选择的加工方法、

选择的电规准等,设计电极横截面和纵截面尺寸及公差 6 电极加工 制根据电极的材料、电极的制作精度、尺寸大小、加工批量、生产周期等选择电极制造方法,如机械切削加工、压力振动加工、电铸加工、液压成形等 7 工件准备对工件进行电火花加工前的金属切削加工、钻孔、 攻螺纹、磨平面、退磁、去锈等 8 工件热处 理对需要淬火处理的型腔,根据精度要求安排热处理工序。如型腔精度要求不高,或淬火变形影响较小,可将热处理安排在电火花加工之后进行 9 装夹与定 位根据工件的尺寸和外形,选择或制造工件的定位基准,准备电极装夹夹具,对电极进行装夹,校正调整电极的角度和轴心线。然后,对工件进行定位和夹紧 10 1选用电 规准依据加工零件的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度要求,选用合理的电加工参数 11 开机加工选择加工极性,调整机床,保持适当的液面高度, 调节电规准,保持适当的电流,调节进给速度、充 油压力等。随时检查工作稳定情况,正确操作 12 加工结束进行清理并检查零件是否符合加工要求

电火花操作工培训教材.

电火花操作工培训教材 、安全教育 1.电柜输入电源为三相380V,不使用交流电源中性线,机床须可靠接地。三 相交流电源的缺相故障将导致电柜工作异常,损坏电器元件等。 2.电柜上安装的保险丝容量为5A,如遇到保险丝熔断的情况,请检查设备。 排除故障后更换相同容量的保险丝,千万不可盲目将保险丝容量随意加大。 3.在操作过程中,如遇到严重异常情况,要立刻关闭电柜总电源开关,切断 输入电源。若遇到一般性异常现象,则关闭急停开关即可。 4.在需要打开电柜门的时候,务必要关闭总电源开关以保证安全。 5.操作人员离开工作现场时,应使设备处在停止加工状态。 6.操作人员在进行放电加工之前要仔细检查设备的安全装置是否处在正常状 态,如防火侦测及液面开关是否正常。 7.加工时应控制加工液液面高于工件上表面5-10厘米以上。 8.放电加工中,不得两手分别接触正、负电极以免遭受电击。 9.在机床工作场地适当位置必须放置必要的消防设施。 10.易燃品不得放置在加工槽内。 11.. 电柜箱内风扇须保持正常运转,避免温升过高。 12.在加工时要使用电加工专用液或工业煤油,严禁使用生活煤油。 、电火花加工介绍 电火花加工是利用浸在工作液中的正、负两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称

EDM。

进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工 作液中,或将工作液冲入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进 给,当两电极间的间隙达到一定距离时两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。 在放电瞬间产生大量热能,使这一点工作表面局部微量金属材料立刻熔 化、气化,飞溅到工作液中,形成固体金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑,放电短暂停歇,两电极间的工作液处在绝缘状态。 紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属, 一边移动工具电极不断地向工件进给,最后加工出与工具电极形状相对应的形状来。 因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。 电火花加工主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件,加工各种硬、脆材料,加工深细孔、异形孔、深槽和切割薄片等。 三、本厂模具车间电火花设备 E46P 可程式放电加工机台湾奕庆机电公司 E46PM 可程式放电加工机台湾奕庆机电公司 EA22 可程式放电加工机日本 S450ZNC 高精密放电加工机高盛 S750ZNC 高精密放电加工机高盛

