特种加工技术实验指导书.doc

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1、特种加工技术实验指导书主编 张辽远沈阳理工大学机械工程学院2007.1.25目 录一、实验目的3二、实验条件3三、实验要求及注意事项3四、实验内容及时间安排4五、实验步骤4六、考验方式6七、参考文献6附录1：电火花成型加工参数选择一、实验目的通过实验使学生了解特种加工机床的一般结构和基本工作原理。掌握NH7732数控线切割机床和NH7145电火花成形机床的功能及其操作使用方法，掌握常用功能代码的用法，学会简单3B代码的手工编程，掌握特种加工中工艺参数的选择，学会工件装夹及找正方法，加深理解特种加工技术的原理、特点及应有范围。接受生产劳动纪律及生产安全教育，培养学生良好的生产劳动纪律和安全意识。

2、二、实验条件1场地条件：机械工程学院切削及特种加工技术实验室（机械楼105室）2设备条件： NH7732数控线切割机床和NH7145 电火花成形机床3工具及材料条件：卡尺、百分表与表座、虎钳、扳手、鉬丝、剪刀。材料：尺寸规格约为80*80*50mm的模具钢块、电极丝（300米）、紫铜电极（一组）、（不锈）钢板尺寸规格80*80*5（100块）。4. 耗材：电火花加工液（400升）；电火花线切割液（100升）。三、实验要求及注意事项1 要求每一个学生都能熟练地操作NH7732数控线切割机床和NH7145电火花成形机床，掌握电火花机床的基本操作步骤，独立地完成典型零件的加工，包括装夹、编程和加工。

3、2 电火花加工又称放电加工，在加工过程中工具和电极之间不断产生脉冲性的火花放电，因此，要特别注意电气安全和防火安全。电源（或控制柜）油箱外壳要妥善接地，防止人员触电。加工中，禁止用裸手接触加工区任何金色物体，防止意外短路。加工时人不能离开机床，随时注意工作液是否溢出。装夹工件时要特别小心，避免碰断电极丝。3 每个学生实验完成后，独立完成实验报告的撰写。四、实验内容和时间安排序号内 容 时间备 注1纪律、安全教育和布置实训任务，机床操作使用讲解和操作演示（15分钟）2工件装夹、找正，对刀、钼丝安装、电极安装（15分钟33B代码的编程介绍。3B程序的编程格式。简单零件手工编程练习（15分钟）4数控

4、线切割机床典型零件加工实例（45分钟）实验方案确定、实验参数的选择、实验报告的设计、实验现象的观察、实验数据的处理、实验结果的分析讨论、验证。5电火花成形机床电火花成形机床（2学时）6电火花机床的维护与保养、加工过程中问题的处理（15分钟）7工件装夹、找正，对刀、电极安装、调整（15分钟）8简单零件手工编程练习（15分钟）9典型零件加工实例（45分钟）实验方案确定、实验参数的选择、实验报告的设计、实验现象的观察、实验数据的处理、实验结果的分析讨论、验证。实验总结、写实验报告、评定实训成绩。五、实验步骤一、典型零件数控线切割加工实例1. 机床的功能和操作使用方法。2工件装夹、找正；鉬丝的安装、紫

5、铜电极的安装。33B代码格式、3B程序的介绍，简单手工编程练习。（1）3B代码的格式：B X B Y B J G Z 其中：B间隔符，它的作用是将X、 Y、 J数码区分开来；X、Y表示增量（相对）坐标值；J表示加工线段的计数长度；G表示加工线段的计数方向；Z表示加工指令；例如：B1000 B2000 B2000 G Y L2整个程序的最后，应有停机符“D”，表示程序结束，加工完毕。（2）程序的介绍(a)坐标系与坐标值X、 Y、的确定 平面坐标系是这样规定的： 面对机床操作台，工作台平面为坐标系平面，左右方向为X轴，且右方向为正；前后方为Y轴，前方为正。编程时，采用相对坐标系，即坐标系的原点随程

6、序段的不同而变化。加工直线时，以该直线的起点为坐标系的原点，X、 Y、取该直线终点的坐标值；加工圆弧时，以该圆弧的圆心为坐标系的原点，X、 Y取该圆弧起点的坐标值，单位为m。坐标值的负号不写。（b）计数方向G的确定 不管是加工直线还是圆弧,计数方向均按终点的位置确定。加工直线时，终点靠近哪个轴，则计数方向取该轴，加工与坐标轴成45角的线时，计数方向取X轴、Y轴均可，记作：GX或GY；加工圆弧时，终点靠近哪个轴，则计数方向取另一个轴，加工圆弧的终点与坐标轴成45时，计数方向取X轴、Y轴均可，记作：GX或GY。 （c）计数长度J的确定 计数长度是在计数方向的基础上确定的。计数长度是被加工的直线或圆

