电火花成型加工教案.doc

1、 淄博职业学院教案业学院教案特种加工（线切割）实训教案实 训 中 心20 -20 第 学期课程： 序号：年 月 日 年 月 日授课时间第 周 第 周授课节次 1、2 3、4 5、6 1、2授课班级 课 时 2 2 2本次课题：1电火花成型机床分类与组成2电火花成型加工的原理、特点和应用3电火花机床基本操作4影响电火花加工的主要因素 目的要求：1了解电火花成形加工设备的组成和作用2掌握电火花成型加工的原理、特点和应用3电火花机床基本操作4. 掌握影响电火花加工的主要因素重点难点：1.掌握电火花成型加工的原理、特点和应用、电火花加工的条件及操作 2.掌握影响电火花加工的主要因素参考资料： 特种加工

2、生产实习 课 型：新课 教学方法：讲授 、示范、指导 教 具：电火花机床 作 业 实际加工 教学步骤： 先理论学习再分组练习、并巡回指导一、电火花成型机床分类与组成1. 机床型号、规格、分类我国电火花成型加工机床的型号按 JB 183876 规定，与线切割机床的型号规定基本相同，例如型号 DK7125 即表示机床工作台宽为 250mm 的数控电火花成型机床：电火花成型机床（除穿孔机床可单列为一种外）按大小可分为小型、中型及大型三类；也可按精度等级分为标准精度型和高精度型；还可按工具电极自动进给系统的类型分为液压、步进电机、直流伺服电机驱动型；随着模具制造的需要，现已有大批三坐标数控电火花机床用

3、于生产，带电极工具库且能自动更换电极工具的电火花加工中心也在逐步投入使用。2.电火花成形加工机床结构数控电火花成型机床它主要由机械部分（包括床身、工作台、主轴箱等）；脉冲电源（内有脉冲电源、电极自动跟踪系统、操作系统）；轴向伺服系统；工作液循环处理系统等组成。（1）机床本体：床身、工作台、主轴箱等组成。1）床身：主要用于支承和连接工作台等部件，安放工作液箱等。2）工作台：用于安装夹具和工件，并带动工件在 X、Y 向作往复运动。3）主轴箱：用于装夹工具电极，并带动工具电极作 Z 向往复运动。（2）脉冲电源：其作用是把 50Hz 交流电转换成高频率的单向脉冲电流。加工时，工具电极接电源正极，工件电

4、极接负极。（3）轴向伺服系统：其作用是控制 Z 轴的伺服运动。（4）工作液循环过滤系统：由工作液、工作液箱、工作液泵、滤芯和导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却和改善加工质量的作用。每次脉冲放电后，工件电极与工具电极之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。二、电火花成型加工的原理、特点和应用1、电火花成型加工的原理、特点和应用原理：电火花成型加工是电火花加工的一种，其基本原理如图 1 所示。被加工的工件做为工件电极，紫铜（或其它导

5、电材料如石墨）做为工具电极。脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上，此时工具电极和工件均被淹没在具有一定绝缘性能的工作液（绝缘介质）中。在轴伺服系统的控制下，当工具电极与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，两极间最近点处的工作液（绝缘介质）被击穿，工具电极与工件之间形成瞬时放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来，使局部形成电蚀凹坑。这样以很高的频率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可以将工具电极的形状“复制”到工件上，加工出需要的型面来。特点：（1）电火花加工属不接触加工。工具电极和工件之间不直接接触，而有一个火花放电间隙(0.010

6、.1 mm)，间隙中充满工作液。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。（2）加工过程中工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。火花放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移。（3）电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。（4）脉冲参数可以在一个较大的范围内调节，可以在同一台机床上连续进行粗、半精及精加工。精加工时精度一般为 0.01mm，表面粗糙度 Ra 为0.631.25m；微精加工时精度可达 0.0020.00

7、4 mm，表面粗糙度 Ra 为为0.040.16m。（5）直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化。应用：（1）可以加工任何难加工的金属材料和导电材料。可以实现用软的工具加工硬、韧的工件，甚至可以加工聚晶金刚石、立方氮化硼一类的超硬材料。目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此工具电极较容易加工。（2）可以加工形状复杂的表面，特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工，电加工采用数控技术以后，使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。（3）可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。由于加工中工具电极和工件的非接触，没有机械加工的切削力，更适宜加工低刚度工件

8、及微细工件。图 2 电火花加工应用电火花成型加工一般应用在加工各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的导电材料，并且常用于模具的制造过程中。2、实现电火花加工的条件（1）工具电极和工件电极之间必须加以 60V300V 的脉冲电压，同时还需维持合理的工作距离放电间隙。大于放电间隙，介质不能被击穿，无法形成火花放电；小于放电间隙，会导致积炭，甚至发生电弧放电，无法继续加工。（2）两极间必须充放具有一定绝缘性能的液体介质。电火花成型加工一般用煤油做为工作液。（3）输送到两极间的脉冲能量应足够大。即放电通道要有很大的电流密度，一般为104109A/cm2。（4）放电必须是短时间的脉冲放电。一般放电时间为