电火花加工工艺

电火花加工工艺 模具制造行业中,电火花加工是一种很很普通和极重要的加工方法之一:其加工原理是电极(阳极)进入钢件(阴极)成型的一个过程.为了提高具制作效率和加工质量,火花加工工艺越需要规范化,合理化. 一.放电加工的工艺流程. 1).仔细审图,确定加工方向,加工尺寸. 2).去除工件,铜公毛刺,清洁磁台,以便找数的准确性,确保加工出来之产品误差减小到最小.. 3).装夹并校正工件,铜公,并找出加工坐标. 4).根据加工工位的实际情况,合理地选用各参数,以便达到最好的加工效果和最快的加工效率.[下载自管理资源吧] 5)根据加工工位的排渣的难易度选择冲油方,式切忌过猛和逆向冲油,否则会导致积碳的产生而损坏工件和过猛冲油引起放电不均而使工件深度不一. 6).放前可模拟试放一次,可确认现加工中的坐标是否与图纸要求的数据相符,尽早地发现由于错误加工带来不必要的损失.当确定准确无误,方可开始放电加工. 7).开始放电之后,还应检查各参数设定是否合理,可根据加工情况修改不合理之参数,以达到最好的加工效果. 8).开始放电之后,要保证勤巡加工,确保加工中出现的不良状况能得到实时解决. 9).当工件加工完之后,仔细检查加工形状,加工尺寸是否与要求相符,确保加工出来之工件质量无误. 二.放电参数的主要攻能及它的设定选择: 1).电流:(又叫低压电流)它主要决定加工速度和表面精细度,设定值愈大,加工速度愈快,表面粗细度就愈精;反之,则速度慢,表面精细度愈细.当加工时,可根据放电的余量和铜公的数量(一般可粗,中,精三种,特殊则只为一个粗或一个精公),以及加工的实际情况来设定所需之电流.在允许范围内,书量用到偏大范围,这样可保证加工效率. 2).放电幅:由于机床的不同,它分为分段式和直接输入式两种.总之,它所表示的设定值愈小,表示放电频率高,加工物表面精细度愈细,电极消耗愈大;反之放电频率低,加工物表面粗细度愈粗,电极消耗愈小.可根据实际情况配合电流的大小使用,设定电幅时,选择放电时间长短,与电流配合可决定工件表面粗细度.电极消耗,加工速度,在同一电流放电时,放电时间愈短,表面精度愈佳.但电极消耗较大,放电时间长,表面精度愈粗.但电极消耗较大,低消耗加工时,放电时间

特种加工考试题(附有答案)

一、填空题(15分,每空1分) 1、特种加工主要采用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料,以达到 图样上全部技术要求。(1分) 2、电火花加工原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时 的电腐蚀现象,来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。(2分) 3、电火花加工系统主要由工件和工具、脉冲电源、自动进给和调节装置 几部分组成。(3分) 4、在电火花加工中,提高电蚀量和加工效率的电参数途径有:提高脉冲频率、 增加单个脉冲能量、减少脉冲间隔。(3分) 5、电火花加工的表面质量主要是指被加工零件的表面粗糙度、表面变质层、 表面力学性能。(3分) 6、电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成:测量环节、比较 环节、放大驱动环节、执行环节、调节对象。(3分) 7、电火花成型加工的自动进给调节系统,主要包含伺服进给控制系统和参 数控制系统。(2分) 8、电火花加工是利用电火花放电腐蚀金属的原理,用工具电极对工件进行复制 加工的工艺方法,其应用范围分为两大类:穿孔加工、型腔加工。(2分)9、线切割加工是利用移动的、作为负极的、线状电极丝和工件之间的脉冲放 电所产生的电腐蚀作用,对工件加工的一种工艺方法。(2分) 10、快走丝线切割机床的工作液广泛采用的是乳化液,其注入方式为喷入式。(2分) 11、线切割机床走丝机构的作用:是使电极丝以一定的速度运动,并保持一定 的张力。(2分) 12、线切割控制系统作用主要是:1)自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹; 2)自动控制伺服的进给速度。(2分) 13、快速成形技术(RP)最早产生于二十世纪70年代末到80年代初,目前RP 技术的主流是: SLA立体光造型、LOM薄材叠层制造、SLS激光烧结、FDM 熔融成型四种技术。(4分) 14、快速成型的数据接口主要有:快速成型技术标准数据格式即STL格式和快 速成型设备的通用数据接口即CLI 格式。(2分) 二、判断题(15分,每题1分) 1、目前线切割加工时应用较普遍的工作液是煤油。(错) 2、在型号为DK7740的数控电火花线切割机床中,D表示电加工机床。(对) 3、线切割机床通常分为两大类,一类是快走丝,另一类是慢走丝。(对) 4、3B代码编程法是最先进的电火花线切割编程方法。(错) 5、离子束加工必须在真空条件下进行。(对) 6、电火花加工中的吸附效应都发生在阴极上。(错) 7、线切割加工一般采用负极性加工。(错)