7、弧在计数方向坐标轴上投影的绝对值总和，其单位为m。 （d）加工指令Z的确定 加工直线时有四种加工指令:L1 、 L 2、 L 3、L4，当直线在第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作L 1;当处于第II象限（包括X轴而不包括Y轴）时，记作L2；L3 、L 4 、依此类推。加工顺时针圆弧时有四种加工指令: SR1 、SR2 、SR3 、SR 4。当圆弧的起点在第I象限（包括Y轴而不包括X轴）时，加工指令记作SR1 ; 当起点在第II象限（包括X轴而不包括Y轴）时，记作SR2 ；SR3 、SR 4、 依此类推。加工逆时针圆弧时有四种加工指令：NR1 、NR2 、NR 3、NR4 。当圆弧

8、的起点在第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作NR1 ; 当起点在第II象限（包括Y轴而不包括X轴）时，记作NR2 ；NR3 、NR4 依此类推。4 编程实例与加工（如下图）。（1）程序的编程方法（a）确定加工路线（b）计算各段曲线的坐标值（c）3B格式编写示例000 B0 B2000 B2000 GY L2001 B0 B10000 B10000 GY L2002 B0 B10000 B20000 GX NR4003 B0 B10000 B10000 GY L2004 B30000 B8084 B30000 GX L3005 B0 B23920 B23920 GY L 4 006

9、B30000 B8084 B30000 GX L 4007 B0 B2000 B2000 GY L 4008 D(2) 加工准备 检查贮丝筒运动、导轮运动、工作台往复运动是否灵活。 根据工件厚薄调整好上下丝架的距离。 夹具、工件、工作台面要仔细做好清洁工作，紧固夹具，校正工件后，将工件夹紧。 根据工件调整好高频参数，开启高频电源及控制器的电源。（3）加工操作开启电源、计算机进入加工状态输入程序，进行模拟加工，检验编程是否正确，若显示图形不正确需修改程序。进行联机及加工操作，注意观察加工时机床的运行状态。加工完成后，卸去工件，注意不要将钼丝碰伤、碰断；关断高频电源及控制器电源；打扫清理机床，将工

10、具放回原处。5. 数控铣床维护与保养、加工过程中问题的处理。 了解特种机床维护与日常保养方法。6. 实训总结、编写实训报告、评定实训成绩。 实训总结要根据时间顺序撰写，写出自己的体会。成绩的评定见考核方式。二、典型零件电火花成型加工实例1. 机床的功能和操作使用方法。2工件装夹、找正；鉬丝的安装、紫铜电极的安装。33B代码格式、3B程序的介绍，简单手工编程练习。六、考核方式(1) 考查的依据：实训中的表现，出勤情况，对实训相关知识的掌握程度，实际操作技术的熟练程度，分析问题和解决问题的能力，加工工件的质量，以及对设备工具维护的情况，实训报告的编写水平等。(2) 分为考查考核、平时成绩、实训报告

11、三部分，权重分别为80、10、10。 (3) 成绩评定可分为优、良、中、及格、不及格。七、参考文献1现代加工技术 张辽远编著 机械工业出版社 附录1 电火花成型加工参数选择一、脉宽.脉间.高.低压的定义及加工中的参数选择规准脉宽：脉冲宽度的简称，指单个脉冲持续的时间。单位：us 主要影响加工效率，表面粗糙度。脉间：脉冲间隙的简称，指相邻脉冲的间隔时间。单位：us 主要影响加工效率，电极损耗等。高压：一般指高压电流，此时电压一般在200V左右，可提高放电的击穿能力。低压：指低压电流，此时电压一般在70V左右，可以用较高的电流密度提高加工效率。间隙电压：放电过程中，攻坚和电极两极的电压。与放电间隙

