电火花加工工艺与编程.ppt
4.2 电火花加工工艺与编程 电极的设计与制造1、型孔电极的设计与制造 模具型孔的尺寸精度是由电极来保证的。型孔的电火花加工方法 如图42，L2=L12放电间隙主要取决于电参数和机床的精度。模具型孔的加工方法：凸模修配法；直接配合法；混合法。,电极材料于结构形式 电极材料种类和性能如表41：,电极的结构形式有三种：整体式；组合式；镶拼式,电极尺寸与技术要求 尺寸精度IT7级，公差一般为型孔的1/2,按入体原则标注;各表面平行度要求为0.01mm/100mm;表面粗糙度1.25m，一般去型孔的粗糙度为好；由于凸、凹模尺寸公差的标注往往只有一个，另一个是配作，电极截面尺寸有两种情况：按凹模尺寸公差设计电极尺寸 电极截面尺寸由凹模尺寸与放电间隙求出。单面放电间隙一般取末挡精规准时的放电间隙。（）,按凸模尺寸公差确定电极尺寸 根据冲裁间隙Z的不同会有三种情况：a.当Z=2时，凸模与电极的横截面尺寸相同。b.当Z2时，电极轮廓按凸模每边外偏1/2(Z-2)。c.当Z2时，电极轮廓按凸模每边内偏1/2(Z-2)。电极的长度取决于凹模的有效 深度、孔的复杂程度、电极材 料以及装夹的方法和制造工艺 等原因。（如图）电极长度的计算公式：,其中：H2:一般为1020mm,n电极使用的次数；K经验系数：紫铜2-2.5,黄铜3-3.5,石墨1.7-2,铸铁2.5-3 钢3-3.5,电极材料损耗少孔型简单无尖角时,K取较小值.在加工硬质合金时,电极的损耗较大,还要加长,但是一般情况下,电极总长不要超过120mm.一般来讲,电极的制造精度要高于型孔的精度,粗糙度也要比型孔要求低一级,直线度、平行度在100mm内不大于0.01mm另一种加工方法 也可以将电极做成阶梯型分别进行粗、精加工。L2=（1.5-2）H,2、型腔电极的设计与制造 型腔的特点：形状复杂，精度要求高，粗糙度要求较高；工作液循环比较困难，电蚀物排除较难；电极的损耗不能用增加长度来补偿；加工面积大，在加工过程中电规准调节的范围大，电极的损耗不均匀，对精加工影响较大。型腔加工的工艺方法主要有三种：单电极平动法、多电极更换法和分解电极加工法单电极平动法 应用广泛，是采用机床的平动头，用一个电极完成型腔的粗、中、精加工的一种方法。加工原理：先采用低损耗高生产率的电规准粗加工，然后用平动头作平面圆周运动，逐级转换电规准，增加平动量，完成型腔的最后加工。（如图47）,平动法一次装夹加工的误差一般为0.05mm,缺点是难易获得更高精度，难以加工出清角或清棱的地方。所以对于棱或角要求的型腔常采用重复定位的方法来加工。,多电极更换法 一般用于精密型腔的加工，就是采用多个电极依次更换但采用不同的电规准加工同一个型腔的方法，这样就要求电极制造的一致性和精度要高，装夹定位的精度要高。分解电极加工法 是前两种的综合应用，先用主电极加工，再用副电极加工清角、清棱或窄缝等内加工部分。型腔电极的设计 设计的主要内容：选择电极材料、确定结构形式和尺寸。常用的电极材料：石墨、紫铜。石墨:加工容易，密度小，重量轻，但力学强度较差，当宽脉冲大电流加工时容易起弧烧伤。,紫铜：组织致密，韧性强，主要用于加工形状复杂，轮廓清晰，精度要求和表面粗糙度要求较高的型腔，但切削性能差，重量大、价格比较昂贵，不适用做大中型电极。铜钨合金和银钨合金是较理想的型腔电极材料，但价格太贵，只有在特殊情况下使用。其它的损耗大，速度慢，一般不适合加工型腔。型腔电极的结构形式同样分为：整体式、镶拼式和组合式。