模具制造工艺学-课件第3章.ppt

第第3 3章章 模具电火花加工与电火花线切模具电火花加工与电火花线切割加工割加工返回目录123.1 3.1 电火花加工电火花加工3.2 3.2 电火花线切割加工电火花线切割加工2022/7/2返回目录3.1 3.1 电火花加工电火花加工 3.1.1 3.1.1 电火花加工的原理、特点、分类及应用电火花加工的原理、特点、分类及应用 1.1.电火花加工的原理电火花加工的原理 电火花加工就是利用两电极间脉冲放电时产生的电腐蚀作用，对电火花加工就是利用两电极间脉冲放电时产生的电腐蚀作用，对工件进行加工的工件进行加工的 电火花加工应具备的条件：电火花加工应具备的条件：模具加模具加工方法工方法条条件件1.工具和工件之间在工具和工件之间在加工时必须保持一定加工时必须保持一定的间隙 2.电火花放电必须在电火花放电必须在有一定绝缘性能的介有一定绝缘性能的介质中进行质中进行 3.电火花放电点局部区电火花放电点局部区域的功率密度足够高，域的功率密度足够高，即放电通道要有很高的即放电通道要有很高的电流密度（一般为电流密度（一般为105106 A/ cm2）4.电火花放电必须具有脉电火花放电必须具有脉冲性、间歇性。

冲性、间歇性 2022/7/2返回目录图图3-1 3-1 脉冲电压波形图脉冲电压波形图图图3-2 3-2 电火花加工系统电火花加工系统1 1工件；工件； 2 2脉冲电源；脉冲电源； 3 3自动进给调节装置；自动进给调节装置； 4 4工具电极；工具电极； 5 5工作液；工作液； 6 6过滤器；过滤器； 7 7工作液泵工作液泵2022/7/2返回目录一次电火花放电的四个阶段图图3-3 3-3 一次电火花放电的四个阶段一次电火花放电的四个阶段1 1阳极；阳极； 2 2阳极汽化、熔化区；阳极汽化、熔化区； 3 3放电通道熔化的金属微粒；放电通道熔化的金属微粒； 4 4热膨胀；热膨胀； 5 5阴极汽化、熔化区；阴极汽化、熔化区； 6 6阴极；阴极； 7 7凸起；凸起； 8 8凝固的金属微粒：凝固的金属微粒： 9 9工作介质；工作介质； 1010凹坑凹坑 2022/7/2返回目录2.2.我国电火花加工常用术语我国电火花加工常用术语和符号和符号1 1）工具电极）工具电极 电火花加工用的工具电火花加工用的工具2 2）放电间隙）放电间隙 指加工时工件和电极之间产指加工时工件和电极之间产生电火花放电的距离。

生电火花放电的距离3 3）电规准）电规准指电火花加工时选用的电加指电火花加工时选用的电加工用量工用量 图图3-4 3-4 脉冲参数与脉冲电压与脉冲电流关系的波形脉冲参数与脉冲电压与脉冲电流关系的波形2022/7/2返回目录 （1 1）脉冲宽度（电压脉宽）脉冲宽度（电压脉宽）t ti i （2 2）脉冲间隔）脉冲间隔t to o （3 3）放电时间（电流脉宽）放电时间（电流脉宽）t te e （4 4）击穿延时）击穿延时t td d （5 5）脉冲周期）脉冲周期t tp p （6 6）脉冲频率）脉冲频率f fp p （7 7）有效脉冲频率）有效脉冲频率f fe e （8 8）脉冲利用率）脉冲利用率 （9 9）占空比）占空比 （1010）峰值电压（开路或空载电压）峰值电压（开路或空载电压）u ui i （1111）加工电流）加工电流I I （1212）峰值电流）峰值电流i ie e 4 4）正、负极性加工）正、负极性加工 电火花加工时以工件为准，工件接脉冲电源正极，称为正极性加电火花加工时以工件为准，工件接脉冲电源正极，称为正极性加工；工件接脉冲电源负极，称为负极性加工工；工件接脉冲电源负极，称为负极性加工。

