第11章数控电火花加工.ppt

数控机床编程与操作数控机床编程与操作主讲：王振华主讲：王振华第十一章第十一章 数控电火花加工数控电火花加工11.1 11.1 数控电火花机床的组成数控电火花机床的组成* * 11.2 11.2 编程指令介绍编程指令介绍* *11.4 11.4 加工操作实例加工操作实例* *11.7 11.7 思考与练习题思考与练习题* * 本章知识本章知识 •数控电火花机床组成数控电火花机床组成 •数控电火花机床编程指令数控电火花机床编程指令本本章章着着重重介介绍绍了了数数控控电电火火花花加加工工，，从从机机床床的的组组成成、、编编程程指指令令、、操操作作、、加加工工实实例例、、机机床床的的日日常常维维护护及及保保养养和和常常见见故故障障排排除除，，较较全全面面地地介介绍了数控电火花的加工工艺绍了数控电火花的加工工艺 1.1.数控电火花机床的结构形式数控电火花机床的结构形式 （（1 1）立柱式（）立柱式（C C形结构）形结构）它是大部分数控电火花机床采用的结它是大部分数控电火花机床采用的结构形式，如图构形式，如图11.111.1所示所示* *在床身机座上安在床身机座上安装了立柱和工作台，床身一般为铸件，对装了立柱和工作台，床身一般为铸件，对于小型机床，床身内安装工作液箱，大型于小型机床，床身内安装工作液箱，大型机床则将工作液箱放置在床身外。

立柱上机床则将工作液箱放置在床身外立柱上安装了主轴头，工作台下安装了安装了主轴头，工作台下安装了X X、、Y Y轴，轴，工作台上安装油槽，油槽安装有活动门，工作台上安装油槽，油槽安装有活动门，门上嵌有密封条此类机床的刚性比较好，门上嵌有密封条此类机床的刚性比较好，导轨承载均匀，容易制造和装配导轨承载均匀，容易制造和装配 11.1 11.1 数控电火花机床的组成数控电火花机床的组成 图图11.1 11.1 立柱式立柱式 图图11.2 11.2 龙门式龙门式 （（2 2）龙门式）龙门式这种结构的立柱做成龙门样式，如图这种结构的立柱做成龙门样式，如图11.211.2所示所示* *该结构将主轴安装在该结构将主轴安装在X X、、Y Y两个两个导轨上，工作液槽采用升降式结构它的最导轨上，工作液槽采用升降式结构它的最大特点是机床的刚性特别好，可做成大型电大特点是机床的刚性特别好，可做成大型电火花机床火花机床 （（3 3）滑枕式）滑枕式这种结构形式类似于牛头刨床，如图这种结构形式类似于牛头刨床，如图11.311.3所示该结构将主轴安装在所示该结构将主轴安装在X X、、Y Y两个滑枕上，两个滑枕上，工作液槽采用升降式结构。

机床工作时，工作工作液槽采用升降式结构机床工作时，工作台不动此类机床结构比较简单，容易制造，台不动此类机床结构比较简单，容易制造，适合于大、中型的电火花机床，它的不足之处适合于大、中型的电火花机床，它的不足之处是机床刚度会受主轴行程的影响是机床刚度会受主轴行程的影响 图图11.3 11.3 滑枕式滑枕式 （（4 4）悬臂式）悬臂式这种结构形式类似于摇臂钻床，如图这种结构形式类似于摇臂钻床，如图11.411.4所示主轴安装于悬臂上，可在悬臂上移动，所示主轴安装于悬臂上，可在悬臂上移动，上下升降比较方便它的好处是电极装夹和上下升降比较方便它的好处是电极装夹和校准比较容易，机床结构简单，一般应用于校准比较容易，机床结构简单，一般应用于精度要求不太高的电火花机床上精度要求不太高的电火花机床上 图图11.4 11.4 悬臂式悬臂式 （（5 5）台式结构）台式结构这种机床结构比较简单，床身和立柱可这种机床结构比较简单，床身和立柱可连成一体，机床的刚性较好，结构比较紧凑连成一体，机床的刚性较好，结构比较紧凑电火花高速小孔机为此结构形式，如图电火花高速小孔机为此结构形式，如图11.511.5所示。