由于型腔加工的特殊性（盲孔，排气、排屑效果差），一般应考虑在电极上设置排气孔和冲油孔来改善加工条件，排气孔要设置在蚀除面积较大和电极端部有凹入的部位；冲油孔应设置在难于排屑的部位。孔的直径为平动头偏移量的1/2以下，一般为1-2mm。总之，以不产生气体和电蚀物积存为原则。（如图4-8,-9）,型腔电极的尺寸与型腔的大小、加工方式、放电间隙、电极的损耗有关。一般分为水平尺寸和垂直尺寸。当采用平动加工方法时，电极尺寸的计算为：水平尺寸：a=Akb b=Hmaxhmax a电极水平方向尺寸；A型腔的基本尺寸；k与型腔尺寸标注有关的系数；b电极单边缩放量；粗规准时单边放电间隙；Hmax、hmax粗精规准加工时表面微观不平度最大值。,Tu 4-10,式中和 以及k的确定原则：型腔为凸出部分电极为凹进部分的尺寸应放大，取号，相反，取号。对于k值：当型腔尺寸两端以加工面为尺寸界线时，如果蚀除方向相反，取k2，（尺寸a1）；如蚀除方向相同，取k1，（尺寸e）；如图样上型腔中心线之间的位置尺寸及角度和电极上相对应的尺寸不缩不放时，取k0（如：R1，R2）。（如图）,垂直尺寸：电极在垂直方向的有效工作尺寸：式中：H1型腔的垂直尺寸；C1粗规准加工时电极端面的相对损耗率，一般1，C1H1只适用于未进行预加工的型腔；C2中、精规准加工时端面总的进给量，一般为0.40.5mm；j最后一挡精规准加工时端面的放电间隙，有时可忽略不计。所以电极的总高度：HH1+H2H2电极固定板与模具之间的距离，一般为510mm左右。,型腔电极的制造石墨电极的制造以机械加工方法为主，对于镶拼结构一 定要注意：每一个拼块材料相同，纤维组织的方向一致，否则电极损耗不均匀。紫铜电极一般是机械加工配合钳工的修研，对于特别复 杂的型腔电极也可采用电铸的方法，以减少钳工量。工件的准备 工件的预加工 一般在电火花加工前，都用机械加工的方法去除大部分余量，留下均匀的电火花蚀除量。（单边0.25-1mm）对于直接电火花加工的工件必须给出定位和找正的基准线和面。热处理 根据性能和尺寸要求，可以按排在电火花加工前、后。,除锈、去磁 在电火花加工前，必须进行除锈和去磁，以免吸附铁屑，产生电弧而烧伤，影响加工质量。如下表：常用工件预加工的准备工序,电火花加工的电规准及其选择 在电火花加工中，电参数（电压、电流、脉冲宽度、脉冲间歇等）的最佳配合，称为电规准。电规准一般在机床的说明书中可查出，也有生产经验积累。电规准一般分为粗、中、精三种，每一种电规准又分为几挡，可根据加工工艺要求选择和转换。一般粗规准分为二挡，粗规准的工艺特点：生产率高，输出功率最大，蚀除量50mm3/min，粗糙度Ra25m，加工速度快，电极损耗小，加工的孔会有一定的斜度。精规准的工艺特点：加工稳定，速度较慢，蚀除量较小，挡数比较多，粗糙度Ra 可达1.6-0.4m，是满足零件最后指标加工工步.,工作液的选择 是具有一定绝缘性能的液体介质。工作液的作用：形成火花击穿的放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道产生压缩作用；帮助电蚀物的抛出与排除；冷却电极和工件。目前，主要采用油类工作液：粗加工时选择介电性能好，黏度大的机油；精加工时放电间隙小，排屑困难一般选用黏度小、流动性好、渗透性好的煤油。四、加工程序的编制 电火花加工的程序要根据各种机床所配的数控系统来决定这里以北京阿奇公司SF510F为例：,小结：本节主要学习了型孔和型腔的电火花加工工艺方法，不同加工方法下电极的结构设计、电极材料的特点与选择的原则，电极尺寸的确定与制造方法。作业九：P1321，3，4，,