5 5）覆盖效应）覆盖效应 指在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电指在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面，形成一定厚度的覆盖层的现象极表面，形成一定厚度的覆盖层的现象 2022/7/2返回目录放电状态放电状态开路（空载脉冲）开路（空载脉冲）状态状态电火花放电（工作电火花放电（工作脉冲，或称为有效脉冲，或称为有效脉冲）状态脉冲）状态电弧放电（稳定电电弧放电（稳定电弧放电）状态弧放电）状态过渡电弧放电（不稳定电过渡电弧放电（不稳定电弧放电，或称不稳定电火弧放电，或称不稳定电火花放电）状态花放电）状态短路（短路脉冲）状短路（短路脉冲）状态 以上五种放电状态在实际加工中是交替、概率性地出现的（与加工以上五种放电状态在实际加工中是交替、概率性地出现的（与加工规准和进给量、冲油等有关），甚至在一次单脉冲放电过程中，也可能规准和进给量、冲油等有关），甚至在一次单脉冲放电过程中，也可能交替出现两种以上的放电状态交替出现两种以上的放电状态 2022/7/2返回目录 3.3.电火花加工的主要特点电火花加工的主要特点优点：优点： （1 1）不受材料硬度的限制不受材料硬度的限制。

（2 2）工件和电极之间作用力小工件和电极之间作用力小 （3 3）操作容易，便于自动加工操作容易，便于自动加工 （4 4）比较容易选择和变更加工条件比较容易选择和变更加工条件缺点：缺点： （1 1）必须制作电极必须制作电极 （2 2）加工部分形成残留变质层加工部分形成残留变质层 （3 3）放电间隙使加工误差增大放电间隙使加工误差增大 （4 4）加工精度受到电极损耗的影响加工精度受到电极损耗的影响 2022/7/2返回目录 4. 4.电火花加工方法的分类电火花加工方法的分类 电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗削、电火花同电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗削、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强度与刻字等步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强度与刻字等 5.5.电火花加工在模具制造中的应用电火花加工在模具制造中的应用（1 1）加工各种模具零件的型孔加工各种模具零件的型孔2 2）加工复杂形状的型腔加工复杂形状的型腔3 3）加工小孔加工小孔4 4）电火花磨削电火花磨削5 5）强化金属表面强化金属表面6 6）其他加工如刻文字、花纹、电火花攻螺纹等。

其他加工如刻文字、花纹、电火花攻螺纹等2022/7/2返回目录3.1.2 3.1.2 电火花加工设备简介电火花加工设备简介1.1.电火花加工机床电火花加工机床 （a a）结构组成）结构组成 (b)(b)外观外观图图3-5 3-5 电火花加工机床电火花加工机床1-1-床身；床身；2-2-液压油箱；液压油箱；3-3-工作液槽；工作液槽；4-4-主轴头；主轴头；5-5-立柱；立柱；6-6-工作工作液过滤箱；液过滤箱；7-7-电源箱电源箱2022/7/2返回目录 1 1）主机部分）主机部分 （1 1）床身和立柱床身和立柱 （2 2）工作台 （3 3）主轴头 2 2）工作液循环过滤系统）工作液循环过滤系统 工作液的作用如下：工作液的作用如下： （1 1）放电结束后使放电间隙消电离，以便下一个脉冲电压再次形成）放电结束后使放电间隙消电离，以便下一个脉冲电压再次形成电火花放电为此，要求工作液有一定的绝缘强度电火花放电为此，要求工作液有一定的绝缘强度 （2 2）使电蚀产物较易从放电间隙中悬浮、排泄出去，免得放电间隙）使电蚀产物较易从放电间隙中悬浮、排泄出去，免得放电间隙严重污染，导致电火花放电点不分散而形成有害的电弧放电。

