1、成形加工的应用和工艺手册141 001 380/E/06.2004 ver.A1、电火花成形加工工艺2、铜/钢3、石墨/钢4、铜钨合金/钢工艺 5、铜钨合金/硬质合金6、铜/铜工 艺1、电火花成形加工工艺1.1 引言1.31.2 工作液1.41.3 表面粗糙度1.51.4 应用的不同类型1.81.5 工艺表名称1.101.6 工艺曲线的应用1.11电火花成形加工工艺 1.1 1. 11.2 电火花成形加工工艺 1. 11.1 引言本手册介绍的方法可用来确定主参数，其特点是在指定的应用标题下，快速实现对加工作业的最好优化。本手册是根据夏米尔公司的工艺经验编写的。应用可分为下列几类：- 标准加工-
2、 轮廓加工- 窄深槽加工- 小深度加工- 抛光加工本手册首先介绍了有关电火花形加工工艺的一些通用知识（第 1 章） ，然后研究了电极/工件材料对的专门问题（第 2-6 章） 。这些材料对将在后面详述。一般来说，对于每一种材料对，均由工艺曲线显示各参数设定值（规准）的联系。对于手动加工模式，电极尺寸缩小量及加工间隙则对每种规准以曲线或表格形式列出。编程专家系统纳入了为材料对铜/钢和石墨/钢研制的几种加工策略。应用类型选择 选定工艺表（.TEC 文件）推荐加工规准，包括主参数和次参数 工艺曲线联系加工规准电火花成形加工工艺 1.3 1. 11.2 工作液工作液要按照在机床上最常见的应用类型来选择。
3、其最主要的特性是粘度（用厘斯，cst 表示）及闪点（单位用）高粘度的油不适用于精加工，因为这时所用的规准使用隙太小，以致在电极和工件之间的工作液循环不良。粗加工时采用中等粘度的油可使加工效率较高。闪点过低的工作液，比较容易挥发和释放大量气体，对加工不利。建议：一般加工：工作液粘度 4-10cst精加工：工作液粘度 2- 3cst主要产品表：1.4 电火花成形加工工艺 1. 1牌号 粘度 闪点 毒性等级 试用与否注：X-已由夏米尔公司试用过1.3 表面粗糙度1.3.1 电火花加工表面的结构和特性在电火花加工中，材料的去除主要是靠热作用进行的，放电中的温度据称高达 800012000。这些高温放电
4、显然会影响被加工表面的组织结构，这种影响或多或少与材料有关（有一些材料看不出有任何改变） 。对放电加工横截面的金相检查表明，存在着不同性质的两层，如右图所示：不均匀的白层，由富含碳的固熔体混合物组成，碳部分来自钢，部分源自工作液（碳氢化合物）的热解产物。中间层位于白层和未受热影响的基体金属之间，该层只有在很粗的规准加工时才出现，它并未熔化，但在极短时间内上升到相当高的温度并并突然冷却。取决于内部所达到的温度，这种热处理对淬火敏感的钢会产生原始组织结构的改变，这可能引起：- 一种可能是材料硬化（由于穿越钢的相变点而淬硬） 。- 另一种可以有是材料软化（对淬火和回火钢的过回火效应，只要加热超过原来
5、回火温度） 。实际上，通常观察到的是中间层的淬硬，而可能出现的软化层则位于未受放电影响的金属中间层附近。旁边的几张图表明了放电加工中可达到的最高温度与显微组织硬度之间的关系。随着加工能量的降低，各分布层的厚度也同时减小。在精加工和光整加工中规定的材料去除量应足以消除上一次加工中所产生的热影响层。电火花成形加工工艺 1.5 1. 1放电加工表面横截面上的金相检查由温度曲线引起的硬度曲线（1）熔化区 白层（2）奥氏体区 淬硬层（3）过回火区 只对淬硬和回火的钢（4）未变化的金属等温线金属熔化后又凝固的白层中间层电火花加工中达到的最高温度（沿垂直于表面的直线）温度（ ） 熔化温度奥氏体转变温度回火温