电火花加工技术

电火花加工技术的应用及其发展 1.电火花加工技术的简介 从前苏联科学院拉扎连柯夫妇在1943年研制出世界上第一台实用化电火花加工装置以来,电火花加工技术得到了飞速的发展,电火花加工技术是历史最悠久的特种加工方法之一,在模具制造业,航空和航天,电子等众多领域得到了广泛的应用。电火花加工又称放电加工,也有称电脉冲加工,它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同,在加工过程中,工件和工具不接触,而是靠工具与工件之间的脉冲性火花放电,产生局部,瞬间的高温把金属材料逐步的蚀除掉。由于放电的过程产生火花所以也称电火花加工。 图1. 电火花加工的原理图 如图1的原理图所示,工件与工具分别连接到脉冲电源的两个不同的极性的电极上。当两电极加上脉冲电源后,工件和电极保持适当的距离,就会把工件和工具之间的介质击穿,形成放电通道。放电通道产生瞬间高温,使工件表面的材料融化甚至气化,同时也使工作介质气化。在放电间隙处迅速热膨胀并产生爆炸。工件表面一部分材料被蚀除掉抛出,形成微小的电蚀坑。脉冲放电结束后,经过一段时间间隔,使工作液恢复绝缘,脉冲电源反复作用于工件和工具电极上,上述过程不断重复进行,工件逐渐被加工成想要的形状。

2.电火花加工技术的应用范围 由于电火花加工有其独特的优越性,再加上数控水平和工艺技术的不断提高,其利用领域日益扩大,已经覆盖到机械、宇航、航空、电子、核能、仪器、轻工等部门,用以解决各种难加工材料、复杂形状零件等有特殊要求的零件的制造,成为常规切削、磨削加工的重要补充和发展:模具制造是电火花成型加工应用最多的领域,而且非常的典型。 2.1以下简单介绍电火花成则加工在模具制造方面的的应用 1.高硬度零件加工 对于某些要求硬度较高的模具,或者是硬度要求特别高的滑块、顶块等零件,在热处理后其表固硬度高达50HRc以上,采用机加的方式将很难加工这么高硬度的件.采用屯火花加工可以不受材料硬度的影响。 2. 型腔尖角部位加工 如锻模、热固性利热塑性翅料模、压铸模、挤压模、橡皮模等各种模具的型腔常存在着一些尖角部位,在常规切削加工中因为工具半径而无法加工到位,使用电火花加工可以完全成型。 3.模具上的筋加工 在压铸件或者塑料件上,常有各种窄长的加强筋或者散热片,这种筋在模具上表现为下凹的深而窄的槽,用机加工的方法很难将其加工成型,而使用电火花可以很便利地进行加工。 4.深腔部位的加工 由于机加工时,没有足够长度的刀具,或者这种刀具没有足够的刚性,不能加工具有足够精度的零件.此时可以用电火花进行加工。 5.小孔加工 对各种圆形小孔、异形孔的加工,如线切割的穿丝孔、喷丝板型孔等,以及长深比非常大的深孔,很难采用钻孔方法加工,如采用电火花或者专用的高速小孔加工可以完成各种深度的小孔加工。 6 表面处理 如刻制文字、花纹,对金属表面的渗碳和涂覆特殊材料的电火花强化等。另外通过选择合理加工参数,也可以直接用电火花加工出一定形状的表面蚀纹。 2.2、电火花线切割加工的应用 电火花线切割加工与电火花成型加工不同的是,它是用细小的电极丝作为电极工具,可以用来加工复杂型面、微细结构或窄缝的零件:下面是其应用实例。 1.加工模具

