1、2020/4/4,1,第四讲 模具的特种加工（一） 电火花成形加工,模具的特种加工概述,电火花加工的基本原理及特点,电火花加工的基本规律,电火花成形加工设备及附件,模具电火花穿孔加工,型腔模电火花加工,结束语,大讨论,2020/4/4,2,模具的特种加工概述,特种加工的定义(NTM，Non-Traditional Machining) 特种加工是指一种与传统机械加工有本质区别的、不要求工具材料比工件材料更硬、也不需要在加工过程中施加明显机械力、而是直接利用电能、化学能、光能和声能等对工件进行加工以达到一定的形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。,特种加工的内容： 电火花加工、电火花线切割加工、
2、电解加工、电铸、电化学抛光、化学加工、激光加工、超声波加工,2020/4/4,3,特种加工的特点及发展,与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是： (1) 不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料。 (2) 加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，故加工的难易与工件硬度无关。 (3) 各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。如目前的电解电火花加工(ECDM)、电解电弧加工(ECAM) 就是两种特种加工复合而形成的新加工方法。,2020/4/4,4,正因为特种加工工艺具有上述特点，所以就总体而言，特种加
3、工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度的零件。 目前，国际上对特种加工技术的研究主要表现在以下几个方面： (1) 微细化。目前，国际上对微细电火花加工、微细超声波加工、微细激光加工、微细电化学加工等的研究正方兴未艾，特种微细加工技术有望成为三维实体微细加工的主流技术。 (2) 特种加工的应用领域正在拓宽。例如，非导电材料的电火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。,2020/4/4,5,(3) 广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综合参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种加工的CAD/C
4、AM和FMS系统，这是当前特种加工技术的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维曲面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。随着设备自动化程度的提高，实现特种加工柔性制造系统已成为各工业国家追求的目标。,2020/4/4,6,特种加工的分类,特种加工的分类还没有明确的规定，一般按能量来源和作用形式以及加工原理分,2020/4/4,7,2020/4/4,8,电火花加工 的基本原理与必备条件,原理：基于工具与工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来对工件进行加工，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求。,必备条件 电源要求：强度、脉冲、停歇
5、时间 机床及自动进给调节要求 电解液的要求,2020/4/4,9,电火花加工的机理,电火花加工的微观过程是电动力、磁动力、热动力和流体动力等综合作用的过程，大致可分为如下四个阶段： 介质击穿和通道形成 能量转换、分布与传递 电极材料的抛出 极间介质的消电离,图解,2020/4/4,10,(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2-1(a)所示)。工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大，由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近处电场强度最大。 工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中不可避免地含有杂质及自由电子，它们在强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带