6、度周围温度表面区域离表面的距离硬度 HV表面区域离表面的距离表面粗糙度可用称为表面轮廓仪的仪器测量。经验证明，采用参考样板进行目测及触摸比较，表面粗糙度的误差不会超过 2CH 等级。粗 糙 度 的 标 准 为 Ra(欧 洲 )=CLA（ 英 国 ） =AA（ 美 国 ） 。为了对粗糙度分级，夏米尔技术公司定义了一种CH 分等标准（等同与 VDI 3400） ，它与常用标准有着对应关系。粗糙度标准的定义CH No.=20 log(10 Ra)(m)重要规则和数值1m Ra=CH20 10m Ra=CH40如果 Ra=Ra2，则 CH=CH+6 1mRa=CH202m Ra=CH26两个连贯 CH
7、 单位（所对应的 mRa 值）之比为 1.12两个连贯 CH 单位（所对应的 mRa 值）之差为 12.2%Rt 大约等于 8Ra,Rt 平均值=5Ra 值。Rz 是 在 5 个 选 定 取 样 长 度 测 定 的 5 个 Rt 最 大 值 的 算术平均值（制定加工工艺时选用的取样长度为0.8mm）注记：- 美国和英国标准采纳 V（RMS）和 V（Ra）值之间的下列关系：V（RMS）=1.11V（Ra）- 法国标准 NF 05051 与 ISO1302 标准表面糙度分等方面相符。- 对于给定的脉冲电源规准，加工不同材料的表面粗糙度是不相同的。等级等级1.3.2 图面标注按技术要求：（1）取样长
8、度（2）所用标准的 符号及数值（3）零件加工方法缩写（4）附加说明1.3.3 目 测 和 触 摸 法 的 有 效 性 （ 粗 糙 度 检 验 样 板 ）表面粗糙度样板是针对最常用的加工方法，其界限值按比率为 2 的几何级数分级制定的，这些值是在法国标准 E 05015 及 ISO 468 的Ra的推荐值中选定的。经验表明，采用目测和触摸法把一给定表面与纹理相似的标准表面加以比较，所得结果的准确度是相当好的。在不同公司间拟订合同文件、规格协议等时，这种方法特别有用。这些样板设计用来进行目测和触摸比较，而不能用于轮廓仪或其它表面粗糙度测量仪的校准。这种粗糙度样板检验是一种非常简单而经济的工具，精度
9、较高，使用方便，对企业的不同层次均很适用，简化了检验报告。1.6 电火花成形加工工艺 1. 1举例1.4 应用的不同类型应用由所进行的加工类型来确定，这里可区分为几种不同的类型，对此已拟定了专门的工艺表：- 大端面小深度加工- 窄深槽加工- 抛光加工- 轮廓加工1.4.1 大端面小深度加工小深度加工作业的特征是型腔深度不超过2mm，但表面粗糙度的均匀性必须保证，这种应用在工艺表和编程专家系统屏幕上用“Surface”(表面)来表示。与小深度加工作业有关的工艺表由字母“F”来表示：xFxxxx.TEC1.4.2 窄深槽加工一般说来，这类应用遇到的加工形状是既窄又深。窄深槽可分区分为 2 种情况：
10、- 带有两平行面的直壁（A）- 带有锥角的锥形（B）与窄深槽加工有关的工艺表由字母“L”来表示：xLxxxx.TEC电火花成形加工工艺 1.7 1. 1小深度加工肋条加工1.8 电火花成形加工工艺 1. 11.4.3 抛光加工抛光加工是一种精加工，其特征是加工表面带有光泽，表面粗糙度随加工材料的不同而变化。与抛光加工加工有关的工艺表由字母“P”来表示：xPxxxx.TEC电火花成形加工工艺 1.9 1. 11.5 工艺表名称各种工艺表都是按照加工作业的应用类型和电极/工件材料对来确定的，其扩展名为TEC。每张表由八个字符来识别（参见下表）：- 第一个字符表示修改选项- 第二个字符用来识别应用类
