電火花加工工藝及實例

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1、第四章 電火花加工工藝及實例,,,4.1 電火花加工方法 4.2 電火花加工準(zhǔn)備工作 4.3 加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實例 4.4 電火花加工中應(yīng)注意的一些問題 習(xí)題,4.1 電火花加工方法,電火花加工一般按圖4-1所示步驟進(jìn)行。 由圖4-1可以看出，電火花加工主要由三部分組成：電火花加工的準(zhǔn)備工作、電火花加工、電火花加工檢驗工作。其中電火花加工可以加工通孔和盲孔，前者習(xí)慣稱為電火花穿孔加工，后者習(xí)慣上稱為電火花成型加工。它們不僅是名稱不同，而且加工工藝方法有著較大的區(qū)別，本章將分別加以介紹。電火花加工的準(zhǔn)備工作有電極準(zhǔn)備、電極裝夾、工件準(zhǔn)備、工件裝夾、電極工件的校正定位等。,,圖4-1 電火花加工

2、的步驟,4.1.1 電火花穿孔加工方法 電火花穿孔加工一般應(yīng)用于沖裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉絲模具加工、螺紋加工等。本節(jié)以加工沖裁模具的凹模為例說明電火花穿孔加工的方法。 凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和表面粗糙度都應(yīng)有一定的要求。如凹模的尺寸為L2，工具電極相應(yīng)的尺寸為L1(如圖4-2所示)，單邊火花間隙值為SL，則 L2=L1+2SL,圖4-2 凹模的電火花加工,,其中，火花間隙值SL主要取決于脈沖參數(shù)與機(jī)床的精度。只要加工規(guī)準(zhǔn)選擇恰當(dāng)，加工穩(wěn)定，火花間隙值SL的波動范圍會很小。因此，只要工具電極的尺寸精確，用它加工出的凹模的尺寸也是比較精確的。 用電火花

3、穿孔加工凹模有較多的工藝方法，在實際中應(yīng)根據(jù)加工對象、技術(shù)要求等因素靈活地選擇。穿孔加工的具體方法簡介如下。,1間接法 間接法是指在模具電火花加工中，凸模與加工凹模用的電極分開制造，首先根據(jù)凹模尺寸設(shè)計電極，然后制造電極，進(jìn)行凹模加工，再根據(jù)間隙要求來配制凸模。圖4-3為間接法加工凹模的過程。,圖4-3 間接法,,間接法的優(yōu)點(diǎn)是： (1) 可以自由選擇電極材料，電加工性能好。 (2) 因為凸模是根據(jù)凹模另外進(jìn)行配制，所以凸模和凹模的配合間隙與放電間隙無關(guān)。 間接法的缺點(diǎn)是：電極與凸模分開制造，配合間隙難以保證均勻。,2直接法 直接法適合于加工沖模，是指將凸模長度適當(dāng)增加，先作為電極加工凹模，然

4、后將端部損耗的部分去除直接成為凸模(具體過程如圖4-4所示)。直接法加工的凹模與凸模的配合間隙靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制火花放電間隙來保證。 直接法的優(yōu)點(diǎn)是： (1) 可以獲得均勻的配合間隙、模具質(zhì)量高。 (2) 無須另外制作電極。 (3) 無須修配工作，生產(chǎn)率較高。,圖4-4 直接法,,直接法的缺點(diǎn)是： (1) 電極材料不能自由選擇，工具電極和工件都是磁性材料，易產(chǎn)生磁性，電蝕下來的金屬屑可能被吸附在電極放電間隙的磁場中而形成不穩(wěn)定的二次放電，使加工過程很不穩(wěn)定，故電火花加工性能較差。 (2) 電極和沖頭連在一起，尺寸較長，磨削時較困難。 3. 混合法 混合法也適用于加工沖模，是指將電火花加工性能

5、良好的電極材料與沖頭材料粘結(jié)在一起，共同用線切割或磨削成型，然后用電火花性能好的一端作為加工端，將工件反置固定，用“反打正用”的方法實行加工。這種方法不僅可以充分發(fā)揮加工端材料好的電火花加工工藝性能，還可以達(dá)到與直接法相同的加工效果(如圖4-5所示)。,圖4-5 混合法,,混合法的特點(diǎn)是： (1) 可以自由選擇電極材料，電加工性能好。 (2) 無須另外制作電極。 (3) 無須修配工作，生產(chǎn)率較高。 (4) 電極一定要粘結(jié)在沖頭的非刃口端(見圖4-5)。 4. 階梯工具電極加工法 階梯工具電極加工法在冷沖模具電火花成型加工中極為普遍，其應(yīng)用方面有兩種：,(1) 無預(yù)孔或加工余量較大時，可以將工具

6、電極制作為階梯狀，將工具電極分為兩段，即縮小了尺寸的粗加工段和保持凸模尺寸的精加工段。粗加工時，采用工具電極相對損耗小、加工速度高的電規(guī)準(zhǔn)加工，粗加工段加工完成后只剩下較小的加工余量(如圖4-6(a)所示)。精加工段即凸模段，可采用類似于直接法的方法進(jìn)行加工，以達(dá)到凸凹模配合的技術(shù)要求(如圖4-6(b)所示)。 (2) 在加工小間隙、無間隙的冷沖模具時，配合間隙小于最小的電火花加工放電間隙，用凸模作為精加工段是不能實現(xiàn)加工的，則可將凸模加長后，再加工或腐蝕成階梯狀，使階梯的精加工段與凸模有均勻的尺寸差，通過加工規(guī)準(zhǔn)對放電間隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技術(shù)要求(如圖4-6(c)所示)。

7、,圖4-6 用階梯工具電極加工沖模,,除此以外，可根據(jù)模具或工件不同的尺寸特點(diǎn)和尺寸，要求采用雙階梯或多階梯工具電極。階梯形的工具電極可以由直柄形的工具電極用“王水”酸洗、腐蝕而成。機(jī)床操作人員應(yīng)根據(jù)模具工件的技術(shù)要求和電火花加工的工藝常識，靈活運(yùn)用階梯工具電極的技術(shù)，充分發(fā)揮穿孔電火花加工工藝的潛力，完善其工藝技術(shù)。,4.1.2 電火花成型加工方法 電火花成型加工和穿孔加工相比有下列特點(diǎn)： (1) 電火花成型加工為盲孔加工，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差。 (2) 型腔多由球面、錐面、曲面組成，且在一個型腔內(nèi)常有各種圓角、凸臺或凹槽，有深有淺，還有各種形狀的曲面相接，輪廓形狀不同，結(jié)構(gòu)復(fù)

8、雜。這就使得加工中電極的長度和型面損耗不一，故損耗規(guī)律復(fù)雜，且電極的損耗不可能由進(jìn)給實現(xiàn)補(bǔ)償，因此型腔加工的電極損耗較難進(jìn)行補(bǔ)償。 (3) 材料去除量大，表面粗糙度要求嚴(yán)格。 (4) 加工面積變化大，要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍相應(yīng)也大。,根據(jù)電火花成型加工的特點(diǎn)，在實際中通常采用如下方法： 1. 單工具電極直接成型法(如圖4-7所示) 單工具電極直接成型法是指采用同一個工具電極完成模具型腔的粗、中及精加工。 對普通的電火花機(jī)床，在加工過程中先用無損耗或低損耗電規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行粗加工，然后采用平動頭使工具電極做圓周平移運(yùn)動，按照粗、中、精的順序逐級改變電規(guī)準(zhǔn)，進(jìn)行側(cè)面平動修整加工。在加工過程中，借助平動頭逐漸

