1、南京工业职业技术学院机械工程学院模具零件数控加工技术 项目六：深窄型腔模数控电火花加工滕宏春教授下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2压块型腔模电火花加工项目，其模具材料为40Cr，热处理硬度HRC40-45，零件如图所示，制定成型工艺并给定电规准参数；设计成型电极。【任务要求】腔内下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-21.单电极直接成形工艺 问问1.1.常用型腔电火花加工的工艺方法有哪些常用型腔电火花加工的工艺方法有哪些?一、电火花加工工艺方法 下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-22.多电极更换成形工艺下一页下一
2、页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-23.分解电极成形工艺下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-24.数控移动成形工艺 普通电火花加工机床为了修光侧壁和提高其尺寸精度而添加平动头，使工具电极轨迹向外可以逐步扩张，即可以平动。对数控电火花机床，由于工作台是数控的，可以实现工件加工轨迹逐步向外扩张，即摇动，故数控电火花机床不需要平动头。平动头扩大间隙原理图下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2(a)电极在最左(b)电极在最上(c)电极在最右(e)电极平动后的轨迹(d)电极在最下电极下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工
3、 任务6-2电火花三轴数控摇动类型放电间隙、蚀除速度和进给速度下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2与一般电火花加工工艺相比较，采用平动头电火花加工有如下特点：可以通过改变轨迹半径来调整电极的作用尺寸，因此尺寸加工不再受放电间隙的限制。用同一尺寸的工具电极，通过轨迹半径的改变，可以实现转换电规准的修整，即采用一个电极就能由粗至精直接加工出一副型腔。在加工过程中，工具电极的轴线与工件的轴线相偏移，除了电极处于放电区域的部分外，工具电极与工件的间隙都大于放电间隙，实际上减小了同时放电的面积，这有利于电蚀产物的排除，提高加工稳定性。工具电极移动方式的改变，可使加工的表面粗糙
4、度大有改善，特别是底平面处。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2Center searching(Inside)Center searching(Outside)Z-axis machining(Z-)Z-axis machining(Z+)Repeat machiningCorner machining角 落 加 工重 复 加 工Z轴 垂 直 加 工(Z+)Z轴 垂 直 加 工(Z-)寻 找 中 心(外 部)寻 找 中 心(内 部)旋 转 加 工旋 转 加 工旋 转 加 工旋 转 加 工旋 转 加 工旋 转 加 工Rotation machiningRotatio
5、n machiningRotation machiningRotation machiningRotation machiningRotation machining旋 转 加 工Rotation machiningSide machiningFan shap machiningStep machiningC-axis positioningmachining(optional)C-axis helical gearmachining(optional)侧 面 加 工扇 形 加 工等 级 化 加 工C轴 标 示 加 工(特 殊)C轴 螺 旋 齿 轮 加 工(特 殊)电火花机床常见功能下一页下一