11、型- 其余的字符规定了电极/工件材料对 举例：UFCUAC.TEC对应于一张次参数可修改的工艺表，应用于小深度加工，电极材料为紫铜，工件为钢。重要提示：工艺表经识别后必须调入机床的中央存储器，以便编程中使用。字符 1修改选项字符 2应用类型字符 3-8材料对或特殊性U次参数不能修改次参数可以修改 L标准加工窄深槽加工FP表 面 小 深 度 加 工抛光加工CUACGFAC铜/钢细石墨/钢GMACGGAC中 石 墨 /钢粗石墨/钢CUWACCUWCW铜钨合金/钢铜 钨 合 金 /硬 质 合 金CUCU 铜 /铜U F CUAC1.10 电火花成形加工工艺 1. 11.6 工艺曲线的应用1.6.1
12、工艺曲线有关术语在应用工艺曲线工作时将见到下列一些关键词：CHe 确定粗加工规准CHf 确定最终加工规准（最终表面粗糙度）CHt 确定电极交换规准损耗：电极的体积损耗与材料去除体积之比。重视电极细小部分：电流密度不超出界限。端面积（Sf）:电极的端面积，用 cm2表示。加工速度（材料去除率）：单位时间内去除的材料体积（mm 3/min）径向尺寸缩小量（USR）：其单位为“微米”或“mm”,用来确定电极尺寸。1.6.2 工艺曲线的说明工艺曲线由一系列曲线和图形构成，可用来确定：- 电极损耗值，- 最大的粗加工规准，- 加工规准，- 间隙值和电极尺寸缩小量，- 电极交换规准粗 加 工 功 率 由
13、电 极 的 最 大 端 面 积 和 允 许的电流密度来确定。- 铜 15A/ cm 2 max- 石墨 10A/ cm 2 max如 果 超 过 此 极 限 ， 材 料 将 会 由 于 局 部 过 热 而 损坏 。举例：铜电极的尺寸为 565mm，其端面积为 325mm2 或 3.25cm2，铜的最大电流密度为 15A/cm2。这 样 得 出 的 峰 值 电 流 为 3.2515， 即 约 为 48A。1.6.3 确定最大功率（电流）在表的上端，可按先前确定的峰值电源来定出最大功率 P。注意：仍用前例，按 I=48A 可在表中找出强度级 P12。根据这一值可选出一条功率曲线，在这条曲线上可找到
14、粗加工规准（DOWN 规准） 。1.6.4 加工规准通过两个基本参数 P（功率）和 A（电流脉冲宽度）可由此表确定加工规准。同时还能估计电极损耗（%） 、加工速度（mm 3/min）和表面粗糙度（CH 或 Ra）图中大块的彩色区，称为“等损耗区” ，即在此区域中的电极损耗是相同的。这些区域代表的体积损耗范围从 0.1%到超过 25%，这样就可以一目了然地看出一个规准的电极损耗情况。一条功率曲线是强度值 P 相同但电流脉宽 A 不同的一组规准。这些曲线明显表明，电极损耗是如何随电流脉宽的减小而增大的。相应于每一对 P/A 值，有一个三位数表明了工艺表中已有的规准（前两位数对应于 CH 值，第三位
15、数代表损耗等级） 。选定最大粗加工规准（CHe）后，即可按照应用情况决定的优先方式（加工速度、电极损耗、表面粗超度）来选择平动规准。一般说来，CH 值需要有 1 级或电火花成形加工工艺 1.11 1. 1P 电流强度级别I（A）峰值电流2 级的范围以尽可能使加工处于所要求的等损耗区。再看前面的例子，转入平动规准之前的规准编号为 453(P12，低损耗)，经一系列规准转换要达到最终表面粗糙度 CH35，对于加工速度优先或低损耗优先的情况， 加工的编程路线如下：选择加工速度优先的规准PN/EXAMPLEAXE/ZFROM/X，O，Y，O，Z，10DOWN/L，-20，E，453ORB/L，-20，
