模块一认识数控电火花机床.docx

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模块一认识数控电火花机床

模块一认识数控电火花机床

本课题是学习数控电火花的开篇，它能使你对电火花加工原理有个大概的了解，并使你认识数控电火花成形加工机床，最重要的是你可以掌握数控电火花成形加工机床的基本操作要领。

下面的图片（图3-1）就是我们要认识的数控电火花成形加工机床。

图3-1数控电火花机床

电火花加工是在一定的介质中通过电极和工件之间脉冲放电时产生的电腐蚀作用，利用电能和热能对金属工件进行加工的一种工艺方法。

由于放电过程可见到火花，

故称为电火花加工。

加工过程中，工具电极和工件不接触，而是分别接脉冲电源的负、正两极，靠火花放电产生高温使工件表面局部立刻熔化和汽化从而逐步被蚀除。

一、电火花成形加工原理与特点

（一）电火花成形加工原理

如图3-2所示为电火花成形加工原理图。

图3-2电火花成形加工原理图

1-工件2-脉冲电源3-自动进给装置4-工具电极5-工作液6-过滤器7-泵

加工过程中，工具电极与工件并不接触，自动进给调节装置使工具电极与工件保持给定的放电间隙，脉冲电源施加的电压把两极间距离最小的介质击穿，形成脉冲放电，产生瞬时高温使工件和电极表面被蚀除，形成小凹坑。

（二）数控电火花成形加工的特点

1．适合加工用机械方法难以加工的材料，如淬火钢、硬质合金钢、耐热合金等。

2．可加工特殊及复杂形状的零件，如型腔复杂的模具。

3．电极材料不必比工件硬。

4．直接利用电、热能进行加工，可实现加工过程自动化。

二、数控电火花成形加工机床的基本组成

如图3-3所示数控电火花成形加工机床主要由机床主体、数控系统、脉冲电源和工作液系统等部分组成。

图3-3数控电火花机床的组成

1-床身2-液压油箱3-工作液槽4-主轴头5-立柱6-电源箱

（一）机床主体

机床主体主要由床身、立柱、主轴头、工作台和电极夹头等组成。

机床主体的作用是夹持工具及支承工件，保证它们的相对位置，并实现在加工过程中的稳定进给运动。

（二）数控系统

数控系统分为开环、半闭环和闭环控制系统。

先进的数控系统可实现多轴（X、Y、Z和C）控制、自动定位、自动电极交换和加工条件自动转换等功能。

（三）脉冲电源

脉冲电源的作用是把普通交流电转变成频率较高的脉冲电源，提供电火花加工所需的放电能量。

它对电火花加工的生产率、表面质量、加工过程的稳定性及工具电极的损耗等工艺指标有很大的影响。

脉冲电源应满足以下要求：

（1）能输出一系列脉冲；

（2）有足够的脉冲放电能量，保证能熔化或汽化工件表面金属；（3）脉冲波形基本是单向的，有利于减少电极损耗；（4）脉冲参数应能进行调整，以适应各种材料的加工；（5）电源性能稳定可靠，维修方便。

（四）工作液系统

工作液系统由偏油箱、油泵、过滤器及工作液分配器等部分组成。

如图3-4所示。

图3-4工作液循环系统油路图

1-粗过滤器2-单向阀3-涡旋泵4-电动机5-安全阀6-压力表

7-精过滤器8-压力调节阀9-射流抽吸管10-冲油选择阀11-快速进给控制阀12-冲油压力表

通过对工作液的冲抽、喷液可压缩放电通道，使能量高度集中在极小区域，以加强电蚀能力，加速电极和工件的冷却，消除放电间隙的电离；通过工作液的强迫循环和过滤可及时排除工作液中金属微粒和炭黑。

目前常用的工作液主要是煤油或电火花专用油。

动脑筋电火花成形机床的基本组成有几大部分？

三、数控电火花成形加工机床的操作要领

电火花加工操作步骤大致如下：

确定工具电极→电极装夹定位→工件装夹→电规准的选择→电火花加工→检查加工状况。

（一）工具电极的确定

在电火花成形加工中电极是专用的工具，电极的形状通过电蚀工艺精确地仿制到工件上，因此必须按照工件的材料、形状及加工要求来选择电极材料和几何形状，并应考虑电极的加工工艺性。