所示 图图11.5 11.5 台式台式 除了以上的几种结构形式外，近年来，除了以上的几种结构形式外，近年来，还研制出了小型便于携带的或移动式的电火还研制出了小型便于携带的或移动式的电火花加工机床，如图花加工机床，如图11.611.6* *和图和图11.711.7所示所示* * 图图11.6 11.6 便携式便携式 图图11.7 11.7 移动式电火花机床移动式电火花机床 2.2.数控电火花机床的组成部分及其作用数控电火花机床的组成部分及其作用在数控电火花机床中最为常用的是电火在数控电火花机床中最为常用的是电火花穿孔、成形加工机床它包括机床的主体、花穿孔、成形加工机床它包括机床的主体、脉冲电源、伺服进给系统、工作液循环系统脉冲电源、伺服进给系统、工作液循环系统及机床附件等组成，如图及机床附件等组成，如图11.811.8所示 图图11.8 11.8 数控电火花机床数控电火花机床 （（1 1）机床的主体）机床的主体主机由床身、主轴、工作台及润滑系统主机由床身、主轴、工作台及润滑系统组成主要用于支承工具和工件电极，保证组成主要用于支承工具和工件电极，保证它们之间的放电间隙，并实现加工过程中稳它们之间的放电间隙，并实现加工过程中稳定的进给运动。

定的进给运动◆◆床身和立柱床身和立柱床身和立柱是机床的主体部分，它可以床身和立柱是机床的主体部分，它可以确保工作台与工具电极、工件电极的相对位确保工作台与工具电极、工件电极的相对位置，且它的精度高低将直接影响加工质量置，且它的精度高低将直接影响加工质量一般床身为刚性比较好的箱体结构，立柱则一般床身为刚性比较好的箱体结构，立柱则牢牢地固定在床身的结合面上，在立柱的前牢牢地固定在床身的结合面上，在立柱的前端面上安装主轴箱整个机床呈端面上安装主轴箱整个机床呈C C形结构 ◆◆工作台工作台主主要要用用来来支支承承和和装装夹夹工工件件电电极极工工作作台台的的下下部部装装有有X X、、Y Y方方向向的的拖拖板板，，使使工工作作台台可可沿沿X X、、Y Y方方向向移移动动工工作作台台的的上上部部装装有有工工作作液液槽槽，，一一般般有有两两种种结结构构形形式式一一种种为为固固定定式式结结构构，，四四周周用用钢钢板板围围成成，，两两面面钢钢板板作作成成活活动动门门，，可可打打开开，，便便于于工工件件的的装装夹夹门门上上均均用用密密封封条条加加以以密密封封另另一一种种为为升升降降式式结结构构，，它它是是在在工工作作台台的的四四周周围围成成工工作作液液槽槽。

装装夹夹工工件件时时，，它它自自动动下下落落，，隐隐藏藏于于工工作作台台和和床床身身之之间间；；当当需需要要加工时，可自动升起，构成工作液槽加工时，可自动升起，构成工作液槽 ◆◆主轴主轴是是机机床床的的一一个个关关键键部部件件，，它它直直接接影影响响加加工工的的工工艺艺指指标标主主轴轴的的结结构构由由进进给给机机构构、、导导向向机机构构、、辅辅助助机机构构组组成成一一般般主主轴轴的的进进给给机机构构可可采采用用步步进进电电机机、、直直流流电电机机或或交交流流伺伺服服电电机机作作为为进进给给驱驱动动，，通通过过圆圆弧弧同同步步齿齿形形带带减减速速及及滚滚动动丝丝杠杠副副传传动动，，驱驱动动主主轴轴做做上上下下的的进进给给运运动动主主轴轴移移动动位位置置的的显显示示一一般般用用装装在在主主轴轴上上的的百百分分表表指指示示，，或或用用数数显显表表显显示示主主轴轴箱箱整整体体固固定定在在立立柱柱上上，，使使主主轴轴的的精精度度保保持持性性较较好，而且拆装也比较方便好，而且拆装也比较方便 ◆◆机床主体润滑系统机床主体润滑系统主主要要是是用用于于润润滑滑机机床床的的导导轨轨、、滚滚动动丝丝杠杠副副等等移移动动部部件件。