电火花加工机床安全防护技术要求

电火花加工机床安全防护技术要求 1范围 本标准规定了电火花加工机床的安全防护技术要求。 本标准适用于电火花成形机、电火花线切割机、电火花磨床、电火花穿孔机及其他电火花加工机床 ( 以下简称机床 ) 。 2引用标准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时, 所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本 的可能性。 GB / T 261 — 1983石油产品闪点测定法( 闭口杯法 ) GB 2894— 1996安全标志 GB 4824—— 1996工业科学和医疗 (lSM) 射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值GB/ T 5226 . 1— 1996工业机械电气设备第一部分:通用技术条件 GB l2265. 1— 1997机械安全防止上肢触及危险区的安全距离 GB T 14896. 1— 1994特种加工机床术语基本术语 GB/ T 14896. 2— 1994特种加工机床术语放电加工机床 GB/ T 15706. 1— 1995机械安全基本概念与设计通则第 1 部分:基本术语、方法学 GB/ T 15706. 2— 1995机械安全基本概念与设计通则第 2 部分:技术原则与规范 GB 16755—1997机械安全安全标准起草与表述规则 GB/ T 16769— 1997金属切削机床噪声声压级的测量 ZB J50 005— 1988金属切削机床粉尘浓度的测定 3定义

本标准除采用GB/ T 14896 . 1— 14896. 2 中的定义外,还采用下列定义。 3. 1危险hazard 可能损伤或危害健康的起源。 注:“危险”一词一般与其他词联合使用限定其起源和预料其对身体损伤或危害健康的 性质,如电击危险、挤压危险、剪切危险、中毒危险等( 由机械产生的各种危险见第 4 章) 。3. 2风险risk 在危险状态下,可能损伤或危害健康的概率和程度的综合。 3. 3危险区danger zone 使人面临损伤或危害健康风险的机械内部和( 或 ) 周围的某一区域。 ( 危险运动注:产生本定义中所设想的风险中的危险既可在机床预定使用期间经常存在 件的运动,焊接时的电弧等), 也可能意外地出现( 意外起动等 ) 。 3. 4加工区machining area。 工具电极与工件放电加工所经过的区域。 3. 5工作区working ares 可能出现工作过程的区域。这个区域包含机床运动部件运动所需的位置、装卸工件所需 的位置以及安装、使用、调整、维护、清理和修理机床所需的位置。 3. 6安全防护safeguarding 采用称为安全防护装置( 防护装置、安全装置 ) 的特定技术手段,防止人们遭到不能由设 计适当避免或充分限制的各种危险的安全措施。 3. 7操作者operator 对机床进行安装、使用、调整、维护、清理、修理或运输的人员。 3. 8防护装置guard 通过物体障碍方式专门用于提供防护的装置。根据其结构,防护装置可以是壳、罩、屏、门、封闭式防护装置等。 注1:防护装置的作用可以是——单独作用, 只有当它关闭时才是有效的; ——与有或无防护锁的联锁装置联合作用,在这种情况下,防护装置无论在任何位置都 能保证防护作用。

电火花加工

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电火花加工 1.概述 电火花加工是一种自激放电,故又称放电加工(EDM),于20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产,是目前机械制造业中应用最广泛的特种加工方法之一,在难切削材料、复杂型面零件等的加工中得到了广泛应用。 2.原理 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,当两电极接近时,其间介质被击穿后,随即发生火花放电。伴随击穿过程,两电极间的电阻急剧变小,两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,可使电极局部被腐蚀。利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法,叫电火花加工。电火花加工是在较低的电压范围内,在液体介质中的火花放电。 3.特点 1.脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响,不受热处理状况影响。 2.脉冲放电持续时间极短,放电时产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小。 3.加工时,工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬,因此,工具电极制造容易。 4.可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,降低工人劳动强度。基于.上述特点,电火花加工的主要用途有以下几项: 1)制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。 2)加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。 3)在金属板材上切割出零件。4)加工窄缝。 5)磨削平面和圆面。