16、E，443ORB/L，-20，E，432ORB/L，-20，E，412ORB/L，-20，E，402ORB/L，-20，E，391ORB/L，-20，E，372ORB/L，-20，E，352，RETEND这些所选规准的电极损耗在 0.3%与 1%之间选择低损耗优先的规准PN/EXAMPLE 2AXE/ZFROM/X，O，Y，O，Z，10DOWN/L，-20，E，453ORB/L，-20，E，433ORB/L，-20，E，414ORB/L，-20，E，394ORB/L，-20，E，373ORB/L，-20，E，352，RETEND1.6.5 切入加工的优化当标准加工用 DOWN（切入式，无平动）
17、方式时，参数 B（脉冲间隔）和 SV（伺服）按电极端面积及功率 P 进行优化。借助于右边的曲线可进行优化，方法如下：1-计算电极的端面积。2-在该面积值与所选功率的交点处引一垂 直线。3-选择 SV- 通常情况：SV=30- 冲液条件差：30SV50- 冲液条件好：10SV304-在垂直线与 SV 曲线的交点处引一水平线，定出 B 对 A 的差值。1.12 电火花成形加工工艺 1. 1举例：端面积=1cm 2功率=P11SV=50B=A-11.6.6 间隙值与电极尺寸缩小量当采用编程专家系统时，间隙值与电极尺寸缩小量可以自动确定，但这仅适用于材料对为铜/钢和石墨/钢的情况。一般说来，每一选定的
18、规准对应于一个间隙值，其值可在“电极尺寸缩小量”图表中查出。该表旨在确定所有规准值的间隙及电极尺寸缩小量。电极尺寸缩小量径向尺寸缩小量由所谓的“中等安全粗加工”的黄色线和 CHe 值确定。假如 CHe 值为 45，则 径向尺寸缩小量为0.7mm。这表明加工一个 2020mm 的型腔时，电极的对边尺寸就为 18.6mm（20-20.7mm） 。平动加工间隙间隙值要在相应规准之前，地址符 H 之后输入程序。所有的间隙在称为“平动加工”的曲线上确定，但最后一次平动的间隙值是在最终平动加工曲线上确定的（在 CH14 以下，也许要在最终平动加工曲线上选择多达三次的平动） 。为合理选择各次间隙，需要跟随尽
19、可能直接通向最终平动加工线上 CHf 值电火花成形加工工艺 1.13 1. 1的线段，如无这样的引导线，这必须作出一条平行线（参见旁边的例子） 。1.6.7 间隙表针对切入加工（DOWN）和平动加工（ORB） ，间隙表给出了不同规准下的尺寸缩小量。一般说来，这些对每种电极/工件对制定的表最适于针对所需表面粗糙度来确定电极尺寸。1.14 电火花成形加工工艺 1. 1极限径向间隙=平均径向间隙+10Ra650482径向间隙，m加工规准电火花成形加工工艺 1.15 1. 12、铜/钢2.1 工艺表2.32.2 工艺建议2.51.16 电火花成形加工工艺 1. 12.3 工艺曲线2.11铜/钢 2.1
20、2.1 工艺表电极/工件 材料对铜/钢 xxCUAC标准加工 1，2，3，4 工艺表： CUAC.TEC窄深槽加工 1，2，3，4，5 工艺表： LCUAC.TEC表面加工 1，2，3，4 ，6工艺表： FCUAC.TEC抛光加工 1，2，7 工艺表： PCUAC.T EC工艺建议1 补偿电极膨胀和损耗2 优化次参数3 按电极表面积确定 CHf 极限4 电极交换规准5 窄深槽加工6 表面加工7 抛光加工2.2 铜/钢 铜/钢 2.3 2.2 工艺建议2.2.1 补偿电极膨胀和损耗概述当要求加工高精度的型腔时（百分之一毫米数量级） ，有必要考虑电极损耗以及加热引起的长度伸长。通过修改程序能方便地