9、加大工具電極的偏心量，可以補(bǔ)償前后兩個加工電規(guī)準(zhǔn)之間放電間隙的差值，這樣就可完成整個型腔的加工。,圖4-7 單工具電極直接成型法,,單電極平動法加工時，工具電極只需一次裝夾定位，避免了因反復(fù)裝夾帶來的定位誤差。但對于棱角要求高的型腔，加工精度就難以保證。 如果加工中使用的是數(shù)控電火花機(jī)床，則不需要平動頭，可利用工作臺按照一定軌跡做微量移動來修光側(cè)面。 2. 多電極更換法(如圖4-8所示) 對早期的非數(shù)控電火花機(jī)床，為了加工出高質(zhì)量的工件，多采用多電極更換法。 多電極更換法是指根據(jù)一個型腔在粗、中、精加工中放電間隙各不相同的特點(diǎn)，采用幾個不同尺寸的工具電極完成一個型腔的粗、中、精加工。在加工時首

10、先用粗加工電極蝕除大量金屬，然后更換電極進(jìn)行中、精加工；對于加工精度高的型腔，往往需要較多的電極來精修型腔。,圖4-8 多電極更換法,,多電極更換加工法的優(yōu)點(diǎn)是仿型精度高，尤其適用于尖角、窄縫多的型腔模加工。它的缺點(diǎn)是需要制造多個電極，并且對電極的重復(fù)制造精度要求很高。另外，在加工過程中，電極的依次更換需要有一定的重復(fù)定位精度。,3分解電極加工法(如圖4-9所示) 分解電極加工法是根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔電極和副型腔電極，分別制造。先用主型腔電極加工出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。此方法的優(yōu)點(diǎn)是能根據(jù)主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的加工規(guī)準(zhǔn)，有利于提高加

11、工速度和改善加工表面質(zhì)量，同時還可簡化電極制造，便于電極修整。缺點(diǎn)是主型腔和副型腔間的精確定位較難解決。 近年來，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用具有電極庫的數(shù)控電火花機(jī)床，事先將復(fù)雜型腔面分解為若干個簡單型腔和相應(yīng)的電極，編制好程序，在加工過程中自動更換電極和加工規(guī)準(zhǔn)，實現(xiàn)復(fù)雜型腔的加工。,圖4-9 分解電極加工法,,4手動側(cè)壁修光法 這種方法主要應(yīng)用于沒有平動頭的非數(shù)控電火花加工機(jī)床。具體方法是利用移動工作臺的X和Y坐標(biāo)，配合轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)，輪流修光各方向的側(cè)壁。如圖4-10所示，在某型腔粗加工完畢后，采用中加工規(guī)準(zhǔn)先將底面修出；然后將工作臺沿X坐標(biāo)方向右移一個尺寸d，修光型腔左側(cè)壁(如圖4-10(a)所示)

12、；然后將電極上移，修光型腔后壁(如圖4-10(b)所示)；再將電極右移，修光型腔右壁(如圖4-10(c)所示)；然后將電極下移，修光型腔前壁(如圖4-10(d)所示)；最后將電極左移，修去缺角(如圖4-10(e)所示)。完成這樣一個周期后，型腔的面積擴(kuò)大。若尺寸達(dá)不到規(guī)定的要求，則如上所述再進(jìn)行一個周期。這樣，經(jīng)過多個周期，型腔可完全修光。,圖4-10 側(cè)壁輪流修光法示意圖,,在使用手動側(cè)壁修光法時必須注意： (1) 各方向側(cè)壁的修整必須同時依次進(jìn)行，不可先將一個側(cè)壁完全修光后，再修光另一個側(cè)壁，避免二次放電將已修好的側(cè)壁損傷。 (2) 在修光一個周期后，應(yīng)仔細(xì)測量型腔尺寸，觀察型腔表面粗糙度

13、，然后決定是否更換電加工規(guī)準(zhǔn)，進(jìn)行下一周期的修光。 這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是可以采用單電極完成一個型腔的全部加工過程；缺點(diǎn)是操作煩瑣，尤其在單面修光側(cè)壁時，加工很難穩(wěn)定，不易采取沖油措施，延長了中、精加工的周期，而且無法修整圓形輪廓的型腔。,4.2 電火花加工準(zhǔn)備工作,4.2.1 電極準(zhǔn)備 1. 電極材料選擇 從理論上講，任何導(dǎo)電材料都可以做電極。但由第三章所述，不同的材料做電極對于電火花加工速度、加工質(zhì)量、電極損耗、加工穩(wěn)定性有重要的影響。因此，在實際加工中，應(yīng)綜合考慮各個方面的因素，選擇最合適的材料做電極。 目前常用的電極材料有紫銅(純銅)、黃銅、鋼、石墨、鑄鐵、銀鎢合金、銅鎢合金等。 這些材

14、料的性能如表4-1所示。,表4-1 電火花加工常用電極材料的性能,1) 鑄鐵電極的特點(diǎn) (1) 來源充足，價格低廉，機(jī)械加工性能好，便于采用成型磨削，因此電極的尺寸精度、幾何形狀精度及表面粗糙度等都容易保證。 (2) 電極損耗和加工穩(wěn)定性均較一般，容易起弧，生產(chǎn)率也不及銅電極。 (3) 是一種較常用的電極材料，多用于穿孔加工。 2) 鋼電極的特點(diǎn) (1) 來源豐富，價格便宜，具有良好的機(jī)械加工性能。 (2) 加工穩(wěn)定性較差，電極損耗較大，生產(chǎn)率也較低。 (3) 多用于一般的穿孔加工。,3) 紫銅(純銅)電極的特點(diǎn) (1) 加工過程中穩(wěn)定性好，生產(chǎn)率高。 (2) 精加工時比石墨電極損耗小。 (3

15、) 易于加工成精密、微細(xì)的花紋，采用精密加工時能達(dá)到優(yōu)于1.25 m的表面粗糙度。 (4) 因其韌性大，故機(jī)械加工性能差，磨削加工困難。 (5) 適宜于做電火花成型加工的精加工電極材料。,4) 黃銅電極的特點(diǎn) (1) 在加工過程中穩(wěn)定性好，生產(chǎn)率高。 (2) 機(jī)械加工性能尚好，它可用仿形刨加工，也可用成型磨削加工，但其磨削性能不如鋼和鑄鐵。 (3) 電極損耗最大。 5) 石墨電極的特點(diǎn) (1) 機(jī)加工成型容易，容易修正。 (2) 加工穩(wěn)定性能較好，生產(chǎn)率高，在長脈寬、大電流加工時電極損耗小。 (3) 機(jī)械強(qiáng)度差，尖角處易崩裂。 (4) 適用于做電火花成型加工的粗加工電極材料。因為石墨的熱脹系數(shù)

16、小，也可作為穿孔加工的大電極材料。,2. 電極設(shè)計 電極設(shè)計是電火花加工中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。在設(shè)計中，首先是詳細(xì)分析產(chǎn)品圖紙，確定電火花加工位置；第二是根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備、材料、擬采用的加工工藝等具體情況確定電極的結(jié)構(gòu)形式；第三是根據(jù)不同的電極損耗、放電間隙等工藝要求對照型腔尺寸進(jìn)行縮放，同時要考慮工具電極各部位投入放電加工的先后順序不同，工具電極上各點(diǎn)的總加工時間和損耗不同，同一電極上端角、邊和面上的損耗值不同等因素來適當(dāng)補(bǔ)償電極。例如，圖4-11是經(jīng)過損耗預(yù)測后對電極尺寸和形狀進(jìn)行補(bǔ)償修正的示意圖。,圖4-11 電極補(bǔ)償圖,,1) 電極的結(jié)構(gòu)形式 電極的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)型孔或型腔的尺寸大小、復(fù)雜程度及