6、正电的粒子，电场强度越大，带电粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及中性粒子组成的。由于通道截面很小，通道内因高温热膨胀形成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这就形成了肉眼所能看到的电火花。,2020/4/4,11,(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(所示)。液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四
7、周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。,2020/4/4,12,(3) 电极材料的抛出(所示)。正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。,2020/4/4,13,(4) 极间介质的消电离(所示)。加工液流入放电间
8、隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。因此，为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。,2020/4/4,14,上述步骤(1)(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小
9、凹坑。这样以相当高的频率连续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组成(如图所示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工方式。,2020/4/4,15,电火花表面局部放大图,2020/4/4,16,适宜加工硬、脆、韧及高熔点的导电材料，也可加工半导体和非导体材料，扩大了模具材料的选用范围,加工时工具电极与工件不存在明显的宏观作用力，而且工具材料也不必比工件硬。这有利于工具电极和各种复杂精密模具的加工，且能在淬火之后进行,脉冲放电的持续时间短，放电时所产生的热量传散范围小，工件表面的热影响区小,特别适合加工微小异形孔,脉冲参数能在一个较大
10、范围内调节，可在一台机床连续进行粗、半精、精及精微加工,直接利用电能加工，便于实现自动化,电火花加工的特点,2020/4/4,17,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。,2020/4/4,18,2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0.010.5 mm之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。 3脉冲宽度ti(s) 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
11、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。,2020/4/4,19,脉冲参数与脉冲电压、电流波形,2020/4/4,20,4脉冲间隔to(s) 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(s) 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
12、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。,2020/4/4,21,8脉冲频率fP(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tP互为倒数，即 9有效脉冲频率fe(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 脉冲利用率是有效脉冲频率fe与脉冲频率fp之比，又称频率比，即,2020/4/4,22,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 脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之比，