1．电极材料的选择在电火花成形加工中应选择导电性能良好、损耗小、造型容易、加工过程稳定、效率高、来源丰富、价格低廉的材料作为电极。

常用电极材料见表3-1。

表3-1常用电极材料及性能

电极材料

加工稳定性

电极损耗

机加工性能

适用

钢

较差

一般

好

常用于冲压模加工，以凸模为电极

铸铁

一般

一般

好

常用于加工冷冲模的电极

石墨

较好

较小

较好

常用于大型模具加工用电极

紫铜

好

一般

较差

磨削困难,不宜作细微加工用电极

黄铜

好

较大

好

用于加工时可进行补偿的加工场合

铜钨合金

好

小

一般

价格贵,用于深孔、硬质合金穿孔等

银钨合金

好

小

一般

价格昂贵,多用于精密加工

2．电极结构和尺寸电极的结构形式应根据被加工型腔的大小与复杂程度、电极的加工工艺性等因素综合考虑来确定。

常用的电极结构形式有整体式电极、组合电极、镶拼式电极等几种，见图3-5。

a）整体式电极b）固定式电极

1-减重孔2-固定用螺孔1-固顶板2-电极

图3-5电极结构形式

电极尺寸主要有长度尺寸和截面尺寸的确定。

电极长度应在满足装夹和加工需要的条件下尽量减短，以提高电极刚度和加工过程稳定性。

通常电极的有效长度取工件厚度的2.5～3.5倍，当需用一个电极加工几个工件或加工一个凹模上的几个相同孔时，电极的有效长度可适当加长。

电极截面尺寸主要从工件图样得到，通常与工件截面尺寸相差一个放电间隙，即电极的凸形部分应比工件凹形部分均匀缩小一个火花间隙，电极的凹形部分则应比工件的凸形部分均匀放大一个火花间隙。

资料卡

在电火花加工过程中,由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象称为极性效应。

在加工中应充分利用极性效应，合理选择加工极性，以提高加工速度，减少电极的损耗。

3．电极极性选择工具电极极性选择的一般原则如下：

铜电极对钢选“+”极性；

铜电极对铜选“-”极性；

铜电极对硬质合金选“+”、“-”极性均可；

石墨电极对铜选“-”极性；

石墨电极对硬质合金选“-”极性；

石墨电极对钢加工RMAX为15μm以下孔选“-”极性，加工RMAX为15μm以上孔选“+”极性；

钢电极对钢选“+”极性。

（二）电极装夹定位

1．电极装夹电极的装夹大多采用通用夹具直接将电极装在机床主轴下端。

常用的电极夹具有：

标准套筒、钻夹头、标准螺纹夹具等。

如图3-6。

a）标准套筒装夹

1-标准套筒2-电极

b）钻夹头装夹

1-钻夹头2-电极

c）标准螺纹夹具装夹

1-标准螺纹夹具2-电极

图3-6电极装夹形式

2．校正方法电极装夹后必须进行垂直度校正，校正方法常用精密角尺和百分表两种。

如图3-7所示。

a）利用百分表校正b）角尺校正

1-电极2-工件3-百分表1-电极2-角尺3-工件

图3-7电极垂直度校正方法

3．定位在加工前的定位是指确定电极与工件之间的相互位置，以确保加工精度。

定位方法常用划线法和量块角尺法。

划线法主要适用于定位要求不高的工件，具体步骤是：

先按图样尺寸在工件表面划出型孔轮廓线，然后将已安装正确的电极垂直下降，与工件表面接触并移动工件，使电极端面轮廓与工件划出的轮廓线对正后将工件紧固即可。

量块角尺法如图3-8所示，预先在工件上磨出两个相互垂直的平面作为定位基准面，将精密直角尺与工件的两垂直平面靠紧，然后在角尺与电极之间放置所需量块，即可确定型孔的位置。

此法操作简便、精度高。

图3-8量块角尺定位法

1-量块2-角尺3-电极4-工件

（三）工件装夹

工件的装夹比较简单，通常工件安装在工作台上，与电极互相定位后用压板和螺钉压紧即可。

安装时注意保持与电极的相互位置。

（四）电规准的选择

电火花加工中所选用的一组电脉冲参数（脉宽、间隔、峰值电流等）称为电规准。

电规准应根据工件的要求、电极和工件材料、加工的工艺指标等因素来选择。

通常在粗加工时要求是生产率高，工具损耗小，所以粗规准一般选择较大的峰值电流，较长的脉冲宽度（20～60μs）。

中规准采用的脉冲宽

度（6～20μs）。

精规准要求保证工件表面精度和表面粗糙度，故多采

用小的峰值电流及窄的脉冲宽度（2～6μs）。