17、電極的加工工藝性等來確定。常用的電極結(jié)構(gòu)形式如下： (1) 整體電極。整體式電極由一整塊材料制成(如圖4-12(a)所示)。若電極尺寸較大，則在內(nèi)部設(shè)置減輕孔及多個沖油孔(如圖4-12(b)所示)。,圖4-12 整體電極,,對于穿孔加工，有時為了提高生產(chǎn)率和加工精度及降低表面粗糙度，常采用階梯式整體電極，即在原有的電極上適當(dāng)增長，而增長部分的截面尺寸均勻減小，呈階梯形。如圖4-13所示，L1為原有電極的長度，L2為增長部分的長度。階梯電極在電火花加工中的加工原理是先用電極增長部分L2進(jìn)行粗加工，來蝕除掉大部分金屬，只留下很少余量，然后再用原有的電極進(jìn)行精加工。階梯電極的優(yōu)點(diǎn)是：粗加工快速蝕除金

18、屬，將精加工的加工余量降低到最小值，提高了生產(chǎn)效率；可減少電極更換的次數(shù)，以簡化操作。,圖4-13 階梯電極,,(2) 組合電極。組合電極是將若干個小電極組裝在電極固定板上，可一次性同時完成多個成型表面電火花加工的電極。圖4-14所示的加工葉輪的工具電極是由多個小電極組裝而構(gòu)成的。 采用組合電極加工時，生產(chǎn)率高，各型孔之間的位置精度也較準(zhǔn)確。但是對組合電極來說，一定要保證各電極間的定位精度，并且每個電極的軸線要垂直于安裝表面。,圖4-14 組合電極,,(3) 鑲拼式電極。鑲拼式電極是將形狀復(fù)雜而制造困難的電極分成幾塊來加工，然后再鑲拼成整體的電極。如圖4-15所示，將E字形硅鋼片沖模所用的電極

19、分成三塊，加工完畢后再鑲拼成整體。這樣即可保證電極的制造精度，得到尖銳的凹角，而且簡化了電極的加工，節(jié)約了材料，降低了制造成本。但在制造中應(yīng)保證各電極分塊之間的位置準(zhǔn)確，配合要緊密牢固。,圖4-15 鑲拼式電極,,2) 電極的尺寸 電極的尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸，它們的公差是型腔相應(yīng)部分公差的1/22/3。 (1) 垂直尺寸。電極平行于機(jī)床主軸線方向上的尺寸稱為電極的垂直尺寸。電極的垂直尺寸取決于采用的加工方法、加工工件的結(jié)構(gòu)形式、加工深度、電極材料、型孔的復(fù)雜程度、裝夾形式、使用次數(shù)、電極定位校直、電極制造工藝等一系列因素。 在設(shè)計中，綜合考慮上述各種因素后很容易確定電極的垂直尺寸，下面簡

20、單舉例說明。,如圖4-16(a)所示的凹模穿孔加工電極，L1為凹模板挖孔部分長度尺寸，在實際加工中L1部分雖然不需電火花加工，但在設(shè)計電極時必須考慮該部分長度；L3為電極加工中端面損耗部分，在設(shè)計中也要考慮。 如圖4-16(b)所示的電極用來清角，即清除某型腔的角部圓角。加工部分電極較細(xì)，受力易變形，由于電極定位、校正的需要，在實際中應(yīng)適當(dāng)增加長度L1的部分。 如圖4-16(c)所示的電火花成型加工電極，電極尺寸包括加工一個型腔的有效高度L、 加工一個型腔位于另一個型腔中需增加的高度L1、加工結(jié)束時電極夾具和夾具或壓板不發(fā)生碰撞而應(yīng)增加的高度L2等。,圖4-16 電極垂直尺寸圖,,(2) 水平

21、尺寸。電極的水平尺寸是指與機(jī)床主軸軸線相垂直的橫截面尺寸(如圖4-17所示)。 圖4-17 電極水平截面尺寸縮放示意圖,,電極的水平尺寸可用下式確定： a=AKb 式中：a電極水平方向的尺寸； A型腔的水平方向的尺寸； K與型腔尺寸標(biāo)注法有關(guān)的系數(shù)； b電極單邊縮放量，粗加工時，b=1+2+0(注：1、2、0的意義參見圖4-18)。,圖4-18 電極單邊縮放量原理圖,,a=AKb中的號和K值的具體含義如下： (1) 凡圖樣上型腔凸出部分，其相對應(yīng)的電極凹入部分的尺寸應(yīng)放大，即用“+”號；反之，凡圖樣上型腔凹入部分，其相對應(yīng)的電極凸出部分的尺寸應(yīng)縮小，即用“-”號。,圖4-19 電極型腔水平

22、尺寸對比圖,,,(2) K值的選擇原則：當(dāng)圖中型腔尺寸完全標(biāo)注在邊界上(即相當(dāng)于直徑方向尺寸或兩邊界都為定形邊界)時，K取2；一端以中心線或非邊界線為基準(zhǔn)(即相當(dāng)于半徑方向尺寸或一端邊界定形另一端邊界定位)時，K取1；對于圖中型腔中心線之間的位置尺寸(即兩邊界為定位尺寸)以及角度值和某些特殊尺寸(如圖4-19中的a1)，電極上相對應(yīng)的尺寸不增不減，K取0。對于圓弧半徑，亦按上述原則確定。 根據(jù)以上敘述，在圖4-19中，電極尺寸a與型腔尺寸A有如下關(guān)系： a1=A1，a2=A2-2b，a3=A3-b， a4=A4，a5=A5-b，a6=A6+b 當(dāng)精加工且精加工的平動量為c時， b=0+c,3)

23、 電極的排氣孔和沖油孔 電火花成型加工時，型腔一般均為盲孔，排氣、排屑條件較為困難，這直接影響加工效率與穩(wěn)定性，精加工時還會影響加工表面粗糙度。為改善排氣、排屑條件，大、中型腔加工電極都設(shè)計有排氣、沖油孔。一般情況下，開孔的位置應(yīng)盡量保證沖液均勻和氣體易于排出。電極開孔示意圖如圖4-20所示。,圖4-20 電極開孔示意圖,,在實際設(shè)計中要注意以下幾點(diǎn)： (1) 為便于排氣，經(jīng)常將沖油孔或排氣孔上端直徑加大(如圖4-20(a)所示)。 (2) 氣孔盡量開在蝕除面積較大以及電極端部凹入的位置(如圖4-20(b)所示)。 (3) 沖油孔要盡量開在不易排屑的拐角、窄縫處(如圖4-20(c)不好，圖4-

24、20(d)好)。 (4) 排氣孔和沖油孔的直徑約為平動量的12倍，一般取11.5 mm；為便于排氣排屑，常把排氣孔、沖油孔的上端孔徑加大到58 mm；孔距在2040 mm左右，位置相對錯開，以避免加工表面出現(xiàn)“波紋”。,(5) 盡可能避免沖液孔在加工后留下的柱芯(如圖4-20(f)、(g)、(h)較好，圖4-20(e)不好)。 (6) 沖油孔的布置需注意沖油要流暢，不可出現(xiàn)無工作液流經(jīng)的“死區(qū)”。,例4.1 已知某零件如圖4-21(a)所示，現(xiàn)有其毛坯如圖4-21(b)所示，請設(shè)計加工該零件的精加工電極。,,圖4-21 電極的設(shè)計,解 (1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計： 該電極共分四個部分(如圖4-21(d)

25、所示)，各個部分的作用如下： 1該部分為直接加工部分。 2電極細(xì)長，為了提高強(qiáng)度，適當(dāng)增加電極的直徑。 3因為電極為細(xì)長的圓柱，在實際加工中很難校正電極的垂直度，故增加3部分，其目的是方便電極的校正。另外，由于該電極形狀對稱，為了方便識別方向，特意在本電極的3部分設(shè)計了5 mm的倒角。,4電極與機(jī)床主軸的裝夾部分。該部分的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電極裝夾的夾具形式確定。 (2) 尺寸分析： 長度方向尺寸分析：該電極實際加工長度只有5 mm，但由于加工部分的位置在型腔的底部，故增加了尺寸(如圖4-21(c)所示)。 橫截面尺寸分析：該電極加工部分是一錐面，故對電極的橫截面尺寸要求不高； 為了保證電極在放電