13、其计算公式为,12占空比 占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比，=ti/to。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=6080 V，高低压复合脉冲电源的高压峰值电压为175300 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。,2020/4/4,24,14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(
14、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。,2020/4/4,25,17短路电流Is(A) 短路电流是放电间隙短路时电流表上指示的平均电流。它比正常加工时的平均电流要大20%40%。 18峰值电流(A) 峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值(瞬时)，在日本、英国、美国常用Ip表示(见图3-2)。虽然峰值电流
15、不易测量，但它是影响加工速度、表面质量等的重要参数。在设计制造脉冲电源时，每一功率放大管的峰值电流时预先计算好的，选择峰值电流实际是选择几个功率管进行加工。,2020/4/4,26,19短路峰值电流(A) 短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流的最大值(见图3-2)，它比峰值电流要大2040，与短路电流Is相差一个脉宽系数的倍数，即 3) 短路(短路脉冲) 放电间隙直接短路，这是由于伺服进给系统瞬时进给过多或放电间隙中有电蚀产物搭接所致。间隙 短路时电流较大，但间隙两端的电压很小，没有蚀除加工作用。,2020/4/4,27,4) 电弧放电(稳定电弧放电) 由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，
16、导致局部热量积累，温度升高，如此恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电。由于放电点固定在某一点或某一局部，因此称为稳定电弧，常使电极表面积炭、烧伤。电弧放电的波形特点是td和高频振荡的小锯齿基本消失。 5) 过渡电弧放电(不稳定电弧放电，或称不稳定火花放电) 过渡电弧放电是正常火花放电与稳定电弧放电的过渡状态，是稳定电弧放电的前兆。波形特点是击穿延时很小或接近于零，仅成为一尖刺，电压电流表上的高频分量变低或成为稀疏的锯齿形。,2020/4/4,28,电火花加工的基本规律,四个工艺指标 加工速度 加工精度 加工表面质量 工具电极相对损耗,2020/4/4,29,电火花加工的基本规律之一 加工速度,
17、定义,影响因素 电参数 极性效应 工件材料的热学常数 工作液及排屑条件,前提：在一定的规准（加工时所用的一组脉冲参数）下,2020/4/4,30,（一）电参数,数学模型,结论,矩形波脉冲放电电压与放电电流波形图,2020/4/4,31,（二）极性效应,产生原因,正极性加工：电火花加工时工件接电源正极 时的加工叫正极性加工,反之为负极性加工。,定义 极性效应：极性效应是指由于极性不同而发生蚀除速度不一样的现象。,2020/4/4,32,（二）极性效应（续）,如何利用 采用单向脉冲电源 正确选择加工极性 短脉冲、精加工 正极性加工 长脉冲、粗或半精加工 负极性加工 用导热性好、熔点高的材料作工具电
18、极，以利于降低工具电极损耗 合理选择脉宽,2020/4/4,33,熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热、导热系数值愈大，加工速度愈慢,（三）工件材料的热学常数,思考题： 同一规准下，铜、石墨、钢、钨和铝哪一种材料的加工速度高？ 为什么说石墨是一种好电极材料？,2020/4/4,34,（四/五）工作液和排屑条件,工作液的作用 介电作用 压缩作用 冷却作用 排屑作用,改善排屑条件的途径 冲油 将工具电极定期地自动抬起 增大脉冲停歇时间 降低加工平均电流,介电常数, 用于衡量绝缘体储存电能的性能. 它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。,202