这这些些部部件件的的润润滑滑可可采采用用手手动动或或自自动动方方式式手手动动方方式式是是利利用用手手动动注注油油器器，，拉拉动动注注油油器器的的拉拉杆杆，，将将润润滑滑油油压压出出注注油油缸缸对对机机床床进进行行注注油油润润滑滑自自动动方方式式是是选选用用自自动动注注油器，每间隔一定时间注油一次油器，每间隔一定时间注油一次 （（2 2）工作液循环系统）工作液循环系统工作液循环系统包括工作液泵、容器、工作液循环系统包括工作液泵、容器、过滤器和管道等主要功能是使工作液循过滤器和管道等主要功能是使工作液循环，排除加工中的电蚀物和对工件、工具环，排除加工中的电蚀物和对工件、工具电极降温工作液的循环方式可为冲油式电极降温工作液的循环方式可为冲油式（上冲油或下冲油）和抽油式（上抽油或（上冲油或下冲油）和抽油式（上抽油或下抽油）两种如图下抽油）两种如图11.911.9所示所示* * 图图11.9 11.9 工作液循环系统油路图工作液循环系统油路图 1—1—粗过滤器粗过滤器 2— 2—单向阀单向阀 3— 3—涡旋阀涡旋阀 4— 4—电机电机 5— 5—安全阀安全阀6—6—压力表压力表 7— 7—精过滤器精过滤器 8— 8—压力调节器压力调节器 9— 9—射流抽吸管射流抽吸管10—10—冲油选择阀冲油选择阀 11— 11—快速进油控制阀（补油）快速进油控制阀（补油） 12 12、、13—13—压力表压力表 （（3 3）脉冲电源）脉冲电源电电火火花花加加工工用用的的脉脉冲冲电电源源的的作作用用是是把把工工频频交交流流电电转转换换成成一一定定频频率率的的单单向向脉脉冲冲电电流流，，用用以以供供给给电电火火花花放放电电间间隙隙所所需需要要的的能能量量来来蚀蚀除除金金属属。

电电火火花花脉脉冲冲电电源源有有RCRC线线路路脉脉冲冲电电源源、、晶晶体体管管脉脉冲冲电电源源、、高高低低压压复复合合脉脉冲冲电电源源、、多多回回路路脉脉冲冲电电源源、、等等脉脉冲冲电电源源、、高高频频分分组组脉脉冲冲电电源源和和自自适适应应控控制制电电源源等等几几种类型 （（4 4）机床附件）机床附件电火花机床的附件主要是主轴头夹具电火花机床的附件主要是主轴头夹具和平动头主轴头夹具用来装夹工具电极和平动头主轴头夹具用来装夹工具电极平动头是一个使装在其上的工具电极能够平动头是一个使装在其上的工具电极能够产生向外机械补偿功能的机床工艺附件产生向外机械补偿功能的机床工艺附件一般的平动头大都由电动机和偏心机构组一般的平动头大都由电动机和偏心机构组成，如图成，如图11.1011.10* *和图和图11.1111.11所示所示* * 图图11.10 11.10 垂直和水平转角调节装置的夹头垂直和水平转角调节装置的夹头 1—1—调节螺钉调节螺钉 2— 2—摆动法兰摆动法兰3—3—球面螺钉球面螺钉 4— 4—调角校正架调角校正架5—5—调整垫调整垫 6— 6—上压板上压板7—7—装柄座装柄座 8— 8—锥柄座锥柄座 9—9—滚珠滚珠 10— 10—电源线电源线11—11—垂直度调节螺钉垂直度调节螺钉 图图11.11 11.11 平头运动轨迹及外形平头运动轨迹及外形a.a.平动加工时电极的运动轨迹平动加工时电极的运动轨迹 b.b.平动加工过程示意图平动加工过程示意图 3.3.数控电火花机床的主要技术参数数控电火花机床的主要技术参数 19851985年后，我国将数控电火花机床定年后，我国将数控电火花机床定名为名为D71D71系列，其型号表示方法如下：系列，其型号表示方法如下： 电火花穿孔、成形机床按其大小可分为电火花穿孔、成形机床按其大小可分为小型（小型（D7125D7125以下）、中型（以下）、中型（D7125D7125~D7163D7163））和大型（和大型（D7163D7163以上）机床；按数控程度分以上）机床；按数控程度分为非数控、单轴数控（为非数控、单轴数控（ZNCZNC））和三轴数控和三轴数控（（CNCCNC））机床；按工具电极的伺服进给系统机床；按工具电极的伺服进给系统的类型分为液压进给（基本淘汰）、步进电的类型分为液压进给（基本淘汰）、步进电机进给、直流或交流伺服进给方式的机床。