26、過程中排屑較好，電極的2部分直徑不能太大。 (3) 材料選擇： 由于加工余量少，采用紫銅做電極。,3. 電極的制造 在進(jìn)行電極制造時，盡可能將要加工的電極坯料裝夾在即將進(jìn)行電火花加工的裝夾系統(tǒng)上，避免因裝卸而產(chǎn)生定位誤差。 常用的電極制造方法有： 1) 切削加工 過去常見的切削加工有銑、車、平面和圓柱磨削等方法。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，目前經(jīng)常采用數(shù)控銑床(加工中心)制造電極。數(shù)控銑削加工電極不僅能加工精度高、形狀復(fù)雜的電極，而且速度快。,石墨材料加工時容易碎裂、粉末飛揚(yáng)，所以在加工前需將石墨放在工作液中浸泡23天，這樣可以有效減少崩角及粉末飛揚(yáng)。紫銅材料切削較困難，為了達(dá)到較好的表面粗糙度，經(jīng)常

27、在切削加工后進(jìn)行研磨拋光加工。 在用混合法穿孔加工沖模的凹模時，為了縮短電極和凸模的制造周期，保證電極與凸模的輪廓一致，通常采用電極與凸模聯(lián)合成型磨削的方法。這種方法的電極材料大多數(shù)選用鑄鐵和鋼。 當(dāng)電極材料為鑄鐵時，電極與凸模常用環(huán)氧樹脂等材料膠合在一起，如圖4-22所示。對于截面積較小的工件，由于不易粘牢，為了防止在磨削過程中發(fā)生電極或凸模脫落，可采用錫焊或機(jī)械方法使電極與凸模連接在一起。當(dāng)電極材料為鋼時，可把凸模加長些，將其做電極，即把電極和凸模做成一個整體。,圖4-22 電極與凸模粘結(jié),,電極與凸模聯(lián)合成型磨削，其共同截面的公稱尺寸應(yīng)直接按凸模的公稱尺寸進(jìn)行磨削，公差取凸模公差的1/2

28、2/3。 當(dāng)凸、凹模的配合間隙等于放電間隙時，磨削后電極的輪廓尺寸與凸模完全相同；當(dāng)凸、凹模的配合間隙小于放電間隙時，電極的輪廓尺寸應(yīng)小于凸模的輪廓尺寸，在生產(chǎn)中可用化學(xué)腐蝕法將電極尺寸縮小至設(shè)計尺寸；當(dāng)凸、凹模的配合間隙大于放電間隙時，電極的輪廓尺寸應(yīng)大于凸模的輪廓尺寸，在生產(chǎn)中可用電鍍法將電極擴(kuò)大到設(shè)計尺寸。 具體的化學(xué)腐蝕或電鍍法可參考有關(guān)資料。,2) 線切割加工 除用機(jī)械方法制造電極以外，在比較特殊需要的場合下也可用線切割加工電極，即適用于形狀特別復(fù)雜，用機(jī)械加工方法無法勝任或很難保證精度的情況。 圖4-23所示的電極，在用機(jī)械加工方法制造時，通常是把電極分成四部分來加工，然后再鑲拼成

29、一個整體，如圖4-23(a)所示。由于分塊加工中產(chǎn)生的誤差及拼合時的接縫間隙和位置精度的影響，使電極產(chǎn)生一定的形狀誤差。如果使用線切割加工機(jī)床對電極進(jìn)行加工，則很容易地制作出來，并能很好地保證其精度，如圖4-23(b)所示。,圖4-23 機(jī)械加工與線切割加工,,3) 電鑄加工 電鑄方法主要用來制作大尺寸電極，特別是在板材沖模領(lǐng)域。使用電鑄制作出來的電極的放電性能特別好。 用電鑄法制造電極，復(fù)制精度高，可制作出用機(jī)械加工方法難以完成的細(xì)微形狀的電極。它特別適合于有復(fù)雜形狀和圖案的淺型腔的電火花加工。電鑄法制造電極的缺點(diǎn)是加工周期長，成本較高，電極質(zhì)地比較疏松，使電加工時的電極損耗較大。,4.2.

30、2 電極裝夾與校正 電極裝夾的目的是將電極安裝在機(jī)床的主軸頭上，電極校正的目的是使電極的軸線平行于主軸頭的軸線，即保證電極與工作臺臺面垂直，必要時還應(yīng)保證電極的橫截面基準(zhǔn)與機(jī)床的X、Y軸平行。 1電極的裝夾 電極在安裝時，一般使用通用夾具或?qū)Ｓ脢A具直接將電極裝夾在機(jī)床主軸的下端。常用裝夾方法有下面幾種： 小型的整體式電極多數(shù)采用通用夾具直接裝夾在機(jī)床主軸下端，采用標(biāo)準(zhǔn)套筒、鉆夾頭裝夾(如圖4-24、圖4-25所示)；對于尺寸較大的電極，常將電極通過螺紋連接直接裝夾在夾具上(如圖4-26所示)。,圖4-24 標(biāo)準(zhǔn)套筒形夾具,,圖4-25 鉆夾頭夾具,,圖4-26 螺紋夾頭夾具,,鑲拼式電極的裝夾

31、比較復(fù)雜，一般先用連接板將幾塊電極拼接成所需的整體，然后再用機(jī)械方法固定(如圖4-27(a)所示)；也可用聚氯乙烯醋酸溶液或環(huán)氧樹脂粘合(如圖4-27(b)所示)。在拼接時各結(jié)合面需平整密合，然后再將連接板連同電極一起裝夾在電極柄上。 當(dāng)電極采用石墨材料時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 由于石墨較脆，故不宜攻螺孔，因此可用螺栓或壓板將電極固定于連接板上。石墨電極的裝夾如圖4-28所示。 (2) 不論是整體的或拼合的電極，都應(yīng)使石墨壓制時的施壓方向與電火花加工時的進(jìn)給方向垂直。如圖4-29所示，圖(a)箭頭所示為石墨壓制時的施壓方向，圖(b)為不合理的拼合，圖(c)為合理的拼合。,圖4-27 連接板

32、式夾具,,圖4-28 石墨電極的裝夾,,圖4-29 石墨電極的方向性與拼合法,,2電極的校正 電極裝夾好后，必須進(jìn)行校正才能加工，即不僅要調(diào)節(jié)電極與工件基準(zhǔn)面垂直，而且需在水平面內(nèi)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)動一個角度，使工具電極的截面形狀與將要加工的工件型孔或型腔定位的位置一致。電極與工件基準(zhǔn)面垂直常用球面鉸鏈來實現(xiàn)，工具電極的截面形狀與型孔或型腔的定位靠主軸與工具電極安裝面相對轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)，垂直度與水平轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)正確后，都應(yīng)用螺釘夾緊，如圖4-30所示。,圖4-30 垂直和水平轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置的夾頭,(,b,) 實物,電極裝夾到主軸上后，必須進(jìn)行校正，一般的校正方法有： (1) 根據(jù)電極的側(cè)基準(zhǔn)面，采用千分表找正

33、電極的垂直度，如圖4-31所示。 (2) 電極上無側(cè)面基準(zhǔn)時，將電極上端面作輔助基準(zhǔn)找正電極的垂直度，如圖4-32所示。,圖4-31 用千分表校正電極垂直度圖,,圖4-32 型腔加工用電極校正,,目前瑞士EROWA公司生產(chǎn)出一種高精度電極夾具，可以有效地實現(xiàn)電極快速裝夾與校正。這種高精度電極夾具不僅在電火花加工機(jī)床上使用，還可以在車床、銑床、磨床、線切割等機(jī)床上使用，因而可以實現(xiàn)電極制造和電極使用的一體化，使電極在不同機(jī)床之間轉(zhuǎn)換時不必再費(fèi)時去找正。 1) 高精度電極裝夾系統(tǒng)簡介 圖4-33是EROWA公司的工具電極精密快速裝夾、更換系統(tǒng)。該系統(tǒng)裝夾固定在電火花機(jī)床主軸端面上。,電極裝夾系統(tǒng)的