6、页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2摇动的轨迹除了可以像平动头的小圆形轨迹外，数控摇动的轨迹还有方形、菱形、叉形和十字形，且摇动的半径可为9.9 mm以内任一数值。11(1)可以精确控制加工尺寸精度。(2)可以加工出复杂的形状，如螺纹。(3)可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度。(4)可以加工出清棱、清角的侧壁和底边。(5)变全面加工为局部加工，有利于排屑和加工稳定。(6)对电极尺寸精度要求不高。具体来说，摇动加工的作用是：下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2摇动加工LN STEP 摇动幅度(半径)的大小，4位数，单位为m摇动幅度，其后为4位数(摇动
7、半径)02：摇动加工的伺服方式02：摇动运动的所在平面05：摇动轨迹形状5.数控多轴联动成形工艺数控电火花多轴联动加工是一种新型的工艺，通常采用中空圆柱棒电极，加工中高速旋转，工作台及主轴多坐标数控伺服运动，加工三维空间复杂曲面。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2电火花数控摇动类型一览表下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2(a)自 由 摇 动(b)步 进 摇 动(c)锁 定 摇 动数控摇动的伺服方式共有以下三种：自由摇动：选定某一轴向(例如Z轴)作为伺服进给轴，其他两轴进行摇动运动。例如：G01 LN001 STEP30 Z-10.G0
8、1表示沿Z轴方向进行伺服进给。LN001中的00表示在XY平面内自由摇动，1表示工具电极各点绕各原始点作圆形轨迹摇动，STEP30表示摇动半径为30 m，Z-10.表示伺服进给至Z轴向下10 mm为止。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2步进摇动：在某选定的轴向作步进伺服进给，每进一步的步距为2m，其他两轴作摇动运动。例如：G01 LN101 STEP20 Z-10.G01表示沿Z轴方向进行伺服进给。LN101中的10表示在XY平面内步进摇动，1表示工具电极各点绕各原始点作圆形轨迹摇动，STEP20表示摇动半径为20 m，Z-10.表示伺服进给至Z轴向下10 mm为
9、止。步进摇动限制了主轴的进给动作，使摇动动作的循环成为优先动作。步进摇动用在深孔排屑比较困难的加工中。它较自由摇动的加工速度稍慢，但更稳定，没有频繁的进给、回退现象。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2锁定摇动：在选定的轴向停止进给运动并锁定轴向位置，其他两轴进行摇动运动。在摇动中，摇动半径幅度逐步扩大，主要用于精密修扩内孔或内腔。例如：G01 LN202 STEP20 Z-5.G01表示沿Z轴方向进行伺服进给。LN202中的20表示在XY平面内锁定摇动，2表示工具电极各点绕各原始点作方形轨迹摇动，Z-5.表示Z轴加工至-5 mm处停止进给并锁定，X、Y轴进行摇动运
10、动。锁定摇动能迅速除去粗加工留下的侧面波纹，是达到尺寸精度最快的加工方法。它主要用于通孔、盲孔或有底面的型腔模加工中。如果锁定后作圆轨迹摇动，则还能在孔内滚花、加工出内花纹等。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-22(1)加工型孔的电极整体式电极 这种电极是用整块材料加工出的。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2181-床身2-液压油箱；3-工作台和工作液槽；4-主轴头；5-立柱；6-工作液箱；7-电源箱1.电火花机床及应用 二、电火花机床操作 下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2我国国标规定，电火花成型机床均用
11、D71加上机床工作台面宽度的1/10表示。例如D7132中，D表示电加工成型机床(若该机床为数控电加工机床，则在D后加K，即DK)；71表示电火花成型机床；32表示机床工作台的宽度为320 mm。小型(D7125以下)、中型(D7125D7163)和大型(D7163以上)；非数控、单轴数控和三轴数控。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2类别加工方法特点用途备注1电火花穿孔成型加工1.工具和工件之间只有一个相对的伺服进给运动。2.工具为成形电极，与被加工表面有相应的截面或形状。1.型腔加工：加工各类型腔模及复杂的型腔零件。2.穿孔加工：各类冲模、挤压模及微孔。约占电火