机进给、直流或交流伺服进给方式的机床 电火花穿孔、成形机床的主要技术参数电火花穿孔、成形机床的主要技术参数包括加工电压、加工电流、脉冲宽度、脉冲包括加工电压、加工电流、脉冲宽度、脉冲间隔、放电间隙、正负极性加工、加工速度、间隔、放电间隙、正负极性加工、加工速度、损耗速度、工具相对损耗比等参数现今，损耗速度、工具相对损耗比等参数现今，普遍使用的是以计算机控制的电火花成形机普遍使用的是以计算机控制的电火花成形机床，利用计算机屏幕上各项参数菜单，用鼠床，利用计算机屏幕上各项参数菜单，用鼠标或键盘输入技术参数在加工过程中，操标或键盘输入技术参数在加工过程中，操作者若提高脉冲频率和增加单个脉冲能量就作者若提高脉冲频率和增加单个脉冲能量就能够提高加工效率，但是电极损耗和工件的能够提高加工效率，但是电极损耗和工件的表面粗糙度也会随加工效率的提高而增大表面粗糙度也会随加工效率的提高而增大因此，合理地选择加工参数，保证工件的加因此，合理地选择加工参数，保证工件的加工精度，提高生产效率，降低加工成本都将工精度，提高生产效率，降低加工成本都将是十分重要的是十分重要的 （（1 1）加工电压）加工电压加工电压是指脉冲电源电路输出的直流加工电压是指脉冲电源电路输出的直流电压。

它有高压直流电压和低压直流电压两电压它有高压直流电压和低压直流电压两种，高压直流电压幅值为种，高压直流电压幅值为250250V V，，低压直流电低压直流电压幅值大约为压幅值大约为6060V V由电火花加工原理可知由电火花加工原理可知加工过程中，首先加高压直流加工过程中，首先加高压直流电压，形成放电压，形成放电通道；在放电通道形成后，则由低压直流电通道；在放电通道形成后，则由低压直流电压来维持放电通道机床控制框上的电压电压来维持放电通道机床控制框上的电压表指表指示加工电压的幅值的变化示加工电压的幅值的变化 （（2 2）加工电流）加工电流加工电流是指脉冲电源输出的峰值电加工电流是指脉冲电源输出的峰值电流通过选择功率输出来调节脉冲的峰值流通过选择功率输出来调节脉冲的峰值电流，以保证在粗、中、精加工条件下，电流，以保证在粗、中、精加工条件下，获得所需要的平均加工电流加工电流在获得所需要的平均加工电流加工电流在同一脉宽条件下，与加工面积成正比，与同一脉宽条件下，与加工面积成正比，与电极损耗成正比，与生产率成正比，与工电极损耗成正比，与生产率成正比，与工件的表面粗糙度成反比件的表面粗糙度成反比。