34、卡盤通過夾緊插銷與定位板連接，在卡盤外部有兩種相互垂直的基準(zhǔn)面，當(dāng)卡盤裝夾在機(jī)床主軸頭上時，該基準(zhǔn)面分別與機(jī)床的X、Y軸平行。在基準(zhǔn)面下面又有四個分別與基準(zhǔn)面垂直的定心菱形體。電極可以直接裝在定位板上(如圖4-34所示，多用于大電極裝夾)，也可以通過另外的電極夾頭裝夾在定位板上(如圖4-35所示，多用于中小電極裝夾)。當(dāng)電極及定位板與卡盤連接時，四個定心棱形體插入定心板上相應(yīng)的四個定心槽中進(jìn)行定位，并由夾緊插銷進(jìn)行夾緊，定位板上的四個支承腳起限位作用。,圖4-33 電極裝夾系統(tǒng),,圖4-34 定位板直接與電極連接,,圖4-35 定位板與電極夾相連,,2) 電極夾 前面講過電極夾裝在電極裝夾系統(tǒng)

35、的定位板上，電極又裝在電極夾上。電極夾有多種形式，有興趣的讀者不妨參考EROWA公司的相關(guān)資料。 (1) 方形電極夾。方形電極夾如圖4-36所示，有不同的規(guī)格。插在電極夾方孔中的電極柄是經(jīng)過專門精密加工制作而成的。它可以直接作為制造電極的坯料(如圖4-37(a)所示)，也可以只作為專門的電極柄。專門的電極柄與電極可以用焊接或粘結(jié)的方法固定(如圖4-37(b)所示)，也可以用螺釘進(jìn)行機(jī)械固定(如圖4-37(c)所示)。,圖4-36 方形電極夾,,,圖4-37 方形電極柄,(2) 圓形電極夾。圓形電極夾的結(jié)構(gòu)如圖4-38(a)所示，電極夾安裝在定位板上。在圓形電極夾的內(nèi)孔中裝入像大多數(shù)數(shù)控銑床一樣

36、的彈簧套筒夾頭(如圖4-38(b)所示)，可用來裝夾圓形電極。圖4-38(c)所示為精密鉆夾頭，可裝入圓形電極夾的內(nèi)孔中，鉆夾頭可以夾持的范圍為0.23.1 mm，一般用來裝夾直徑很小的電極。,圖4-38 圓形電極夾結(jié)構(gòu),,(3) 標(biāo)準(zhǔn)電極夾。標(biāo)準(zhǔn)電極夾如圖4-39所示。標(biāo)準(zhǔn)電極夾通用性更強(qiáng)，適合夾持各種形狀的電極。圖4-39(a)所示為小型萬用塊電極夾。它具有51 mm51 mm的基面，在底部有相距40 mm的兩個M6螺釘，用來將電極坯料固定在萬用塊電極夾的基面上。圖4-39(b)所示為方形塊電極夾。它具有邊長26.5 mm的內(nèi)正方，側(cè)面帶有兩個固緊螺釘，適合裝夾電極柄直徑(或方徑)最大為2

37、5 mm的電極坯料。電極柄插入內(nèi)正方后，用固緊螺釘鎖緊，如果電極中心需要與電極夾中心重合時，可在內(nèi)正方的固定基準(zhǔn)兩邊內(nèi)插入墊片以調(diào)整中心。圖4-39(c)所示為U形塊電極夾。,它具有20 mm的內(nèi)槽和兩個固緊螺釘，適合裝夾最大柄寬為20 mm的電極，插入電極后，用固緊螺釘鎖緊，如電極柄較薄需要調(diào)整中心時，可在內(nèi)槽的固定基準(zhǔn)一側(cè)插入墊片以調(diào)整電極中心。圖4-39(d)所示為坯料電極夾。這是一個未做加工的電極夾，可根據(jù)電極的形狀、尺寸和裝夾方式隨意制造。圖4-39(e)所示為V型塊電極夾。它具有兩個相互垂直的基準(zhǔn)面，夾緊螺釘設(shè)置在外側(cè)的對角線處，適合裝夾圓形、方形、菱形體的小型電極，電極中心到基準(zhǔn)

38、面的距離最大為10 mm，如需要調(diào)整電極中心，可在基準(zhǔn)面處插入墊片。,圖4-39 標(biāo)準(zhǔn)電極夾,,4.2.3 電極的定位 在電火花加工中，電極與加工工件之間相對定位的準(zhǔn)確程度直接決定加工的精度。做好電極的精確定位主要有三方面內(nèi)容：電極的裝夾與校正、工件的裝夾與校正、電極相對于工件定位。 電極的裝夾與校正前面已詳細(xì)討論過，這里不再敘述。 電火花加工工件的裝夾與機(jī)械切削機(jī)床相似，但由于電火花加工中的作用力很小，因此工件更容易裝夾。在實際生產(chǎn)中，工件常用壓板、磁性吸盤(吸盤中的內(nèi)六角孔中插入扳手可以調(diào)節(jié)磁力的有無，如圖4-40所示)、虎鉗等來固定在機(jī)床工作臺上，多數(shù)用百分表來校正(如圖4-41所示)，

39、使工件的基準(zhǔn)面分別與機(jī)床的X、Y軸平行。,圖4-40 工件的固定,,圖4-41 工件的校正,,電極相對于工件定位是指將已安裝校正好的電極對準(zhǔn)工件上的加工位置，以保證加工的孔或型腔在凹模上的位置精度。習(xí)慣上將電極相對于工件的定位過程稱為找正。電極找正與其他數(shù)控機(jī)床的定位方法大致形似，讀者可以借鑒參考。 目前生產(chǎn)的大多數(shù)電火花機(jī)床都有接觸感知功能，通過接觸感知功能能較精確地實現(xiàn)電極相對工件的定位。在第二章介紹ISO代碼的時候曾經(jīng)舉例說明電極如何定位于工件上一特定點(diǎn)，在這里仍然以工件的分中方法為例說明接觸感知功能找正的具體方法。 利用數(shù)控電火花成型機(jī)床的MDI功能手動操作實現(xiàn)電極定位于型腔的中心，具

40、體方法如下(如圖4-42所示)：,圖4-42 找工件中心,,(1) 將工件型腔、電極表面的毛刺去除干凈，手動移動電極到型腔的中間，執(zhí)行如下指令： G80 X； G92 G54 X0；/一般機(jī)床將G54 工作坐標(biāo)系作為默認(rèn)工作坐標(biāo)系，故G54可省略 M05 G80 X； M05 G82 X；/移到X方向的中心 G92 X0； G80 Y； G92 Y0； M05 G80 Y； M05 G82 Y；/移到Y(jié)方向的中心 G92 Y0；,(2) 通過上述操作，電極找到了型腔的中心。但考慮到實際操作中由于型腔、電極有毛刺等意外因素的影響，應(yīng)確認(rèn)找正是否可靠。方法為：在找到型腔中心后，執(zhí)行如下指令： G9

41、2 G55 X0 Y0；/將目前找到的中心在G55坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值也設(shè)定為X0 Y0 然后再重新執(zhí)行前面的找正指令，找到中心后，觀察G55坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值。如果與剛才設(shè)定的零點(diǎn)相差不多，則認(rèn)為找正成功；若相差過大，則說明找正有問題，必須接著進(jìn)行上述步驟，至少保證最后兩次找正位置基本重合。 目前生產(chǎn)的部分電火花成型機(jī)床有找中心按鈕，這樣可以避免手動輸入過多的指令，但同樣要多次找正，至少保證最后兩次找正位置基本重合。,4.2.4 工件的準(zhǔn)備 電火花加工在整個零件的加工中屬于最后一道工序或接近最后一道工序，所以在加工前宜認(rèn)真準(zhǔn)備工件，具體內(nèi)容如下： 1工件的預(yù)加工 一般來說，機(jī)械切削的效率比電火花加