12、花机床的30%，典型有D7125,D7140等。2电火花线切割加工1.工具电极顺电极丝轴线移动的线电极。2.工具和工件在两个水平方向同时有相对伺服运动。1.切割各种冲模和具有直纹面的零件。2.下料、截割、窄缝加工。约占电火花机床的60%，典型有DK6725,DK6732等。3电火花内孔、外圆成形磨削1.工具与工件有相对旋转运动。2.工具与工件间有轴向和径向的进给运动。1.加工高精度、良好表面粗糙度的小孔，如拉丝模。2.加工外圆、小模数滚刀。约占电火花机床的3%，典型有DK6310电火花内圆磨床等。4电火花同步共轭回转加工1.工具与工件均作旋转运动，角速度相等或成整数倍，相对应接近的放电点可有切
13、向相对运动速度。2.工具与工件可作纵向、横向进给运动。1.以同步回转、展成回转、倍角速度回转等不同方式。加工各种复杂型面的零件，如高精度异形齿轮，精密螺纹环规。约占电火花机床的1%，典型有JN-2、JN-8内外螺纹成形机床等。5电火花高速小孔加工1.采用细管电极（0.3mm），管内冲入高压水基工作液。2.细管电极旋转。3.穿孔速度极高，60mm/min1.加工线切割穿丝预孔。2.加工深径比很大的小孔，如喷嘴。约占电火花机床的1%，典型有DK703A等。6电火花表面强化、刻字1.工具在工件表面上振动。2.工具相对工件移动。3.在空气中加工。1.模具刃口强化。2.电火花刻字、打印记。约占电火花机床
14、的1-2%，典型有DK9105等。电火花加工方法分类下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2间 隙参考值增益设定控制装置进给系统自动进给调节系统比较器放大器间 隙传感器脉冲电源床 身工作液循环过 滤 系 统(a)原理图(b)实物机床系统下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-210111298713Pt14151617123456P01液压箱；2溢流阀；3叶片液压泵；4电动机；5压力表；6滤油器；7节流阀；8喷嘴；9电机械转换器；10动圈；11静圈；12挡板；13压力14液压缸；15活塞；16工具电极；17工件A2A1有速度和位置反馈的全闭环控制的
15、主轴头 喷嘴挡板式电液压自动调节器下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-223124356712811补油抽油139101粗过滤器；2单向阀；3油泵；4电极；5安全阀；6压力表；7精过滤器；8压力调节阀；9射流抽吸管；10冲油选择阀；11快速进油控制阀；12冲油压力表；13抽油压力表冲油工作液循环系统油路下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2加工参数对工件的加工影响很大。在同样的设备条件下，加工参数决定生产率、表面粗糙度、尺寸精度。各数控电火花成形机床的加工参数大同小异，一般有16个参数分为三类：1)与放电脉冲设定有关的参数。属于这一类的参数有
16、ON、OFF、PL、IP、V、HP、PP。2)与加工调节有关的参数。它们是MA、SV、UP、DN、C、S。3)与摇动动作有关的参数：LN、STEP、LD2.电火花成形机床加工参数的选择 下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2加工参数符号机能PL极性转换（输入或）ON脉冲放电时间OFF脉冲间隙时间IP主电源峰值电流值V主电源电压HP辅助电源电压PP电极无损耗脉冲控制MA脉冲间隙时间调整SV伺服基准电压UP跳跃上升时间DN跳跃放电时间C极间电容S伺服速度LN摇动模式选择STEP摇动幅度 L摇动速度脉冲放电时间ON：此参数用于设定脉冲放电的时间，一般从1-1250s（微秒）
