数控电火花成型加工.doc

112 -第五章第五章 数控电火花成型加工数控电火花成型加工第一节第一节 数控电火花成型机床分类与组成数控电火花成型机床分类与组成一、数控电火花成形机床的型号与分类一、数控电火花成形机床的型号与分类我国电火花成型（穿孔和型腔）加工机床的型号按 JB 1838—76 规定，与线切割机床的型号规定基本相同，例如型号 DK 7125 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二、数控电火花成型机床的组成二、数控电火花成型机床的组成数控电火花成型机床一般由主机、脉冲电源与机床电气系统、数控系统和工作液循环过滤系统等部分组成第二节第二节 数控电火花成型加工工艺与操作数控电火花成型加工工艺与操作一、数控电火花成型加工工艺一、数控电火花成型加工工艺（一）电火花加工的特点及适用范围（一）电火花加工的特点及适用范围1. 电火花加工的特点电火花加工又称为放电加工或电蚀加工，它是利用在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的电腐蚀作用对工件进行加工的一种工艺方法。

与常规的金属加工相比较，电火花加工具有如下特点：（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(0.01—0.1 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 0.63～1.25μm；微精加工时精度可达0.002～0.004 mm，表面粗糙度 Ra 为为 0.04～0.16μm5）直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化 113 -2.电火花加工的适用范围如图 5-1 所示为电火花加工的适用范围，具体有以下方面：（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及微细工件二）（二） 电火花加工的主要工艺参数电火花加工的主要工艺参数1.加工速度对于电火花成形机来说加工速度是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量一般用体积加工速度表示2.工具电极损耗在电火花成形加工中，工具电极损耗直接影响仿形精度，特别对于型腔加工，电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要电极损耗分为绝对损耗和相对损耗绝对损耗最常用的是体积损耗 Ve 和长度损耗 Veh 二种方式，它们分别表示在单位时间内，工具电极被蚀除的体积和长度在电火花成形加工中，工具电极的不同部位，其损耗速度也不相同图 5-1 电火花加工的适用范围- 114 -在精加工时，一般电规准选取较小，放电间隙太小，通道太窄，蚀除物在爆炸与工作液作用下，对电极表面不断撞击，加速了电极损耗，因此，如能适当增大电间隙，改善通道状况，即可降低电极损耗。

3.表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差对电加工表面来讲，即是加工表面放电痕——坑穴的聚集，由于坑穴表面会形成一个加工硬化层，而且能存润滑油，其耐磨性比同样粗糙度的机加表面要好，所以加工表面允许比要求的粗糙度大些而且在相同粗糙度的情况下，电加工表面比机加工表面亮度低工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能，如耐磨性，配合性质，接触刚度，疲劳强度和抗腐蚀性等尤其对于高速、高洁、高压条件下工作的模具和零件，其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键 4.放电间隙放电间隙是指脉冲放电两极间距，实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量对电火花成形加工放电间隙的定量认识是确定加工方案的基础其中包括工具电极形状，尺寸设计，加工工艺步骤设计，加工规准的切换以及相应工艺措施的设计以上各项都不是互相独立的，而是互相关联的主要电参数对工艺指标的影响，如表 5-1所示三）电极材料及加工特性（三）电极材料及加工特性电火花成型加工生产中为了得到良好的加工特性，电极材料的选择是一个极其重要的因素它应具备加工速度高、电极消耗量小、电极加工性好、导电性好、机械强度好和价格低廉等优势。

现在广泛使用的电极材料主要有以下几种：1.铜：铜电极是应用最广泛的材料，采用逆极性(工件接负极)加工钢时，可以得到很好的加工效果，选择适当的加工条件可得到无消耗电极加工(电极的消耗与工件消耗的重量之比：按该键灯亮，加分组脉冲，适合石墨加工⑨提升间隙电压（F3）：不按该键灯灭，间隙电压为正常状态；按该键灯亮，间隙电压加倍它分 1、1.5、2……9.5 等 1 8 组参数，可根据加工的需要选择不同的间隙电压，适合- 120 -深孔加工⑩备用键 3.手控盒使用DK7145NC 机床手控盒面板，如图 5-9 所示各键功能说明如下：（1）加工（WORK）：对刀或拉表状态，按 条件满足的情况下，加工指示灯亮，开始放电加工，同时启动油泵；条件不满足，报警；加工状态，再按 则切断加工电压，关油泵，主轴回退，回退到位，切换到对刀状态，报警2）对刀（EDGE FIND）：按 ，对刀灯亮，系统进入对刀状态；加工指示灯亮时，按 ，则切断加工电压，关油泵，系统转换到对刀状态；拉表灯亮时，按 ，对刀灯亮，系统转换到对刀状态3）拉表（ALIGN）：加工灯亮时，按 则切断加工电压，关油泵，拉表灯亮，系统转换到拉表状态；对刀灯亮时，按 则拉表灯亮，系统转换到拉表状态；拉表灯亮时，该键无效。