（（3 3）脉冲宽度）脉冲宽度脉脉冲冲宽宽度度是是指指一一次次放放电电的的脉脉冲冲时时间间脉脉冲冲宽宽度度与与放放电电间间隙隙成成正正比比，，与与生生产产率率成成正正比比，，而而与与工工件的表面粗糙度成反比，与电极损耗成反比件的表面粗糙度成反比，与电极损耗成反比4 4）脉冲间隔）脉冲间隔脉冲间隔是指一次不放电的脉冲间隔时间脉冲间隔是指一次不放电的脉冲间隔时间加大脉冲间隔有利于工件电蚀物的排出，使加工加大脉冲间隔有利于工件电蚀物的排出，使加工稳定性变好，不容易发生短路或电弧烧伤工件的稳定性变好，不容易发生短路或电弧烧伤工件的情况由于加工电流与加工效率成正比，因此，情况由于加工电流与加工效率成正比，因此，在一定的脉冲宽度下，脉冲间隔越小，加工效率在一定的脉冲宽度下，脉冲间隔越小，加工效率越高，但是稳定性能就越差；反之，就越好越高，但是稳定性能就越差；反之，就越好（（5 5）放电间隙）放电间隙放放电电间间隙隙是是指指加加工工时时工工具具和和工工件件之之间间产产生生火火花花放放电电的的间间隙隙它它的的大大小小一一般般为为0.010.01~0.50.5mmmm，，粗粗加加工工时时，，放放电电间间隙隙较较大大，，精精加加工工时时，，则则较较小小。

加加工工间间隙隙又又可可分分为为端端面间隙和侧向间隙面间隙和侧向间隙6 6）正、负极性加工）正、负极性加工加工时以工件为准，工件接脉冲电源加工时以工件为准，工件接脉冲电源的正极，称为正极性加工；工件若接脉冲的正极，称为正极性加工；工件若接脉冲电源的负极，则为负极性加工高生产率电源的负极，则为负极性加工高生产率和低电极损耗加工时，常采用负极性长脉和低电极损耗加工时，常采用负极性长脉宽加工 （（7 7）加工速度（蚀除速度））加工速度（蚀除速度）指指单单位位时时间间内内（（minmin））从从工工件件上上蚀蚀除除下下来来的的金金属属体体积积或或质质量量，，也也称称为为加加工工生生产产率率通通常常粗粗加加工工时时大大于于500500mmmm3 3/min/min，，精精加加工工时时则小于则小于2020mmmm3 3/min/min8 8））损耗速度损耗速度指单位时间（指单位时间（minmin））内工具电极的损耗内工具电极的损耗量（体积或质量）量（体积或质量） （（9 9）工具相对损耗比）工具相对损耗比指工具电极损耗速度与工件加工速度指工具电极损耗速度与工件加工速度之比，在实际加工中用以衡量工具电极的之比，在实际加工中用以衡量工具电极的耐损耗程度和加工性能。

电火花加工也被耐损耗程度和加工性能电火花加工也被称作为仿形加工，即将工具电极的形状复称作为仿形加工，即将工具电极的形状复制到工件上因此降低工具电极的损耗显制到工件上因此降低工具电极的损耗显得非常重要得非常重要 1.1.编程格式编程格式数控电火花机床的编程通常采用数控电火花机床的编程通常采用ISOISO代码，代码，ISOISO代码是国际标准化机构制定的用于数控代码是国际标准化机构制定的用于数控编程和控制的一种标准代码代码中分别有编程和控制的一种标准代码代码中分别有G G指令（称为准备功能指令）和指令（称为准备功能指令）和M M指令（称为指令（称为辅助功能指令）等辅助功能指令）等 11.2 11.2 编程指令介绍编程指令介绍程序格式：程序格式：N G X Y ZN G X Y Z其中：其中：N——N——程程序序的的行行号号，，一一般般由由2 2~4 4位位数数字字组成；组成；G——G——指指令令代代码码，，机机床床将将按按其其指指令令代代码码要求进行移动；要求进行移动；X——XX——X轴移动距离；轴移动距离；Y——YY——Y轴移动距离；轴移动距离；Z——ZZ——Z轴移动距离。