42、工的效率高。所以電火花加工前，盡可能用機(jī)械加工的方法去除大部分加工余料，即預(yù)加工(如圖4-43所示)。預(yù)加工可以節(jié)省電火花粗加工時間，提高總的生產(chǎn)效率，但預(yù)加工時要注意：,圖4-43 預(yù)加工示意圖,,(1) 所留余量要合適，盡量做到余量均勻，否則會影響型腔表面粗糙度和電極不均勻的損耗，破壞型腔的仿型精度。 (2) 對一些形狀復(fù)雜的型腔，頂加工比較困難，可直接進(jìn)行電火花加工。 (3) 在缺少通用夾具的情況下，用常規(guī)夾具在預(yù)加工中需要將工件多次裝夾。 (4) 預(yù)加工后使用的電極上可能有銑削等機(jī)加工痕跡(如圖4-44所示)，如用這種電極精加工則可能影響到工件的表面粗糙度。 (5) 預(yù)加工過的工件進(jìn)行

43、電火花加工時，在起始階段加工穩(wěn)定性可能存在問題。,圖4-44 預(yù)加工后工件表面,,2熱處理 工件在預(yù)加工后，便可以進(jìn)行淬火、回火等熱處理，即熱處理工序盡量安排在電火花加工前面，因為這樣可避免熱處理變形對電火花加工尺寸精度、型腔形狀等的影響。 處理安排在電火花加工前也有其缺點(diǎn)，如電火花加工將淬火表層加工掉一部分，影響了熱處理的質(zhì)量和效果。所以有些型腔模安排在熱處理前進(jìn)行電火花加工，這樣型腔加工后鉗工拋光容易，并且淬火時的淬透性也較好。 3其他工序 工件在電火花加工前還必須除銹去磁，否則在加工中工件吸附鐵屑，很容易引起拉弧燒傷。,4.2.5 電蝕產(chǎn)物的排除 經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，大家知道如果電火花加工中

44、電蝕產(chǎn)物不能及時排除，則會對加工產(chǎn)生巨大的影響。 電蝕產(chǎn)物的排除雖然是加工中出現(xiàn)的問題，但為了較好地排除電蝕產(chǎn)物，其準(zhǔn)備工作必須在加工前做好。通常采用的方法如下： 1) 電極沖油(如圖4-45所示) 電極上開小孔，并強(qiáng)迫沖油是型腔電加工最常用的方法之一。沖油小孔直徑一般為0.52 mm左右，可以根據(jù)需要開一個或幾個小孔。,圖4-45 電極沖油,,2) 工件沖油(如圖4-46所示) 工件沖油是穿孔電加工最常用的方法之一。由于穿孔加工大多在工件上開有預(yù)孔，因而具有沖油的條件。型腔加工時如果允許工件加工部位開孔，則也可采用此法。 圖4-46 工件沖油,,3) 工件抽油(如圖4-47所示)

45、工件抽油常用于穿孔加工。由于加工的蝕除物不經(jīng)過加工區(qū)，因而加工斜度很小。抽油時要使放電時產(chǎn)生的氣體(大多是易燃?xì)怏w)及時排放，不能積聚在加工區(qū)，否則會引起“放炮”?！胺排凇笔菄?yán)重的事故，輕則工件移位，重則工件炸裂，主軸頭受到嚴(yán)重?fù)p傷。通常在安放工件的油杯上采取措施，將抽油的部位盡量接近加工位置，將產(chǎn)生的氣體及時抽走。 抽油的排屑效果不如沖油好。,圖4-47 工件抽油,,沖油和抽油對電極損耗有影響(如圖4-48所示)，尤其是對排屑條件比較敏感的紫銅電極的損耗影響更明顯，所以排屑較好時則不用沖、抽油。,圖4-48 電極沖、抽油對電極損耗的影響,,4) 開排氣孔 大型型腔加工時經(jīng)常在電極上開排氣孔。

46、該方法工藝簡單，雖然排屑效果不如沖油，但對電極損耗影響較小。開排氣孔在粗加工時比較有效，精加工時需采用其他排屑辦法。 5) 抬刀 工具電極在加工中邊加工邊抬刀是最常用的排屑方法之一。通過抬刀，電極與工件間的間隙加大，液體流動加快，有助于電蝕產(chǎn)物的快速排除。,抬刀有兩種情況：一種是定時的周期抬刀，目前絕大部分電火花機(jī)床具備此功能。另一種是自適應(yīng)抬刀，可以根據(jù)加工的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)進(jìn)給的時間和抬起的時間(即抬起高度)，使加工正好一直處于正常狀態(tài)。自適應(yīng)抬刀與自適應(yīng)沖油一樣，在加工出現(xiàn)不正常時才抬刀，正常加工時則不抬刀。顯然，自適應(yīng)抬刀對提高加工效率有益，減少了不必要的抬刀。,6) 電極的搖動或平動 電

47、火花加工中電極的平動或搖動加工從客觀上改善了排屑條件。排屑的效果與電極平動或搖動的速度有關(guān)。 在采用上述方法實現(xiàn)工作液沖油或抽油強(qiáng)迫循環(huán)中，往往需要在工作臺上裝上油杯(如圖4-49所示)，油杯的側(cè)壁和底邊上開有沖油和抽油孔。電火花加工時，工作液會分解產(chǎn)生氣體(主要是氫氣)。這種氣體如不及時排出，就會存積在油杯里，若被電火花放電引燃時，將產(chǎn)生放炮現(xiàn)象，造成電極與工件位移，給加工帶來很大麻煩，影響被加工工件的尺寸精度，所以對油杯的應(yīng)用要注意以下幾點(diǎn)：,(1) 油杯要有合適的高度，能滿足加工較厚工件的電極伸出長度，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足加工型孔的形狀和尺寸要求。油杯的形狀一般有圓形和長方形兩種，都應(yīng)具備沖、

48、抽油的條件。為防止在油杯頂部積聚氣泡，抽油的抽氣管應(yīng)緊挨在工件底面。 (2) 油杯的剛度和精度要好。根據(jù)加工的實際需要，油杯的兩端面不平度不能超過0.01 mm，同時密封性要好，防止有漏油現(xiàn)象。 (3) 油杯底部的抽油孔，如底部安裝不方便，可安置在靠底部側(cè)面，也可省去抽油抽氣管4和底板5，而直接安置在油杯側(cè)面的最上部。,圖4-49 油杯結(jié)構(gòu)圖,,4.3 加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實例,4.3.1 加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 電火花加工中，在粗加工完成后，再使用其他規(guī)準(zhǔn)加工，使工件粗糙度逐步降低，逐步達(dá)到加工尺寸。在加工中，規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換還需要考慮其他因素，如加工中的最大加工電流要根據(jù)不同時期的實際加工面積確定并進(jìn)行調(diào)節(jié)

49、，但總體上講有一些共同點(diǎn)。,1掌握加工余量 這是提高加工質(zhì)量和縮短加工時間的最重要環(huán)節(jié)。一般來說，分配加工余量要做到事先心中有數(shù)，在加工過程中只進(jìn)行微小的調(diào)整。 加工余量的控制，主要從粗糙度和電極損耗兩方面來考慮。在一般型腔低損耗(<1%)加工中能達(dá)到的各種表面粗糙度與最小加工余量有一定的規(guī)律(如表4-2所示)。在加工中必須使加工余量不小于最小加工余量。若加工余量太小，則最后粗糙度加工不出或者工件達(dá)不到規(guī)定的尺寸。,表4-2 表面粗糙度與最小加工余量的關(guān)系,2粗糙度逐級逼近 電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的另一個要點(diǎn)是使粗糙度逐級逼近，非常忌諱粗糙度轉(zhuǎn)換過大，尤其是要防止在損耗明顯增大的情況下又使粗糙度差別很大。