电火花线切割加工工艺

第五章数控电火花线切割加工工艺与编程 第一节数控电火花线切割加工概述 序号:37 主要内容: 一、数控线切割加工机床简介 电火花线切割机床组成:机床本体、控制系统、脉冲电源、运丝机构、工作液循环机构和辅助装置(自动编程系统)。 线切割机床可分为高速走丝机床和低速走丝机床。 二、数控线切割加工原理及特点 1.数控电火花线切割加工原理 它是通过电极和工件之间脉冲放电时的电腐作用,对工件进行加工的一种工艺方法。 数控电火花线切割加工的基本原理:利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)作为工具线电极(负电极),被切割的工件为工件电极(作为正电极),在加工中,线电极和工件之间加上脉冲电压,并且工作液包住线电极,使两者之间不断产生火花放电,工件在数控系统控制下(工作台)相对电极丝按预定的轨迹运动,从而使电极丝沿着所要求的切割路线进行电腐蚀,完成工件的加工。 2.数控线切割加工的特点 (1)可以加工难切削导电材料的加工。例如淬火钢、硬质合金等; (2)可以加工微细异形孔、窄缝和复杂零件,可有效地节省贵重材料; (3)工件几乎不受切削力,适宜加工低刚度工件及细小零件; (4)有利于加工精度的提高,便于实现加工过程中的自动化。 (5)依靠数控系统的间隙补偿的偏移功能,使电火花成形机的粗、精电极一次编程加工完成,冲模加工的凹凸模间隙可以任意调节。 三、数控线切割加工的应用 1.形状复杂、带穿孔的、带锥度的电极; 2.注塑模、挤压模、拉伸模、冲模; 3.成形刀具、样板、轮廓量规的加工; 4.试制品、特殊形状、特殊材料、贵重材料的加工。 小结 电火花线切割机床组成、电极丝(负电极)、工件(正电极)。

电火花加工

电火花加工技术 摘要:电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。本文简要介绍了电火花加工技术的发展历程、国内外研究现状以及未来发展趋势。 关键词:电火花加工;发展历程;现状;发展趋势 一、电火花加工简介 电火花加工(英语:Electrical Discharge Machining,简称EDM),是特种加工技术的一种,广泛应用在模具制造、机械加工行业。放电加工可以用来加工传统切削方法难以加工的超硬材料和复杂形状的工件,通常用于加工导电的材料,可以在诸如钛合金、工具钢、碳钢和硬质合金等难加工材料上加工复杂的型腔或者轮廓。 其原理是在导电的工具电极和工件之间施加上周期性快速变化的电压脉冲,通过浸没在绝缘介质中的工具电极与工件之间的脉冲性放电所产生的局部高温使工件表面金属熔化、气化,从而蚀除金属。因此在加工过程中几乎不存在切削力。 二、电火花加工发展历程 1943年,苏联学者拉扎连科夫妇(Dr. B.R. Lazarenko 及 Dr. N.I. Lazarenko )发明电火花机,使用电阻、电容回路,即RC 回路。50年代,改进为电阻、电感、电容等回路,即既RLC回路。60年代,改进为晶体管,可控硅脉冲电源。 70年代,改进为高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲、可调波形脉冲电源。80年代,采用工业级CPU控制,能实现G码编辑等功能,极大的提升了使用性能。日本牧野(Makino)公司在1980年发明第一台数字控制放电加工机。至1990年代,采用了多轴控制及刀库(ATC)技术。近些年,无电阻技术、直线导轨技术、混粉技术等一批新工艺也成功运用在电火花机上。 在我国,电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。控制系统也越 来越复杂,从单轴数控到3轴数控、再到多轴联动。20世纪90年代初期,3轴电火花机在国内还是空白,主要是从日本和瑞士弓I进。直到90年代中期,北京市电加工研究所才和日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机,也可以说开始步人国内电火花加工机的真正快速发展轨道,后来在此基础上又生产研发了4轴4联动电火花加工机[1]。 三、电火花加工国内外研究现状 1 独特的精密、微细加工能力 根据国外的调查和统计,在众多的微细加工方法中(切削、线切割、磨削、激光、超声、电子束等加工),电火花微细加工的应用占第一位[2],这说明了电火花微细加工的重要作用。 实现精密、微细加工的一个重要条件是加工单位(即每次放电的蚀除量)尽可能小。随着现代电力电子技术的发展,电火花加工的加工精度与表面质量得到了极大的提高,加工单位也日趋变小,有些零件的加工精度已属于微纳加工的范畴。目前,应用电火花成形加工技术已可稳定地得到尺寸精度高于0.1μm、表面粗糙度Ra <0.01μm的加工表面。电火花成形加工已成为零件精、微加工的有效手段之一。 对于微细孔和微细轴的加工,日本东京大学生产技术研究所增泽隆久教授加工出的5μm微细孔和2.5μm微细轴,代表了当前这一领域的世界先进水平。 我国生产的数控高速电火花小孔加工机的工艺指标已达到国际先进水平,加工的小孔深径比已超过1000:1,可加工不锈钢、硬质合金、铜、铝等各种导电难加工材料。具有从斜面和曲面穿人、直接使用自来水工作液等特点.最高加工速度可达60mm/min。 除了微细孔和微细轴的加工外,微细电火花加工技术更深远的意义在于通过微细