12、有关。以上为电加工规准参数，选择时要考虑型腔类型，电极与工件材料，工艺要求，模具类型，加工尺寸等因素。综合选用，因此电火花加工中加工经验积累尤为重要。参数的选择没有固定的模式，它不是一成不变的。它受面积、放电间隙、粗糙度等诸多因素的影响。只有通过实践以及经验的积累，才能慢慢的掌握它。1.根据加工面积选择根据欲加工电极的面积来选择电流，然后在电流确定的前提下，选择适当的脉宽。为了保证加工的低损耗，一般电流密度不要过大，脉宽适当宽一些。一般选在效率曲线的下降沿。但也不宜过宽。过宽对减小损耗的效果不明显，但效率和放电间隙都要受影响。加工件的棱角要变钝。间隔的选择原则上讲，小一些对提高效率减小损耗都有

13、好处，但前提是加工稳定，排屑畅快。譬如用30的圆电极加工一个5mm深的孔，面积7.6cm。根据紫铜电极选择电流的原则，为了保证电极的低损耗，峰值电流选25A，脉宽500，间隔150，平均电流14-15A。这样加工速度比较快，损耗也可控制在0.3%以下。如果电流再大，或脉宽再窄一点，加工速度可以提高，但损耗会明显加大。如果希望侧壁光洁度好一些，或放电间隙再小一些。可将电流减小一些，或电流、脉宽、间隔都适当减小一些。2.根据放电间隙选择如果加工过切量已限定，那么无论电极面积大小，电流密度和脉宽都受到不同程度的制约。如还是30的圆电极，要求加工深度为1mm，单边放电间隙小于0.11mm的浅腔。由于放

14、电间隙的限制。峰值电流和脉宽都要减小。但为了降低损耗，脉宽不宜过小，降低峰值电流。脉宽选250,间隔100。峰值电流13A。3.根据粗糙度选择如果要求所加工的模具侧壁粗糙度要求较高，如Ra3.2 （不平动）。如果不换电极，就只能小电流，较小的脉宽慢工出细活，慢慢的打了。这时峰值电流一般不超过10A，脉宽不超过100。4.根据效率选择如果加工落料模，间隙、粗糙度要求都不高，只要快，损耗控制在5%，这时可加大峰值电流，但由于损耗要控制在5%，脉宽要选大一些。如电极为30mm，单边空刀 0.3mm 峰值电流可选30A，脉宽800。为了增大电流、减小损耗，间隔选小一点，300。加强抬刀。（如果用下冲油

15、，一定要用微弱冲油，只要能稳定加工即可。否则损耗将明显加大。）5.根据电极损耗选择有的模具加工，需要一个电极加工多个型腔。这时控制损耗和电极表面的平整是第一位。首先要选择适当的脉宽，为了保证电极表面不被破坏，峰值电流宜小一些。如儿童的薄朔料片拼插玩具，型腔都不深，面积也不大，但一个电极要加工多个型腔。这时电流要小一些，脉宽不要太宽宽。一方面保持电极表面平整，另一方面粗糙度较好，易于下一步的修光。如果对行腔的棱角要求较高，最好用两个电极，第二个电极用于清角。二、粗糙度、效率、损耗三者之间的关系,附带曲线图1. 加工速度所谓的加工速度是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。一般用体积表示。 影响

16、加工速度的关键参数是电流密度、脉冲宽度、间隙电压。电流密度可以通过加大峰值电流（即多投入管数）或减小间隔来实现。电流密度与加工速是正比关系，电流密度越大，加工速度就越快。但须注意一点，电流密度不是可以无止境的任意加大。超出一定范围，电极损耗会急促增加。并且当电流过大，电蚀物的产生超过了排除速度，会产生严重积碳，加工速反而会下降。严重时会产生拉弧，烧伤电极和工件。而且随着峰值电流的增大，放电间隙、粗糙度也随之增加，并且型腔加工的R角也随之增大。所以粗加工时，要求加工速度，但对其它的因素也要加以充分考虑，把峰值电流控制在合理的范围之内。（一般紫铜电极小面积加工时35A/cm大面积加工时13 A/c

17、m左右，石墨由于耐热性和抗冲击性要强于紫铜，电流可大些）。否则损耗过大仿形精度无法保证。过大的间隙和粗糙度对下一步精修也增大了难度。适当减小间隔，改变脉宽、间隔的占空比，提高脉冲频率，也可以达到增加平均电流的目的。这种方法也可以提高加工速度，但不如加大峰值电流明显。它的优点是对电极损耗与粗糙度和放电间隙的影响要比加大峰值电流小。但减小间隔，必须保证加工稳定，蚀除物可顺畅的排除。过小的间隔可破坏电蚀物的产生和排除的平衡，产生严重的积碳。造成加工速度下降，甚至烧伤。同时积碳也会加大放电间隙和损耗。间隔的选择：长脉冲时一般取脉宽的1/31/5，精加工时取脉宽的510倍，或更大些。改变脉宽可提高加工速

