模具加工电火花加工.pptx

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1、教学内容与要求：教学内容与要求：知识点知识点 要求要求 4.1电火花加工的基础知识识读理解应用重点难点电火花加工基本原理、条件、特点 电火花加工的微观过程电火花加工常用术语和符号 4.2电火花成形加工 电火花成形加工机床电火花成形加工控制参数和影响因素模具制造技术模具制造技术第1页/共136页 知识点识读理解应用重点难点电火花成形加工工具电极的设计制造电火花成形时电极与工件的装夹定位电火花成形加工的工艺过程及实例4.3数控电火花线切割加工电火花线切割加工原理特点应用范围电火花线切割加工机床数控电火花线切割控制系统编程方法数控线切割加工工艺及常用夹具、工件的正确装夹方法工艺参数对数控线切割加工工

2、艺影响模具制造技术模具制造技术第2页/共136页模具制造技术模具制造技术 电火花加工电火花加工：（：（电蚀加工或放电加工）电蚀加工或放电加工）原理是基于工具和工件（正、负极）之间脉冲性火花放原理是基于工具和工件（正、负极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到零件的尺寸、电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到零件的尺寸、形状及表面质量要求。形状及表面质量要求。工艺方法分类：电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字等 电火花线切割机床 电火花成形机床第3页/共136页电火花加工原理 4.1电火花加工的基础知识电火花加工的基本原理及必要条

3、件模具制造技术模具制造技术 1）工具电极和工件电极之间在加工时必须保持一定的间隙，一般是几个微米至数百微米。2）火花放电必须在一定绝缘性能的介质中，通常为煤油、去离子水等。工作液还有冷却作用。3）放电点局部区域的功率密度足够高（W=IV）4）火花放电是瞬时的脉冲性放电，持续时间一般为11000s。5）在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电蚀产物，使电极间介质充分消电离，恢复介电性能。第4页/共136页电火花加工的特点优点:加工材料的去除是靠放电的热作用实现的，而几乎与其力学性能(硬度、强度)无关，因此适合于加工难以切削加工的材料。工具电极和工件不接触，适宜加工低刚度及微细加工、复杂

4、表面形状工件的加工。直接用电能进行加工，易于数字控制、智能控制。局限性：用于导电材料的加工 加工速度较慢 存在电极损耗。模具制造技术模具制造技术第5页/共136页电火花加工的微观过程 1.极间介质的击穿与放电模具制造技术模具制造技术第6页/共136页电火花加工的微观过程 1.极间介质的击穿与放电模具制造技术模具制造技术 由于工具电极和工件的微观表面是凹凸不平的，极间距离又很小，因而极间电场强度是很不均匀的，两极之间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。放电通道是由数量大体相等的带正电（正离子）和带负电粒子（电子）以及中性粒子（原子或分子）组成的等离子体。带电粒子高速运动时相互碰撞，产生

5、大量的热，使通道温度相当高，但分布是不均匀的，从通道中心向边缘逐渐降低，通道中心温度可高达10000以上。在放电过程中，同时还伴随着一系列派生现象，其中有热效应、电磁效应、光效应、声效应及频率范围很宽的电磁波辐射和爆炸冲击波等。第7页/共136页2.能量的转换、分布与传递 极间介质一旦被击穿，脉冲电源就通过放电通道瞬时释放能量，把电能转换为热能、动能、磁能、光能、声能及电磁波辐射能等(其中大部分转换成热能)，使两极放电点和通道本身温度剧增，该处即产生局部的熔化或汽化，通道中的介质也汽化或热裂分解。热源产生了很高的温度熔化和汽化了电极材料。模具制造技术模具制造技术电火花加工表面局部放大图 第8页

6、/共136页3.电极材料的抛出（）抛出条件（原因）：.热爆力.气泡 .材料低压再沸腾 （）形状 .表面张力 b.内聚力 （）电蚀产物抛出聚集区模具制造技术模具制造技术第9页/共136页4.极间介质的消电离模具制造技术模具制造技术 一次脉冲放电结束，此后还应有一段间隔时间，使间隙介质消电离，即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处间隙介质的绝缘强度，以免总是重复在同一处发生放电而导致电弧放电，这样可以保证按两极相对最近处或电阻率最小处形成下一击穿放电通道。作用：（）有足够的停歇时间消电离 （）排除电蚀产物 （）排除热量第10页/共136页电火花加工常用术语和符号模具制造技术模具制