19、0/4/4,35,影响加工精度因素： 机床本身的制造精度 工具电极制造精度 工件和工具装夹定位误差 放电间隙与电极损耗 仿形精度（与电火花成形加工工艺有关） 尺寸精度 形状精度,电火花加工的基本规律之二 加工精度,2020/4/4,36,为了提高加工精度，应采用小规准加工,尺寸精度（仅考虑放电间隙与电极损耗的影响）,电火花加工的基本规律之二 加工精度（续）,电火花加工时的加工斜度 （1电极无损耗时工具轮廓线 2电极有损耗而不考虑二次放电时工件轮廓线）,形状精度 斜度（二次放电、电极损耗“二次放电”是指已加工表面上，由于电蚀产物的混入而使极间实际距离减少或是工作液介电性能降低，而再次发生脉冲放电
20、现象，使间隙扩大。,单面放电间隙,脉冲电压幅值,电压延续时间,单脉冲放电能量,机械因素引起的间隙扩大,圆角（尖角、凹角）,推论,2020/4/4,37,电火花加工的基本规律之三 加工表面质量,表面粗糙度 加工表面层的组织变化 表面微观裂纹,2020/4/4,38,电火花加工的基本规律之三 加工表面质量（续）,表面粗糙度 其润滑性、耐磨损性能比机械加工好 对表面粗糙度影响最大的因素 单个脉冲放电能量 工件材料的影响 熔点高的材料，表面粗糙度小 工件侧面的粗糙度值比底面的小一级 工具电极表面粗糙度的影响 加工表面层的组织变化,由上图解可知，电火花加工后的工件表面较硬，且整个变化层的厚度与放电规准有
21、关 表面微观裂纹 实验表明，一般微观裂纹只在熔融凝固层内出现,2020/4/4,39,电火花加工的基本规律之四 工具电极相对损耗,实现“高效低耗”加工的具体途径（5点） 正确选择加工极性 短脉冲、精加工 正极性加工 长脉冲、粗或半精加工负极性加工 选用合适的材料作工具电极 紫铜、石墨、黄铜 建立碳黑保护层（在煤油中采用负极性加工） 利用电喷镀现象 利用电化学作用（采用正极性加工）,指标,工具电极的损耗速度,加工速度,2020/4/4,40,电火花成形加工设备及附件,脉冲电源 自动控制系统 机床本体 工作液循环过滤系统 机床附件,国外篇,国内篇,2020/4/4,41,电火花机床,2020/4/
22、4,42,独立式脉冲电源 电子管式脉冲电源 闸流管式脉冲电源 晶体管式脉冲电源 晶闸管式脉冲电源,一、脉冲电源,对脉冲电源的要求 种类及其性能特点 非独立式弛张脉冲电源 应用最早、结构最简单，是利用电容时而充电又通过放电间隙放电（一弛一张）来产生脉冲电流的，其主要脉冲参数都与放电间隙大小及其物理状态密切相关 RC、RLC、RLCL、RLC-LC电路,1.高低压复合脉冲电源 2.等脉冲电源 3.自适应控制脉冲电源 4.晶体管微精加工电路,2020/4/4,43,二、自动控制系统,间隙自动调节系统的作用 维持一定的放电间隙，保证电火花加工正常和稳定地进行，以获得较好的加工效果,放电间隙与加工速度、
23、表面粗糙度之间的关系曲线,对间隙自动调节系统的要求 有较宽的速度调节跟踪范围 有足够的灵敏度和快速性 有必要的稳定性 结构简单可靠、体积小、操作维修方便,2020/4/4,44,二、自动控制系统（续）,间隙自动调节系统的基本环节 测量环节：通常测量反映 放电间隙大小及其物理状态的电参数（极间电压、放电电流以及击穿电压与击穿延时等） 比较环节：把从测量环节得来的信号与给定值进行比较，判别间隙大小及其物理状态好坏，并以信号差值去控制加工过程 放大环节 执行环节：根据控制信号的大小及时地进退工具电极，调节放电间隙大小,典型的间隙自动调节系统 电磁悬浮式（目前已少见） 电液压式（喷嘴挡板式） 电动机式
24、（伺服电动机式、步进电动机式、宽调速电机式、力矩电动机式）,直流力矩电动机自动控制系统原理框图,2020/4/4,45,三、机床本体,基本组成 主轴头（关键部件、间隙自动控制系统的执行机构） 结构简单、传动链短、传动间隙小、热变形小、具有足够的精度和刚度、以适应自动控制系统的惯性小、灵敏度好及承载一定负载的要求 床身和立柱 刚度大 床身工作面与立柱导轨面的垂直度 工作台（附带坐标测量装置） 工作液台 机床主要规格 （部标）用D71+工作台台面宽度的1/10,机床本体,2020/4/4,46,四、工作液循环过滤系统,冲油式（粗加工） 冲油压力大，排屑能力强，但电蚀产物从侧面通过易形成斜度 抽油式
25、（精加工） 冲油压力小，可获得较高的加工精度，但排屑能力比上者小,工作液的过滤 自然沉淀法 介质过滤法,作用:排除电火花加工过程中不断产生的电蚀产物 工作液循环系统(冲油式与抽油式),2020/4/4,47,五、机床附件,电极夹具 作用 把工具电极装夹固定在主轴上，并能调节电极的轴线与主轴轴线重合或垂直 种类 十字铰链式通用夹具,十字铰链式电极夹具结构图 1-电极装夹标准套 2-紧固螺钉 3-绝缘板 4-下底板 5-十字板 6-上板 7-调节螺钉 8-锁紧螺钉 9-圆柱销 10-导线固定螺钉,球面铰链式电极调节装置 1-紧固螺钉 2-调节螺钉 3-球面垫圈 4-下调节板,球面铰链式调节装置,2