4）油泵（PUMP）：按 灯亮，油泵启动，开始供应加工液；再按 关油泵5）快退（FAST BACK）：按 主轴快退对刀和短路状态下，则按 键无效6）慢退（SLOW BACK）：按 主轴慢退7）快进（FAST FEED）：按 主轴快进对刀和短路状态下，则按 键无效8）慢进：按 主轴慢进9）悬停（STOP）：按 键灯亮，主轴悬停则快退／慢退，快进／慢进键无效再按 键灯灭，主轴悬停取消则快退，快进，慢退，慢进有效10）伺服旋钮：旋转 旋钮，用于调节伺服灵敏度．顺时针方向调．灵敏度增高，伺服速度增加，逆时针方向调，灵敏度降低，伺服速度亦降低4.非自动加工与自动加工设置（1）非自动加工图 5-8 手控盒面板- 121 -①加工条件：自动灯灭；②不论 EDM 灯亮否，均转到非 EDM 状态（EDM 灯灭） ；③结束加工：再次按下加工键，则切断加工电压，主轴回退，回退到位切换到对刀状态，报警2）自动加工步序设置数控系统的自动加工可以从 0--9 任一段开始，但最后一段必须是第 9 段中间若有不需要的段，则将其深度设为小于或等于上一段的值以 6 段自动加工为例：正打，设定总深度为 6mm,各段深度依次为2.0，3.0，4.0，5.0，5.5，6.0。

下表 5-2 中三种设定均正确表 5-2 自动加工三种歩序设置①从第 0 步序开始加工②从第 0 步序开始加工③从第 4 步序开始加工(优选)步序号深度加工段步序号深度加工段步序号深度加工段步序 02.01步序 02.01步序 0任意步序 13.02步序 13.02步序 1任意步序 24.03步序 24.03步序 2任意步序 30.5（≤4.0 即可）步序 35.04步序 3任意步序 40.5（≤4.0 即可）步序 45.55步序 42.01步序 55.04步序 56.06步序 53.02步序 65.0（≤5.0 即可）步序 66.0（≤6.0 即可）步序 64.03步序 75.0（≤5.0 即可）步序 76.0（≤6.0 即可）步序 75.04步序 85.55步序 86.0（≤6.0 即可）步序 85.55步序 96.06步序 96.0必须=步序 5步序 96.06（三）机床规准值范围及设置（三）机床规准值范围及设置1.规准值范围（1）脉宽（Ton）：在脉宽值显示值为 1—989(μs)时，为实际输出值；在脉宽值显示值为 990—999 时，输出值和显示值对应关系，如下表 5-3表 5-3 脉宽输出值和显示值对应关系（在脉宽值为 990—999 时，单位为 μs）显示值990991992993994995996997998999输出值1100120013001400150016001700180019002000（2）脉间（Toff）：10—999(us)。

3）低压（LOW VOLF）：0，03，05，1—30；如低压值=03，输出电流约为 0.3A；低压- 122 -值=05，输出电流约为 0.5A4）高压（HIGH VOLF）：0—35）页面（PAGE）：0—96）步序（STEP）：0—97）抬刀高度（UP HIGH）：1—9，显示值和实际抬刀高度对应值的关系，如下表 5-4表 5-4 显示值和实际抬刀高度对应关系 (单位为 mm)显示值123456789对应值0.20.30.40.50.60.81.11.52.0（8）抬刀周期（UP TIME）：0—9；抬刀周期为 0，即加工时不抬刀；显示值和实际抬刀周期对应值的关系，如下表 5-5表 5-5 显示值和实际抬刀周期对应关系(单位为 s)显示值123456789对应值0.512468101520（9）快落高度（F DOWN HIGH）：0—9此按键为实现两级抬刀而设，快落高度设为0，系统无两级抬刀；设为 1-9 时，可实现两级抬刀显示值和实际快落高度对应值的关系，如下表 5-6表 5-6 显示值和实际快落高度对应关系(单位为 mm)显示值123456789对应值0.20.250.30.40.50.60.81.11.5（10）防积碳（CARBON PROOF）：0-9。

防积碳设为 0 时，不进行积碳检测11）间隙电压（GAP）：1—9各档间隙电压的改变，随脉宽、脉间的变化而定12）X、Y、Z、深度：+999.995 ～ -999.995(mm)；2. 加工规准设置根据加工要求设置加工规准，包括电流、脉宽、脉间，抬刀等参数1）粗加工时，为了获得较快的加工速度，应选择大脉冲宽度和大电流，电流选择时应考虑电极尺寸，以免单位面积电流太大；脉冲间隔从加工速度角度考虑选择应尽量小，只要不拉弧就可；但小脉冲间隔易造成加工条件恶化，间接造成电极损耗增大，选择应留有余量为了获得较小的电极损耗，应选择负极性加工，即工件接负极，电极接正极在 DK7145NC 上粗加工时，脉冲宽度可选 300μs — 800μs，脉冲间隔可选 80μs — 250μs对于紫铜电极，选择 300μs—800μs 脉冲宽度，对于石墨电极脉冲宽度可选 300μs — 500μs电流可根据电极面积选择，一般单位面积电流不超过 10A／cm 由于排屑条件较好，2可选择较。