火花机作业流程图

火花机作业流程 1、目的: 规放电作业,实现工作流程化,提高加工效率和品质,确保模具按时保质地完成。2、围: 适用所有的模具放电加工。 3、职责: 负责模具零件的EDM加工。 4、定义: 无 5、容: 5.1 组长根据生产情况,参与制订生产计划: 5.1.1 根据模具加工工艺评审会议明确本组加工任务; 5.1.2 根据实际情况,与加工生管共同制定生产计划,明确加工时段及完成日期; 5.1.3 需特别注意事项必须加以标注,并通过看板公告,会议等形式下达工作指令。 5.2 组长接收上一工站提供的工件和图纸: 5.2.1 接受由CNC提供的铜公零件图,填写《铜公加工控制表》: A:检查图纸与铜公形状是否相符,如不符,则由CNC人员加以检查确认并签名; B:检查图纸标示的基准角与铜公是否相符,如不符,退回CNC处理,并记录; C:检查铜公是否需线割,线割部位是否有突起线割痕;如需线割,送线割处理,如有突起刀痕,在知会线割组长后送省模处理,并加以记录; D:检查图纸,查看火花位是否合理。根据《铜公火花位标准》,查看铜公检测报告是否与实际情况相符,如不合理,应由组长与CNC组长沟通,并记录。 5.2.2 接收放电位置总装图:

A:检查图纸基准线与工件中心线是否重合,如不重合需二次偏数,需加以标注;B:检查工件基角与图纸所示基角是否相符,如不符退回CNC; C:检查Z轴碰数基准位置; D:检查注意事项是否清晰,如不清晰,退回CNC。 E:检查图纸有无手工更改,如有更改,检查更改人有无签名确认,如更改而无人签名,退回CNC。 5.2.3 组长接收由品管分发的合格铜公: A:检查铜公编号,外形是否与图纸相符,如不符,可不接收; B:检查铜公有无变形,损伤,披锋,镙丝孔铜屑是否清理干净; C:检查需加工位置有无省模,省模是否合格。不合格的铜公,可拒收; D:检查铜公尺寸及火花位是否与图纸相符,并与品管检验单加以核对。如误差在0.05MM以需特别加以标注.以便在加工时作火花位调整; E:检查铜公基角是否与图纸相符,碰数位置是否清晰,如基台起级或不成平面时,退回上一工站。 5.2.4 组长按收上一工站分发的工件: A:检查工件基准角与放电位置总图标示是否相符,如不符退回上一工站,如未加工零件基准角,特殊情况下可按图纸加工基准角.严禁无标示就上机加工; B:检查工件是否直角,平面是否平整,如直角平整度超过0.015,可退回上一工站;C:检查工件外观是否完好无损,如有损伤,退回上一工站; D:检查其它工序加工的尺寸是否准确,所留余量是否合理,如余量超出以下围,可拒收。

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