26、020/4/4,48,机床附件,平动头 平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的。是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件。当用单电极加工型腔时，使用平动头可以补偿上一个加工规准和下一个加工规准之间的放电间隙差。 目前，机床上安装的平动头有机械式平动头和数控平动头，其外形如图下所示。机械式平动头由于有平动轨迹半径的存在，它无法加工有清角要求的型腔；而数控平动头可以两轴联动，能加工出清棱、清角的型孔和型腔。,2020/4/4,49,(a) 机械式平动头 (b) 数控平动头 平动头外形,2020/4/4,50,平动头的动作原理是：利用偏心机构将伺服电机的旋转运动通过平动轨迹保
27、持机构转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面小圆周运动，许多小圆的外包络线面积就形成加工横截面积，如图2-7所示，其中每个质点运动轨迹的半径就称为平动量，其大小可以由零逐渐调大，以补偿粗、中、精加工的电火花放电间隙之差，从而达到修光型腔的目的。具体平动头的结构及原理可以参考其他书籍。,2020/4/4,51,平动头扩大间隙原理图,2020/4/4,52,模具电火花穿孔加工,穿孔工艺特点 可以在模坯淬火后进行加工，避免热处理变形影响 冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨 不受材料硬度限制，扩大模具材料选用范围 对于复杂的凹模可不用镶拼结构 应用范围 冲裁模、粉末冶金模、拉深模和拉丝模加
28、工 螺纹、小孔、异形孔及其它特殊零件的加工,3,1,2,4,2020/4/4,54,工具电极设计与制造,电极材料：导电性好、耗损小、机械加工性好。常用材料有黄铜、紫铜、石墨 、钢等。 电极结构 1、整体式电极 2、镶拼式 3、组合式,2020/4/4,55,电极尺寸,电极长度,2020/4/4,56,电极尺寸（续）,电极截面尺寸 阶梯电极,2020/4/4,57,电极制造,加工方法：一般用电火花线切割加工，也可用普通机械加工然后成形磨削。 电极与凸模连接在一起成形磨削，适用于凸、凹模配合间隙等于放电间隙。若配合间隙小于放电间隙，用化学腐蚀法缩小尺寸；若配合间隙大于放电间隙，可用电镀法扩大电极尺
29、寸。,2020/4/4,58,凹模模坯准备：电火花加工前的全部工序,2020/4/4,59,电极与工件的装夹与定位 （1）电极装夹：整体式用通用夹具直接装；多电极用通用夹具加定位块，或专用夹具；镶拼式采用一块连接板，装夹后再安装在机床上校正。 （2）工件装夹 (3) 校正 （4）定位 电规准的选择与转换,2020/4/4,60,典型实例,电机转子冲模：材料Cr12；刃口高度12mm；淬火硬度6264HRC；配合间隙0.040.06mm。 1.工具电极 2.模坯准备 3.电极与工件装夹 4.加工规准,2020/4/4,61,型腔模电火花加工,型腔模电火花加工的工艺特点与工艺方法 电极设计与制造
30、型腔电火花加工工艺 典型工艺实例,2020/4/4,62,型腔模电火花加工的工艺特点与工艺方法,工艺特点 要求电极损耗小，以保证成形精度 成形过程蚀除量大，要求加工速度快 必须更换精加工电极或利用平动加工进行侧面修光 工艺方法（参考教材P126） 单电极平动加工法 多电极更换法 分解电极加工,2020/4/4,63,电极设计与制造,电极设计 结构形式的确定 电极尺寸的确定 电极水平尺寸,电极材料的选择 石墨、紫铜,电极垂直方向尺寸,电极总高度,电极总高度确定说明图,2020/4/4,64,电极设计与制造（续）,电极制造 紫铜电极的制造（机械加工+钳工修光） 石墨电极的制造（机械加工+修整抛光）
31、 加工电极固定板 准备样板 划线 加工排气孔和冲油孔 表面修整抛光,2020/4/4,65,型腔电火花加工工艺,加工前的准备 工艺方法选择（单电极平动法） 电极准备和工件准备 电极的装夹与校正 目的 校正方法 按电极侧面校正 按电极上端面作辅助基准校正垂直度，按平之侧面校正水平位置 按电极断面火花放电校正,型腔模电极的校正,2020/4/4,66,型腔电火花加工工艺（续）,工件的装夹与校正 定位方法 十字线定位法 定位板定位法 块规角尺定位法 以基准面进行数控定位,电规准的选择与转换 电规准的选择 电规准的转换 转换原则：下一档规准加工的表面粗糙度是上一档的1/21/3，而所留的修光余量大约为