18、度。有的人认为，随着脉宽的增加，加工速度也随着增加。其实不然。脉宽和加工速度的关系是一条曲线。有时增加一些脉冲宽度，加工速度就提高了，那是因为脉宽调整的范围正处在曲线的上升部位。由于热学的原因，当脉冲能量一定时，都会有一个加工速度最快的最佳脉冲宽度值。大于或小于这个值，加工速度都会下降。它是一条曲线。在加工中，选择不同的脉冲电流，都对映一个最佳的脉冲宽度。它随脉冲电流的大小而改变，随着峰值电流的增加，最佳脉冲宽度也随着变宽。铜打钢 加工速度与脉冲宽度和峰值电流的关系曲线选择合适的放电间隙电压，是快速加工的一个重要环节。放电间隙电压较低时，由于两极比较接近，有利于介质击穿，延时击穿时间较短，脉冲

19、宽度利用率高，从电流表上看，加工平均电流较大，加工速度较快。损耗也比间隙电压较高时要小。（间隙电压较高时，脉冲放电处于偏空载。击穿延时较长，脉冲宽度利用率较低，无形中等于脉宽变窄，损耗加大。）但是不能片面的追求低间隙电压加工，要根据具体情况来确定。因为深腔或形状复杂的电极，蚀除物排除较难，过低的间隙电压不利于蚀除物的排出。会造成严重积碳，使加工不稳定，反而降低了加工速度，加大了电极的损耗，甚至烧伤工件。2. 电极损耗在电火花成型加工中，工具电极的损耗直接影响仿行精度。特别对于型腔加工，电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。为了减小电极的损耗必须很好的利用电火花加工中的各种效应：极性效应、吸附

20、效应、热传导效应等。使电极表面形成碳黑膜。利用碳黑膜的补偿作用来降低电极损耗。这些效应又互相影响互相制约。 加大脉冲宽度对减小损耗有明显的效果，随着脉冲宽度的增加，损耗逐步减小。呈一条下降的曲线。但也并非越宽越好。因为过大的脉宽会使加工速度下降，且间隙、粗糙度都要受影响。尤其是截面积很小时，过大的脉宽造成间隙温度过高，放电点不易转移，造成积碳或烧伤，损耗增加。宽脉宽使加工棱角变钝，脉宽越宽R角越大。 电流密度过高会造成电极损耗加大。电流密度过高也会使放电点不易转移，放电后的余热来不及扩散而积累起来造成过热，形成电弧，破坏了碳黑膜生成的条件，覆盖效应减弱，损耗增加。铜打钢时电极损耗率与脉冲宽度和

21、峰值电流的关系曲线3. 放电间隙放电间隙，亦称过切量。是指加工后工件尺寸的单边扩大量。它受电流密度、脉宽、以及加工稳定程度等诸因素的影响。一般情况下，脉宽大，峰值电流大，电压高，加工状态差，都会使加工间隙变大，反之间隙就变小。但在诸多因素中起决定性作用的是脉冲宽度。列如脉宽2s 保持不变，峰值电流选用10A和48A分别加工，测得间隙分别为0.07mm和0.09mm相差不多。但峰值电流48A保持不变，脉宽分别为2s和300s，这样加工下来，间隙分别为0.09和0.47，这两个值相差就大了。4. 表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差。它由无方向性的无数小坑和硬凸所组成。国家标准规定

22、：加工表面粗糙度用RA（轮廓的平均算数偏差）或RZ（不平度不平高度）来评定。工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能。如耐磨性，接触钢度、疲劳强度等。尤其对于高速高洁高压条件下工作的模具和零件，其表面粗糙度往往是决定其使用性能和寿命的关键。 铜打钢光洁度与脉冲宽度和峰值电流的关系曲线总之，要协调好电参数，处理好效率与低损耗、放电间隙、粗糙度之间的矛盾，才能快速、低损耗、高精度的完成工件的加工。 工艺指标电参数加工速度电极损耗表面粗糙度值备 注峰值电流Im 加工间隙 型腔加工锥度 脉冲宽度tk 加工间隙 加工稳定性 脉冲间歇to 加工稳定性 空载电压Vo 加工间隙 加工稳定性 介质清洁度 中粗加工 精加工 稳定性 表示影响不大