50、這樣電極損耗的痕跡會直接反映在電極表面上，使最后加工粗糙度變差。 粗糙度逐級逼近是降低粗糙度的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，否則將使加工質(zhì)量變差，效率變低。低損耗加工時粗糙度轉(zhuǎn)換可以大一些。轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)的時機(jī)是必須把前一電規(guī)準(zhǔn)的粗糙表面全部均勻修光并達(dá)到一定尺寸后才進(jìn)行下一電規(guī)準(zhǔn)的加工。,3尺寸控制 加工尺寸控制也是規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時應(yīng)予充分注意的問題之一。一般來說，X、Y平面尺寸的控制比較直觀，并可以在加工過程中隨時進(jìn)行測量；加工深度的控制比較困難，一般機(jī)床只能指示主軸進(jìn)給的位置，至于實際加工深度還要考慮電極損耗和電火花間隙。因此在一般情況下深度方向都加工至稍微超過規(guī)定尺寸，然后在加工完之后，再將上平面磨去一部分

51、。 近年來新發(fā)展研制的數(shù)控機(jī)床，有的具有加工深度的顯示，比較高級的機(jī)床其顯示的深度還自動地扣除了放電間隙和電極損耗量。,4損耗控制 在理想的情況下，當(dāng)然最好是在任何粗糙度時都用低損耗規(guī)準(zhǔn)加工，這樣加工質(zhì)量比較容易控制，但這并不是在所有情況下都能夠辦到的。同時由于低損耗加工的效率比有損耗加工要低，故對于某些要求并不太高而加工余量又很大的工件，其電極損耗的工藝要求可以低一些。有的加工，由于工藝條件或者其他因素，其電極損耗很難控制，因此要采取相應(yīng)的措施才能完成一定要求的放電加工。 在加工中，為了有目的地控制電極損耗，應(yīng)先了解如下內(nèi)容：,(1) 如果用石墨電極作粗加工時，電極損耗一般可以達(dá)到1%以下。

52、 (2) 用石墨電極采用粗、中加工規(guī)準(zhǔn)加工得到的零件的最小粗糙度Ra能達(dá)到3.2m，但通常只能在6.3 m左右。 (3) 若用石墨作電極且加工零件的表面粗糙度Ra<3.2 m，則電極損耗約在15%50%之間。 (4) 不管是粗加工還是精加工，電極角部損耗比上述還要大。粗加工時，電極表面會產(chǎn)生缺陷。,(5) 紫銅電極粗加工的電極損耗量也可以低于1%，但加工電流超過30 A后，電極表面會產(chǎn)生起皺和開裂現(xiàn)象。 (6) 在一般情況下用紫銅作電極采用低損耗加工規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，零件的表面粗糙度Ra可以達(dá)到3.2 m左右。 (7) 紫銅電極的角損耗比石墨電極更大。 了解上述情況后，在規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時控制損耗就比較有

53、把握了。電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時對電極損耗的控制最主要的是要掌握低損耗加工轉(zhuǎn)向有損耗加工的時機(jī)，也就是用低損耗規(guī)準(zhǔn)加工到什么粗糙度，加工余量多大的時候才用有損耗規(guī)準(zhǔn)加工，每個規(guī)準(zhǔn)的加工余量取多少才比較適當(dāng)。,石墨電極低損耗加工粗糙度Ra一般達(dá)到6.3 m左右，轉(zhuǎn)向有損耗加工時其加工余量一般控制在0.20 mm以下，這樣就可以使總的電極損耗量小于0.20 mm。當(dāng)然形狀不同，加工工藝條件不同，低損耗規(guī)準(zhǔn)的要求也不一樣。例如，形狀簡單的型腔的低損耗規(guī)準(zhǔn)與窄槽等的低損耗規(guī)準(zhǔn)就不一樣，轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)時機(jī)也不一樣，前者Ton/Ip值可以小一些，后者則要大一些；前者在損耗值允許時，可以在粗糙度較大的情況下轉(zhuǎn)換為有損耗加工，

54、后者則為了保證成型精度，應(yīng)當(dāng)盡可能用低損耗規(guī)準(zhǔn)加工到較小的粗糙度。 紫銅電極加工時，除了要控制Ton/Ip值外，還要注意加工電流不要太大。規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時要使低損耗加工粗糙度達(dá)到盡量小的等級，使精加工損耗量減少到最低限度。,圖4-50 單電極加工時的加工條件及加工圖形,,4.3.2 加工實例 例4.2 一個電極的精加工(本實例所用機(jī)床為Sodick A3R，其控制電源為Excellence XI)。 加工條件： 1. 電極/工件材料：Cu/St(45鋼) 2. 加工表面粗糙度：Rmax6 m 3. 電極減寸量(即減小量)：0.3 mm/單側(cè) 4. 加工深度：5.00.01 5. 加工位置：工件中心

55、 單電極加工時的加工條件及加工圖形如圖4-50所示。,加工程序： H0000=+00005000; /加工深度 N0000; G00G90G54XYZl.0; /加工開始位置，Z軸距工件表面距離為1.0 mm G24; /高速躍動 G01 C170 LN002 STEPl0 Z330-H000 M04; /以C170條件加工至距離底面0.33 mm，M04 然后返回加工開始位置 G01 C140 LN002 STEP134 Z156-H000 M04; /以C140條件加工至距離底面0.156 mm,G01 C220 LN002 STEP196 Z096-H

56、000 M04; /以C220條件加工至距離底面0.096 mm G01 C210 LN002 STEP224 Z066-H000 M04; /以C210條件加工至距離底面0.066 mm G01 C320 LN002 STEP256 Z040-H000 M04; /以C320條件加工至距離底面0.040 mm G01 C300 LN002 STEP280 Z020-H000 M04; /以C300條件加工至距離底面0.020 mmM02; /加工完了,程序分析： (1) 本程序為Sodick A3R機(jī)床的程序，在加工前根據(jù)具體的加工要素(如加工工件的材料、電極材料、加工要求達(dá)到的表面粗糙度、

57、采用的電極個數(shù)等)在該機(jī)床的操作說明書上選用合適的加工條件。本加工選用的加工條件如表4-3所示。,表4-3 加工條件表,(2) 由表4-3所示的加工條件表可以看出：加工中峰值電流(IP)、脈沖寬度(ON)逐漸減小，加工深度逐漸加深，搖動的步距逐漸加大。即加工中首先是采用粗加工規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，然后慢慢采用精加工規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行精修，最后得到理想的加工效果。 (3) 最后采用的加工條件為C300，搖動量為280 m，高度方向上電極距離工件底部的余量為20m。由此分析可知，在該加工條件下機(jī)床的單邊放電間隙為20m。,例4.3 兩個電極的精、 粗加工(本實例所用機(jī)床為SodickA3R，其控制電源為Excel

58、lence XI)。 加工條件： 1. 電極/工件材料：Cu/St(45鋼) 2. 加工表面粗糙度：Rmax7 m 3. 粗加工電極減寸量(即減小量)：0.3 mm/單側(cè) 精加工電極減寸量：0.1 mm/單側(cè) 4. 加工深度：5.00.01 5. 加工位置：工件中心 精、粗加工兩個電極時的加工條件及加工圖形如圖4-51所示，加工條件表如表4-4所示。,圖4-51 精、粗加工兩個電極時的加工條件及加工圖形,,表4-4 加 工 條 件 表,粗加工程序： H0000=+00005000; /加工深度 G00 G90 G54XYZl.0; G24;