32、3Rmax左右,结束,2020/4/4,67,正负电极表面分别受到电子和正离子的轰击，由于电子的质量和惯性小，容易获得很高的加速度和速度，在击穿放电的初始阶段就有大量的电子奔向正极，并轰击正极表面而蚀除金属。正离子则因质量和惯性较大，起动较慢，在击穿放电的初期，大量的正离子尚来不及到达负极表面，所以传递给负极的能量远远小于电子传递给正极的能量。因此在用短脉冲加工时，电子轰击作用大于正离子的轰击作用，正极的蚀除速度大于负极的蚀除速度。当用长脉冲加工时，因为正离子的质量和惯性大，对负极表面的轰击破坏作用将大大超过电子对正极表面的轰击作用，此时负极的蚀除速度也必然要大于正极的蚀除速度。,产生极性效应
33、的主要原因,返回,“正极性”加工,“负极性”加工,2020/4/4,68,4）在粗、中、精规准下都有一定的加工速度和较低的电极损耗,5）脉冲电压的前沿要陡，后沿也不能延续太长，以利于稳定单脉冲放电能量和提高脉冲放电频率,电火花加工机床对脉冲电源的主要要求（6点）,1）有足够的脉冲放电能量,返回,2）必须是单向脉冲,3）脉冲主要参数（脉冲电流幅值 Im、脉冲宽度 ton、脉冲停歇时间 toff 等）能 在一个较宽的范围内调节，以满足粗、中、精加工需要,6）性能稳定可靠，操作简单，维修方便,介质击穿和通道形成,能量转换、分布与传递,电极材料的抛出,极间介质的消电离,返回,日本sodick公司生产的
34、部分电加工设备,返回,我国生产的数控快走丝线切割机和电火花成形机床,返回,2020/4/4,72,镶拼式电极 组合式电极,工具电极设计与制造,电极的结构 整体式电极,整体式电极,电极材料的选择 黄铜、紫铜、石墨、钢、铸铁、铜钨合金、银钨合金等,2020/4/4,73,工具电极设计与制造（续）,电极长度,估算,2020/4/4,74,工具电极设计与制造（续）,凹模与电极尺寸关系示意图,电极截面尺寸,按凹模尺寸和公差来定,分三种情况讨论,按凸模尺寸和公差来定 电极单边缩放量,1) k=1（单边）,3) k=0（无缩放）,2) k=2（双边）,2020/4/4,75,电极制造 电火花线切割加工 普通
35、机械加工、成形磨削 配合间隙=放电间隙：直接进行成形磨削 配合间隙放电间隙：电镀法,工具电极设计与制造（续）,阶梯电极,返回,阶梯部分缩小量a可根据粗、精加工时的单面放电间隙差及单面精修量确定 阶梯部分长度L2一般为凹模加工厚度的1.52倍，特殊情况可加长到3倍的凹模加工厚度,2020/4/4,76,凹模模胚准备,常用的凹模模胚准备工序（即电火花穿孔加工之前的全部工序）： 下料 锻造 退火 刨（铣）削 平磨 划线 钳工 插（铣）削 钳工 热处理 平磨 退磁 为了提高生产率，模胚必须去除型孔余量； 为了避免淬火变形的影响，电火花穿孔加工应安排在淬火后进行。,返回,2020/4/4,77,电极和工
36、件的装夹与定位,电极装夹 整体式:通用夹具直接装夹 多电极:通用夹具+定位块、专用夹具 镶拼式：连接板+校正 工件装夹：压板、螺钉 校正：精密角尺或百分表 定位：划线法、块规角尺法,返回,2020/4/4,78,电规准的选择与转换,电规准的选择原则 粗规准主要用于蚀除加工余量大的部分，其加工速度快，电极损耗小 精规准用于最终实现冲模要求的各种技术指标，脉宽窄 中规准用于粗加工转换为精加工的中间过渡阶段 电规准的转换程序 先用粗规准加工到刃口处，或者阶梯电极的台阶处进给到刃口部分，转换成中规准过渡，加工12mm后再转换为精规准加工,返回,2020/4/4,79,大讨论,关于电火花成形加工,202
37、0/4/4,80,电火花成形加工的实质是什么？要让电腐蚀现象变害为利的关键何在？必备条件是什么？,2020/4/4,81,您认为目前电火花成形加工工艺中最关键的是哪个指标，为什么？主要应解决的问题（或矛盾）是什么？,2020/4/4,82,对电火花成形加工设备您对哪部分的研究最感兴趣？,2020/4/4,83,您认为电火花成形加工在模具领域主要的应用有哪些方面？,2020/4/4,84,您对本章最感兴趣的内容是什么，如果您的毕业设计是有关电火花成形加工的研究，您给自己选择一个什么课题名称（或内容）？,返回,2020/4/4,85,结束语,理解电火花加工的基本原理及特点，了解其物理本质。 正确理解和掌握电火花加工的基本规律，即加工速度、加工精度、加工表面质量以及电极相对损耗等四个工艺指标的主要影响因素和规律。 了解电火花成形加工设备及附件。 了解和掌握电火花穿孔加工和型腔模电火花加工的特点、工具电极设计与制造方法、电极和工件的装夹与定位以及电规准的选择与转换。,退出,
