1、第7章 数控电火花加工技术,7.1 概论7.2数控电火花线切割加工7.3 数控电火花成型加工,7.1 概论,7.1.1数控电火花加工原理 电火花加工是在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。电火花加工的原理如图7-1所示。 数控电火花加工的基本条件 工具电极和工件电极之间必须保持合理的距离。 两个电极之间必须充入介质。 两个电极间的脉冲能量密度应足够大。 放电必须是短时间的脉冲放电。 脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的。 脉冲放电后的电蚀产物必须及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺利进行。,下一页,返回,7.1 概论,
2、数控电火花加工机床的组成及作用 脉冲电源。加在放电间隙上的电压必须是脉冲的，否则，放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源，实际就是一种电气线路或装置，它们能发出具有足够能量的脉冲电压来。 机械部分和自动控制系统。其作用是维持工具电极和工件电极之间有一适当的放电间隙，并在线调整。 工作液净化与循环系统。工作液的作用是使能量集中，强化加工过程，带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。,下一页,上一页,返回,7.1 概论,7.1.2 数控电火花加工的特点 采用电火花加工零件，由于火花放电的电流密度很高，产生的高温足以熔化和气化
3、任何导电材料。 可以用来加工小孔、窄槽及各种复杂形状的形孔及型腔以及利用一般加工方法难以加工的零件，给零件加工提供厂方便性。 电脉冲参数可以任意调节，故在同一台机床上可对零件进行粗、半精、精加工及连续加工，从而提高厂工作效率。 电火花加工是直接用电能加工，便于实现生产中的自动控制及加工能够自动化。 电火花加工由于能加工硬质合金零件成形，为制造硬质合金零件、提高零件的使用寿命及提高零件的耐用度创造厂方便条件。 采用电火花加工零件，操作方便。,下一页,上一页,返回,7.1 概论,7.1.3数控电火花加工的分类 电火花加工按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可分为电火花成型加工、线切割加
4、工、电火花磨削加工、电火花同步共扼回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字加工六大类。 各类电火花加工的主要特点和用途见表7-1。,上一页,返回,7.2数控电火花线切割加工,7.2.1数控电火花线切割加工原理 电火花线切割加工的基本原理是利用移动的细小金属导线(铜丝或钥丝)作电极，对工件进行脉冲火花放电，通过计算机进给控制系统。配合一定浓度的水基乳化液进行冷却排屑，就可以对工件进行图形加工。 数控电火花加工过程中至少包含以下三个条件 必须在工件与工具之间加上脉冲电源。 工具电极作轴向运动。 工件相对工具电极做进给运动。,下一页,返回,7.2数控电火花线切割加工,7.2.2数控电火花线
5、切割加工分类、特点 数控电火花线切割加工的分类 按控制方式分。主要分为靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程序控制、微机控制等 按走丝速度分。主要分为低速走丝方式(俗称慢走丝WEDM-LS)和高速走丝方式(俗称快走丝WEDM-HS)。 按加工尺寸范围分。主要分大、中、小型以及普通型与专用型等。,返回,上一页,下一页,7.2数控电火花线切割加工,数控电火花线切割加工特点 省掉厂成形的工具电极，大大降低厂成形工具电极的设计和制造费用，缩短厂生产时间，加工周期短，对新产品的试制是很有意义的。 由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的影响比较小，特别在低速走丝切割加工时