17、的范围内选择。脉冲放电时间对电极损耗、粗糙度、加工表面变质层及斜度等均有影响。此外，它对加工稳定性，决定加工极性以及是否容易烧弧也有影响。其它条件不变时，增大放电脉宽，可使电极损耗减小，表面粗糙度变大，间隙增大，生产率提高、表面变质层增厚，斜度变大。一般脉宽较大时加工稳定性会好些。脉冲间隙时间OFF：在放电脉冲间歇中，电极与工件之间被击穿的工作介质液恢复绝缘，电蚀产物排出，所以参数OFF主要决定加工稳定性，避免电弧的产生。它对生产率有明显的影响，对电极损耗也有一定影响。一般加大脉冲间隙时间加工稳定性提高，但电极表面温度降低，电蚀产物对电极的覆盖效应减小，电极损耗会有所增加。加工形状复杂的盲孔时
18、，排屑不好，可增大脉冲间歇时间。主电源峰值电流值IP：IP对生产率、表面粗糙度、放电间隙、电极损耗、表面变质层均有明显作用。对加工稳定性的影响也较大。一般提高峰值电流将使生产率提高、加工表面粗糙度变大，间隙增大、电极损耗上升，表面变质层加深，能改善加工稳定性。提高蜂值电流虽然能提高生产率，但有个限度，超过这个限度，加工稳定性会破坏，电极和工件会产生拉弧烧伤。主电源电压V：V是供给主电源电路的电压。在其它条件不变的情况下，改变主电源电压V可得到不同的加工速度和电极损耗。有的电火花机床制造厂推荐下述经验数据：粗加工采用30-70V，中加工采用70-90V，精加工采用90-150V。辅助电源电压HP
19、：除V的主电源以外，另有电流控制电路与高压电路配合的辅助电源，根据工件与电极情况控制脉冲。辅助电压与加工性能的关系见表电极无损耗脉冲控制PP：该参数利用电极少无损耗条件来提高铜电极对钢工件的加工性能。减少电极损耗，稳定放电间隙、抑制电极表面皱纹、塌角以及由于热影响引起的翘曲，并且使电加工开始接触时的放电状态变得良好，进行稳定放电。电极少无损耗脉冲控制参数一般在长脉冲条件下使用，IP大时作用显著。脉冲间歇时间调整参数MA:MA的作用是把由脉冲间歇时间OFF决定的间歇幅度设定得扩大几倍。在加工状态有短路或放电弧倾向时，MA起作用使脉冲间歇时间加长，以使加工正常进行伺服基准电压SV:伺服动作控制是按
20、极间电压变化来进行的。当极间电压V0较SV设定的基准电压高时，进行加工；极间电压较基准电压低时(有时也有短路)工具电极回退,间隙加大，SV值增大，极间距离增大，一个放电循环的长度加大，加工速度就减慢。跳跃上升时间UP:在电火花成形加工过程中，为了排除电蚀废屑，工具电极要进行往复跳跃运动(抬刀)。这样加工的稳定得到保证。设定跳跃上升时间的参数是UP。UP值增大，排屑状况改善，加工稳定，生产效率降低。跳跃放电时间DN 设定工具电极跳跃下降放电时间的参数是DN。参数要设定得使放电状态稳定。DN值过大时，放电重复次数多，电蚀切屑量多，排屑状况恶化，二次放电和电弧放电的危险性就增大。极间电容的设定参数C
21、 极间电容C值与放电频率有关。增大C值，其效果是加工速度提高，电极损耗增加，电蚀量增大，粗糙度变粗。的危险性就增大。设定伺服速度S：S值大送进速度低，生产效率低，在伺服动作调节时，要防止产生振动。S值有0-9档，一般取2-5档。摇动模式选择LN：LN的设定通常为3位输入。摇动幅度STEP：设定摇动的幅度STEP为4位，最大输入为9999m。通常使用300m以下，幅度过大，摇动一周所需的时间延长，有时发生加工上的问题。摇动速度L：由0-9共十档，0最快，一般取为l。极性PL：电火花加工中，将脉冲电源正极接工件者称为正极性加工；脉冲电源负端接工件者称为负极性加工。极性对电火花加工的电极损耗、生产率
22、和加工稳定性等影响很大。用紫钢及石墨材料作电极对钢工件加工时，粗加工由于脉冲宽度较大(一般大于50s)采用负极性，电极损耗较小；精加工于脉由冲宽 度 较 小(一 般 小 于50s)采用正极性电极损耗较小。用钢或铸铁做电极，对钢质工件加工时，均采用负极性。下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2加工性能控制电路放电间隙加工速度排屑低压窄慢差中压高压辅助宽快好脉冲间歇时间调整参数MA作用示意图伺服控制的示意图 下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-2伺服基准电压SV值影响的示意图跳跃时间和电压与电流波形下一页下一页上一页上一页首页首页压块型腔模电火花加工 任务6-21.电极的装夹 2.电极的校正 三、电极、工件的装夹和调整 项目六：深窄型腔模数控电火花加工谢谢！