21、实现补偿。热膨胀补偿在 DOWN 切入式粗加工时，铜电极有着明显的膨胀，其伸长量与长度成正比，当CH22Chf 从 20 到 18CHf 从 16 到 14CHf=120m3m6m10m2.4 铜/钢 2.2.2 优化次参数电火花加工的敏感性要求对次参数优化。这种优化特别有可能提高表面光洁度。带字母 U 开头的工艺文件（UCUAC.TEC）,允许对次参数进行修改。通常对于标准加工，可参照 1.6.5 节来优化切入式加工。2.3.3 按电极表面积确定极限 CHf参照右表，可找出精加工时与加工总面积相应的最小 CHf 值。2.2.4 电极交换规准当要求加工的表面光洁度中等时（CH35） ，采用单个
22、电极就可能加工好一个型腔，但当光洁度要求较高（CH24 则 CHt=CHf+ 8 到 10当 CHf5cm2CHt=30 对 3St5cm 2CHt=28 对 St3cm 2单个电极 当 CHf30 或CHe32或 CHe-CHf82.5.5 窄深槽加工切入加工（DOWN）针对这种应用类型的工艺，要求有 15mm/s的快速抬刀速度，并要在参数 T 为缺省值（T=2）时激活放电专家系统（PILOT-EXPERT） 。平动加工在窄深槽加工的平动阶段，采用自动化策略加工而不用人工调整优化（T=1） ，包含在工艺表中的次参数在大多数场合均很适用。如果侧面积较大（10cm 2）,可把 B 降到 B=A-
23、2，和 SV 降到 30。注意：不要修改参数 R 和 U。冲液当窄深槽宽度较小或中等时：- 冲液喷咀必须放在电极窄的一边- 如果采用 2 个喷咀，不要把他们面对面 安放。- 对于大深度，调整喷咀角度使其尽可能与电极并行。当窄深槽宽度相当大时：- 冲液喷咀的安置应保证使电极宽的两侧面上受到来自侧向最大的冲刷-采用两个喷咀，相互对置。2.6 铜/钢 冲液喷嘴直接对着电极的薄边用两个对置的喷嘴冲液2.2.6 大端面和小深度加工辅助功能对于深度浅的加工，主要是保持好对操作人员选定的次参数的控制。为此建议采用功能 AUXF60，该功能取消了加工恶化时的保护选项。编程举例次参数的调整当规准低于 P8 时，
24、建议采用右表中的优化值。这种调整涉及到参数 B，R，U 和 SV 的值，分别适用于切入加入（DOWN）和铜/钢 2.7 参数 DOWN 0RBB A-1 对于 P7A 对于 P7R 2 3U3 对于 P74 对于 P72 对于最后两个规准SV40 对于 P750 对于 P750 对于最后 3 个规准，对于所有 A平动加工（ORB）方式。2.2.7 抛光加工概述当需要达到极高的表面光洁度时，建议采用一个电解铜制的电极。重要提示：在加工前，对照旁边的表来检查抛光加工时所采用钢材的成分是否能达到所需的表面光洁度。可能的情况：- 从 CHe34 开始达到 CH0- 在最大加工总面积达 30cm2的型腔上达以CHO对于 CH18 及更低的规准，采用参数 P 进行编程定时加工。该时间是根据下图按总面积的大小确定的。 加工时间的确定加工时间必须按下图中的曲线确定举例：表面积：10cm2总时间T1+T2+T3+T4程序2.8 铜/钢 DIN 牌号 % 成分 最小CH最佳表面粗糙度与所用钢材的关系时间min总面积cm 2铜/钢 2.9