轴移动距离 例：例：G00 X100 Y200G00 X100 Y200即表示快速定位，即表示快速定位，工具电极快速定位至工具电极快速定位至X=100μmX=100μm，，Y=200μmY=200μm处其中最小脉冲当量为处其中最小脉冲当量为0.0010.001mmmm（（1μm1μm），），X X轴工件向右运动，轴工件向右运动，Y Y轴工件向前运动，轴工件向前运动，Z Z轴轴（工具电极）向上运动为机床的正向运动，（工具电极）向上运动为机床的正向运动，数字前符号为数字前符号为“+”“+”，可省略，若反方向运，可省略，若反方向运动则数字前加动则数字前加“-”“-”号 2.2.指令代码指令代码 G90 G90 绝对坐标系统指令绝对坐标系统指令G92 X0 Y0 Z0 C0 G92 X0 Y0 Z0 C0 机械零点设定、数字机械零点设定、数字0 0可省去，可省去，C C为为Z Z轴数轴数 控分度回转轴控分度回转轴M88 M88 工作液快速充槽工作液快速充槽M80 M80 工作液流动工作液流动G17 F40 G17 F40 设定半固定轴模式设定半固定轴模式(2(2轴进给轴进给) )和最高进给和最高进给 速度速度F F为为4040mmmm／／minminE9906 E9906 调用加工条件规准（已存于调用加工条件规准（已存于““E E条件条件””中）中）M84 M84 加工电源接通加工电源接通G01 Z-10.0 ZG01 Z-10.0 Z轴垂直向下进给轴垂直向下进给1010mmmmM85 M85 加工电源关断加工电源关断M25 G00 Z6.0 F200 M25 G00 Z6.0 F200 取消电极与工件接触功能，取消电极与工件接触功能，G00G00为快速向为快速向 上回退位置上回退位置6 6mmmm和速度和速度F F为为200200mmmm／／minminM89 M89 工作液排除工作液排除M02 M02 程序结束程序结束 加工操作实例如图加工操作实例如图11.1211.12所示。

所示 11.4 11.4 加工操作实例加工操作实例 图图11.12 11.12 电火花加工表面粗糙度样板电火花加工表面粗糙度样板 1.1.工工件件名名称称：：电电火火花花加加工工表表面面粗粗糙糙度度样样板2.2.工件材料：不锈钢工件材料：不锈钢3.3.工工件件在在电电火火花花加加工工前前的的工工艺艺路路线线：：加加工工前前表表面面先先铣铣削削加加工工，，后后淬淬火火处处理理，，再再进进行行成形磨削成形磨削4.4.工具电极工具电极（（1 1）电极材料）电极材料————紫铜电极紫铜电极2 2））工工具具电电极极在在电电火火花花加加工工前前的的工工艺艺路线路线————先铣削加工，再成形磨削先铣削加工，再成形磨削 5.5.装夹、校正与固定工具电极和工件装夹、校正与固定工具电极和工件将将工工具具电电极极装装夹夹在在主主轴轴上上，，并并用用角角尺尺或或百百分分表表进进行行校校正正；；工工件件装装夹夹在在工工作作台台上上，，并并进进行行工工件件的的定定位位在在工工具具电电极极和和工工件件装装夹夹和和校校正正过过程程中中应应保保证证工工具具电电极极的的下下表表面面和工件的上表面尽可能平行。

和工件的上表面尽可能平行6.6.使使用用设设备备：：D7140PD7140P苏苏州州新新科科电电加加工工设备有限公司设备有限公司 加工规准的选择加工规准的选择 1 1．．数数控控电电火火花花机机床床的的主主要要结结构构形形式式有有哪些？各有什么特点？哪些？各有什么特点？2 2．．典典型型的的数数控控电电火火花花机机床床有有哪哪几几部部分分组成？各部分的特点是什么？组成？各部分的特点是什么？3 3．．数数控控电电火火花花机机床床编编程程格格式式是是怎怎样样的的？有哪些常用的指令代码？？有哪些常用的指令代码？4 4．．如如题题图图11.111.1所所示示，，现现加加工工一一个个普普通通的的盲盲孔孔，，电电参参数数选选E9904E9904，，试试编编写写加加工工程程序 11.7 11.7 思考与练习题思考与练习题题图题图11.111.1。