严重污染，导致电火花放电点不分散而形成有害的电弧放电 （3 3）降低工件表面瞬时放电产生的局部高温和冷却电极，否则电极）降低工件表面瞬时放电产生的局部高温和冷却电极，否则电极和工件表面会因局部过热而产生结炭、烧伤并形成电弧放电和工件表面会因局部过热而产生结炭、烧伤并形成电弧放电 （4 4）工作液还可压缩电火花放电通道，增加通道中压缩气体、等离）工作液还可压缩电火花放电通道，增加通道中压缩气体、等离子体的膨胀及爆炸力，以抛出更多熔化和汽化了的金属，增加蚀除量子体的膨胀及爆炸力，以抛出更多熔化和汽化了的金属，增加蚀除量2022/7/2返回目录 工作液循环过滤系统的作用工作液循环过滤系统的作用: : 采用强迫循环的办法把清洁工作采用强迫循环的办法把清洁工作液由液压泵加压，强迫冲入电极与工液由液压泵加压，强迫冲入电极与工件之间的放电间隙，将放电间隙中的件之间的放电间隙，将放电间隙中的电蚀产物（金属微粒，碳粒，气泡及电蚀产物（金属微粒，碳粒，气泡及加工余热）随同工作液一起从放电间加工余热）随同工作液一起从放电间隙中排出，以达到稳定加工的目的隙中排出，以达到稳定加工的目的按极间电蚀产物的排除方式，工作液按极间电蚀产物的排除方式，工作液循环过滤系统有冲油和抽油两种方式，循环过滤系统有冲油和抽油两种方式，如图如图3-63-6所示。

所示 图图3-6 3-6 冲、抽油方式冲、抽油方式2022/7/2返回目录 3 3）电源箱）电源箱 （1 1）脉冲电源脉冲电源的作用是把工频交流电转换成一定频率的）脉冲电源脉冲电源的作用是把工频交流电转换成一定频率的单向脉冲电流，供提电火花加工所需要的放电能量单向脉冲电流，供提电火花加工所需要的放电能量 现在普及型（经济型）的电火花加工机床都采用高低压复合的晶体现在普及型（经济型）的电火花加工机床都采用高低压复合的晶体管脉冲电源，中、高档的电火花加工机床都采用微机数字化控制的脉冲管脉冲电源，中、高档的电火花加工机床都采用微机数字化控制的脉冲电源，且内部存有电火花加工电规准数据库，可以通过微机设置和调用电源，且内部存有电火花加工电规准数据库，可以通过微机设置和调用各档电规准参数各档电规准参数 （2 2）自动进给调节系统自动进给调节系统是保证电极与工件间的）自动进给调节系统自动进给调节系统是保证电极与工件间的正确放电间隙，同时检测两极间电压或电流的变化，并通过伺服机构使正确放电间隙，同时检测两极间电压或电流的变化，并通过伺服机构使主轴头上的电极不断地、及时地调节进给速度，以维持所需的放电间隙，主轴头上的电极不断地、及时地调节进给速度，以维持所需的放电间隙，从而使电火花加工能够正常进行。

从而使电火花加工能够正常进行 自动进给调节系统按执行元件大致可分为电液压式、伺服电机式、自动进给调节系统按执行元件大致可分为电液压式、伺服电机式、步进电机式和宽调速力矩电机式自动进给调节系统等步进电机式和宽调速力矩电机式自动进给调节系统等2022/7/2返回目录 2. 2.电火花加工机床附件电火花加工机床附件 1 1）平动头）平动头 平动头包括两部分，一是由伺服电动机驱动的偏心机构，二是平动轨迹平动头包括两部分，一是由伺服电动机驱动的偏心机构，二是平动轨迹保持机构通过偏心机构和平动轨迹保持机构，平动头将伺服电动机的旋转保持机构通过偏心机构和平动轨迹保持机构，平动头将伺服电动机的旋转运动转化成电极上每一个质点都在水平面内围绕其原始位置做平面圆周平移运动转化成电极上每一个质点都在水平面内围绕其原始位置做平面圆周平移运动，如图运动，如图3-73-7所示，各个小圆的外包络线就形成加工表面，小圆的圆周半所示，各个小圆的外包络线就形成加工表面，小圆的圆周半径（即平动量径（即平动量），通过平动头偏心量来调节可由零逐步扩大，），通过平动头偏心量来调节可由零逐步扩大，为放电间为放电间隙 图图3-7 3-7 平动加工时电极的运动轨迹平动加工时电极的运动轨迹2022/7/2返回目录 采用平动头加工的特点是：用一个电极就能由粗至精直接加工出工采用平动头加工的特点是：用一个电极就能由粗至精直接加工出工 件，在加工过程中，电极的轴线偏移工件的轴线，这样，除了处于放电件，在加工过程中，电极的轴线偏移工件的轴线，这样，除了处于放电区域的部分外，在其他地方电极与工件之间的间隙都大于放电间隙，这区域的部分外，在其他地方电极与工件之间的间隙都大于放电间隙，这有利于电蚀产物的排出。