6、，电极丝一次使用，电极丝损耗对加工精度的影响更小。 采用数控电火花线切割加工冲模时，可以实现凸、凹模一次加工成型。,下一页,返回,上一页,7.2数控电火花线切割加工,7.2.3数控电火花线切割加工工艺基础 数控电火花线切割加工的主要工艺指标 切割速度 ；加工精度；表面粗糙度；电极丝损耗量 影响工艺指标的主要因素 极性效应的影响；脉冲电源的影响；线电极的影响；工作液的影响；工件的影响 影响切割精度的主要因素 割缝；线电极的振动；工件厚度及材料的影响,上一页,下一页,返回,7.2数控电火花线切割加工,上一页,返回,影响表面粗糙度的主要因素。 表面粗糙度主要取决于脉冲电源的电参数、加工过程急定性及工
7、作液的脏污程度，此外，线电极的走封速度对表面粗糙度的影响也很大。 工件材料内部残余应力对加工的影响 由于大面积去除金属和切断加工，会使材料内部残余应力的相对平衡状态受到破坏从而产生很大的变形，破坏厂零件的加工精度，甚至在切割过程中，材料会突然开裂。,下一页,7.2数控电火花线切割加工,工件的装夹 工件的装夹要求。 工件的基准面应清洁钨毛刺，经过热处理的工件应清楚热处理的残留物和氧化皮。 夹具精度要高。工件至少用两个侧面固定在夹具或工作台上，如图7-4所示。 装夹工件的位置要有利于工件的找正，并能满足加工行程的需要，工作台移动时，不得与丝架相碰。 装夹工件的作用力要均匀，不得使工件变形或翘起。
8、批量零件加工时，最好采用专用夹具，以提高效率。 细小、精密、壁薄的工件应固定在辅助工作台或不易变形的辅助夹具上，如图7-5所示。,下一页,返回,上一页,7.2数控电火花线切割加工,工件的装夹方式。 悬臂支撑方式 两端支撑方式 桥式支撑方式 板式支撑方式 复式支撑方式 提高线切割加工质量的途径 减小线电极振动 多次切割 消除突尖和避免凹坑的方法 完工件损伤的预防,下一页,返回,上一页,7.2数控电火花线切割加工,7.2.4数控电火花线切割加工编程 数控电火花线切割机的编程格式主要有两类:3B格式(或4B格式)和ISO代码格式。 3B编程 3B格式(或4B格式)一般只能用于快走丝线切割，功能少，兼
9、容性差，常采用相对坐标系编程，不具备间隙补偿功能，但其针对性强，通俗易懂。 ISO码编程 程序结构。每一个加工程序由一个程序名、程序主体(若干程序段)和一条程序结束指令组成。,上一页,返回,7.3 数控电火花成型加工,返回,7.3.1数控电火花成型加工原理 当工具电极与工件在具有一定绝缘性的介质中相互接近，达到一定的距离时，脉冲电源施加在工具电极和工件上的电压把两极之间距离最小的介质击穿，形成脉冲放电，产生局部、瞬时高温，将工件材料蚀除。如图7-26所示。 7.3.2数控电火花成型加工的特点 电火花成型加工的优点 脉冲放电的能量密度高，便于加工特殊材料和复杂形状的工件。不受材料的硬度的影响，不
10、受热处理状况的影响。 脉冲放电时间极短，放电时产生的热量传导范围小，材料受热处理影响范围小。 加工时，工具电极和材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需要比工件材料硬度高。 直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化。,下一页,7.3 数控电火花成型加工,返回,电火花成型加工的缺点 只能加工金属等导电材料。但最近研究表明，在一定条件下也可以加工半导体和聚晶金刚石等非导体超硬材料。 加工速度一般较慢。 存在电极损耗。由于电火花加工靠电、热来蚀除金属，电极也会在受损耗，影响加工精度。 最小角部半径有限制。,上一页,下一页,7.3 数控电火花成型加工,7.3.3数控电火花成型加工工艺基础
11、 电火花成型加工的基本工艺包括:电极的制作、工件准备、电极与工件的装夹定位、冲抽油方式的选择、加工规准的选择转换、电极缩放量的确定及平动量的分配等。 电火花成型加工的基本工艺路线如图7-27所示。电火花成型加工分为电火花穿孔加下和电火花型腔加工。,上一页,下一页,返回,7.3 数控电火花成型加工,7.3.4数控电火花成型加工编程 加工如图7-28所示为斜孔零件图，其材料为45号钢。 图样分析 加工路线 下料 车削 电火花成型加工 检验,上一页,返回,下一页,7.3 数控电火花成型加工,电火花加工工艺 为了提高孔壁的粗糙度，应采用多电极和不同的加工条件来加工。 电火花加工步骤 电极制造 电极的安装与校正 建立工件坐标系 电火花加工工艺数据 加工程序,上一页,返回,图7-1 电火花加工原理示意图,返回,表7-1 电火花加工的分类,返回,图7-5 辅助工作台和夹具,返回,图7-26 电火花成型加工原理,返回,图7-27 电火花成型加工的基本工艺,返回,图7-28 斜孔零件图,返回,