59、 G01 C170 LN002 STEP0l0 Z330-H000 M04; G01 C140 LN002 STEP140 Z180-H000 M04; G01 C220 LN002 STEP200 Z120-H000 M04; /以C220條件加工至距離底面0.040 mm M02; 精加工程序讀者可以參照上面的程序自己編寫，精加工的加工條件為C120、C210、C320、C310。,例4.4 圖4-52(a)所示注射模鑲塊，材料為40Cr，硬度為3840HRC，加工表面粗糙度Ra為0.8 m，要求型腔側(cè)面棱角清晰，圓角半徑R<0.25 mm。 1) 方法選擇 選用單電極平動法進(jìn)行電火

60、花成型加工，為保證側(cè)面棱角清晰(R<0.3 mm)，其平動量應(yīng)小，取0.25 mm。 2) 工具電極 (1) 電極材料選用鍛造過的紫銅，以保證電極加工質(zhì)量以及加工表面粗糙度。 (2) 電極結(jié)構(gòu)與尺寸如圖4-52(b)所示。, 電極水平尺寸單邊縮放量取b0.25 mm，根據(jù)相關(guān)計算式可知，平動量0=0.25-精<0.25 mm。 由于電極尺寸縮放量較小，用于基本成型的粗加工電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)不宜太大。根據(jù)工藝數(shù)據(jù)庫所存資料(或經(jīng)驗)可知，實際使用的粗加工參數(shù)會產(chǎn)生1%的電極損耗。因此，對應(yīng)的型腔主體20 mm深度與R7 mm搭子的型腔6 mm度的電極長度之差不是14 mm，而是(20-6)(1+1%)1

61、4.14 mm。盡管精修時也有損耗，但由于兩部分精修量樣，故不會影響二者深度之差。圖4-52(b)所示電極結(jié)構(gòu)，其總長度無嚴(yán)格要求。,圖4-52 注射模鑲塊加工,,(3) 電極制造。電極可以用機(jī)械加工的方法制造，但因有兩個半圓的搭子，一般都用線切割加工，主要工序如下： 備料； 刨削上下面； 畫線； 加工M88的螺孔； 按水平尺寸用線切割加工； 按圖示方向前后轉(zhuǎn)動90，用線切割加工兩個半圓及主體部分長度； 鉗工修整。,(4) 鑲塊坯料加工。 按尺寸需要備料； 刨削六面體； 熱處理(調(diào)質(zhì))達(dá)3840HRC； 磨削鑲塊六個面。 (5) 電極與鑲塊的裝夾與定位。 用M8的螺釘固定電極，并裝夾在主軸頭的

62、夾具上。然而用千分表(或百分表)以電極上端面和側(cè)面為基準(zhǔn)，校正電極與工件表面的垂直度，并使其X、Y軸與工作臺X、Y移動方向一致。, 鑲塊一般用平口鉗夾緊，并校正其X、Y軸，使其與工作臺X、Y移動方向一致。 定位，即保證電極與鑲塊的中心線完全重合。用數(shù)控電火花成型機(jī)床加工時，可利用機(jī)床自動找中心功能準(zhǔn)確定位。 (6) 電火花成型加工。所選用的電規(guī)準(zhǔn)和平動量及其轉(zhuǎn)換過程如表4-5所示。,表4-5 電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與平動量分配,4.4 電火花加工中應(yīng)注意的一些問題,1加工精度問題 加工精度主要包括“仿形”精度和尺寸兩個方面。所謂“仿形”精度，是指電加工后的型腔與加工前工具電極幾何形狀的相似程度。 影響“仿

63、形”精度的因素有： (1) 使用平動頭造成的幾何形狀失真，如很難加工出清角，尖角變圓等。 (2) 工具電極損耗及“反粘”現(xiàn)象的影響。,(3) 電極裝夾校正裝置的精度和平動頭、主軸頭的精度以及剛性影響。 (4) 規(guī)準(zhǔn)選擇轉(zhuǎn)換不當(dāng)，造成電極損耗增大。 影響尺寸精度的因素有： (1) 操作者選用的電規(guī)準(zhǔn)與電極縮小量不匹配，以致加工完成以后，使尺寸精度超差。 (2) 在加工深型腔時，二次放電機(jī)會較多，使加工間隙增大，以致側(cè)面不能修光，或者即使能修光，也超出了圖紙尺寸。,(3) 沖油管的放置和導(dǎo)線的架設(shè)存在問題。導(dǎo)線與油管產(chǎn)生阻力，使平動頭不能正常進(jìn)行平面圓周運(yùn)動。 (4) 電極制造誤差。 (5) 主軸

64、頭、平動頭、深度測量裝置等機(jī)械誤差。 2表面粗糙度問題 電火花加工型腔模，有時型腔表面會出現(xiàn)尺寸到位，但修不光的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因有以下幾方面： (1) 電極對工作臺的垂直度沒校正好，使電極的一個側(cè)面成了倒斜度，這樣相對應(yīng)模具側(cè)面的上部分就會修不光。 (2) 主軸進(jìn)給時，出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，影響了模具側(cè)表面的修光。,(3) 在加工開始前，平動頭沒有調(diào)到零位，以致到了預(yù)定的偏心量時，有一面無法修出。 (4) 各擋規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過快，或者跳規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行修整，使端面或側(cè)面留下粗加工的麻點(diǎn)痕跡，無法再修光。 (5) 電極或工件沒有裝夾牢固，在加工過程中出現(xiàn)錯位移動，影響模具側(cè)面粗糙度的修整。 (6) 平動量調(diào)節(jié)

65、過大，加工過程出現(xiàn)大量碰撞短路，使主軸不斷上下往返，造成有的面修出，有的面修不出。,3影響模具表面質(zhì)量的“波紋”問題 用平動頭修光側(cè)面的型腔，在底部圓弧或斜面處易出現(xiàn)“細(xì)絲”及魚鱗狀的凸起，這就是“波紋”?！安y”問題將嚴(yán)重影響模具加工的表面質(zhì)量，一般“波紋”產(chǎn)生的原因如下： (1) 電極材料的影響。如在用石墨做電極時，由于石墨材料顆粒粗、組織疏松、強(qiáng)度差，會引起粗加工后電極表面產(chǎn)生嚴(yán)重剝落現(xiàn)象(包括疏松性剝落、壓層不均勻性剝落、熱疲勞破壞剝落、機(jī)械性破壞剝落)，因為電火花加工是精確“仿形”加工，故在電火花加工中石墨電極表面剝落現(xiàn)象經(jīng)過平動修整后會反映到工件上，即產(chǎn)生了“波紋”。,(2) 中、

66、粗加工電極損耗大。由于粗加工后電極表面粗糙度值很大，中、精加工時電極損耗較大，故在加工過程中工件上粗加工的表面不平度會反拷到電極上，電極表面產(chǎn)生的高低不平又反映到工件上，最終就產(chǎn)生了所謂的“波紋”。 (3) 沖油、排屑的影響。電加工時，若沖油孔開設(shè)得不合理，排屑情況不良，則蝕除物會堆積在底部轉(zhuǎn)角處，這樣也會助長“波紋”的產(chǎn)生。,(4) 電極運(yùn)動方式的影響?！安y”的產(chǎn)生并不是平動加工引起的，相反，平動運(yùn)動能有利于底面“波紋”的消除，但它對不同角度的斜度或曲面“波紋”僅有不同程度的減少，卻無法消除。這是因為平動加工時，電極與工件有一個相對錯開位置，加工底面錯位量大，加工斜面或圓弧錯位量小，因而導(dǎo)致兩種不同的加工效果。 “波紋”的產(chǎn)生既影響了工件表面粗糙度，又降低了加工精度，為此，在實際加工中應(yīng)盡量設(shè)法減小或消除“波紋”。,習(xí)題,1有關(guān)單工具電極直接成型法的敘述中，不正確的是( )。 A) 需要重復(fù)裝夾 B) 不需要平動頭 C) 加工精度不高 D) 表面質(zhì)量很好 2下列各項中對電火花加工精度影響最小的是( )。 A) 放電間隙 B) 加工斜度 C) 工具電極損耗 D) 工具電極直