9、1s1ms。这样才能使放电产生的热量来不及扩散，从而把能量作用局限在很小的范围内，保持火花放电的冷极特性。（5）脉冲放电需要多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的，避免发生局部烧伤。（6）脉冲放电后的电蚀产物应能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电能顺利进行。电火花加工过程见图 3 所示。三、机床的基本操作工件装夹、找正，对刀、电极安装操作步骤：1、读图，充分理解零件加工要求。2、明确电极材料为紫铜材料。分粗精两步加工。3、确定粗、精加工条件。4、正确安装工件。擦拭干净工作台面、工件各基准面及加工表面后，把工件放置在工作台上，进行工件的 X 方向、Y 方向找正，在此过程中利用百分表

10、并结合铜棒轻轻敲击，找正工件位置。找正完毕，将工件牢固固定。5、正确安装电极。初步安装电极后，作电极 X 向、 Y 向垂直找正，即工具电极与工作台的垂直找正。令百分表触头沿着电极 Z 向移动，旋动工具电极夹具旋钮进行微量调整，找正后将电极锁紧固定；6、找正加工基准。由图可知，该工件 X 向、Y 向基准设定在工件对称中心处，Z 向基准设在工件的上表面。找正后，设备程序在该处位置显示值为零。采用对刀速度，机头慢速下行，直至电极与工件上表面接触，下行动作自行停止。令控制面板 Z 值显示为零；电极以对刀速度靠工件 X 向两侧面以获取该两面的 X 值，设备程序根据该两面 X 值作自动分中，令控制面板该处

11、 X 值显示为零； 电极以对刀速度靠工件 Y 向两侧面以获取该两面的 Y 值，程序根据该两面 Y 值作自动分中，令控制面板该处 Y 值显示为零；7、操纵阀手柄，将工作液箱的工作液注入工作液槽侵没工件，锁定液面高度控制装置位置；8、在控制面板输入：加工位置尺寸 X“34.4”， Y “0.00”； 加工深度“3.500”； 加工条件号“151”（该设备程序对各种电规准的排列序号，“151”为某粗加工条件）按动“开始加工”按钮，启动加工；9、粗加工完成后，更换为精打电极，重新找正电极。输入上述数据，只是将加工条件号换成精打电规准“109”，进行精加工； 10、检验加工尺寸，需要时做尺寸修正加工；四

12、、影响电火花加工的主要因素1、影响电火花加工生产率的主要因素生产率通常以加工速度单位时间内蚀除工件材料的体积（或质量）大小来衡量，用 mm 3/min（或 g/min）表示。（1）极性效应在电火花成形加工中，工件材料在被逐渐蚀除的同时，工具电极的材料也在被蚀除。但是，二者的蚀除量是不一样的即使正、负两电极使用同一材料。这种现象就叫做极性效应。所谓极性，是指工件与脉冲电源哪个电极相连接。若工件与电源的阳极相接，则称为阳极性加工；若工件与电源的阴极相接，则称为阴极性加工。（2）电参数的影响a 脉冲宽度：当其它参数不变时，增大脉宽，工具电极损耗减小，生产率提高，加工稳定性变好。但是，应该针对不同的电

13、极材料、不同的工件材料和加工要求，选择脉冲宽度。b 脉冲间隔：脉冲间隔减小，放电频率提高，生产率相应提高。c 脉冲能量：在正常情况下，蚀除速度与脉冲能量成正比。2、影响电火花加工精度的主要因素（1）加工斜度斜度的大小，主要与二次放电的次数及单个脉冲能量大小有关。次数越多，能量越大，则斜度就越大。而二次放电的次数主要与排屑条件、排屑方向及加工余量有关。（2）工具电极的精度及损耗由于电火花加工属仿形加工，工具电极的加工缺陷会直接复印在工件上，因此，工具电极的制造精度对工件的加工精度会造成直接影响。（3）电极和工件的装夹及定位装夹、定位的精度和校正的准确度都会直接影响工件的加工精度。（4）机床的热变形电火花加工产生的加工热是很高的，使得机床主轴轴线产生偏转，从而影响工件的加工精度。四、作业简述电火花成型机床的加工原理。小 结通过本次课程的学习，主要掌握电火花成型加工的原理、特点和应用;掌握影响电火花加工的主要因素,由于影响电火花加工的因素较抽象,学生不容易理解,所以在讲解的时候要尽可能的多举例说明影响因素。