7、造技术第11页/共136页模具制造技术模具制造技术第12页/共136页模具制造技术模具制造技术第13页/共136页 8 8）脉冲宽度t ti i（ss）电压脉冲持续时间，粗加工时，用较大的脉宽，ti100s；精加工时，只能用较小的脉宽，ti50s。9 9）脉冲间隔t to o（ss）两个电压脉冲之间的间隔时间。模具制造技术模具制造技术 脉冲参数与电火花加工时的5种放电状态 第14页/共136页 1010）放电时间（电流脉宽）t te e（ss）放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，1111）击穿延时t td d（ss）从间隙两端加上脉冲电压后，一经过1小段的延续时间td，工作

8、液介质才能概率性地被击穿放电，此时间称为击穿延时 1212）脉冲周期t tp p（ss）一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之前的时间称为脉冲周期，显然tp=tito。精加工时小，粗加工时大；1313）开路电压（空载电压）或峰值电压ui（V）模具制造技术模具制造技术 14)14)加工电流I I（A A）加工时电流表上指示的流过放电间隙的平均电流。精加工时小，粗加工时大；间隙偏开路时小，第15页/共136页 15)峰值电流ie(A)是间隙火花放电时脉冲电流的最大值（瞬时）。16)正、负极性加工 加工时以工件为准，工件接脉冲电源正极（高电位端），称为正极性加工；反之，工件接电源负极（低电位端），则

9、称为负极性加工。17）放电状态 放电状态是指电火花加工时放电间隙内每一脉冲放电时的基本状态，一般分为五种放电状态。开路：放电间隙没有被击穿 火花放电：模具制造技术模具制造技术第16页/共136页 短路：放电间隙直接短路连接。电弧放电：由于排屑不良，放电点集中在某一局部而不分散，局部热量积累，温度升高，恶性循环，此时火花放电就成为电弧放电。过渡电弧放电。1818）加工速度 是单位时间内(min)从工件上蚀除加工下来的金属体积（）以质量（g）计算时用Vm表示。1919）损耗速度VEVE（/min/min或g/ming/min）单位时间内(min)工具电极的损耗量。模具制造技术模具制造技术第17页/

10、共136页模具制造技术模具制造技术正、负极加工第18页/共136页4.2电火花成形加工 模具制造技术模具制造技术第19页/共136页4.2电火花成形加工 1-床身；2-过滤器；3-工作台；4-主轴头；5-立柱；6-液压泵；7-电源箱模具制造技术模具制造技术电火花成形加工机床1.床身和立柱确保电极与工作台、工件与工件之间的相互位置精度。2.工作台支承与装夹工件，容纳工作液。第20页/共136页主轴头的好坏直接影响加工的工艺指标，要求：1）有一定的轴向和侧向刚度及精度；2）有足够的进给和回升速度；3）主轴运动的直线性和防扭转性能好；4）灵敏度要高，无爬行现象；5）具备合理的承载电极质量的能力。模具

11、制造技术模具制造技术3.主轴头 主轴头是电火花成形加工机床的一个关键部件，在结构上由伺服进给机构（步进电动机、直流电动机或交流伺服电动机作进给驱动）、导向和防扭机构、辅助机构三部分组成。第21页/共136页 模具制造技术模具制造技术 平动头是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件。在采用单电极加工型腔时，可以补偿上一个加工规准和下一个加工规准之间的放电间隙差。平动头平动头平动头包括两部分：1）是由电动机驱动的偏心机构，2）是平动轨迹保持机构。工作原理：平动头将伺服电动机的旋转运动转化成工具电极上每一个质点都在水平面内围绕其原始位置做平面圆周平移运动。平动加工时电极的运动轨迹 第2

12、2页/共136页 平动头加工的特点：用一个工具电极就能由粗至精直接加工出工件（由粗加工转至精加工时，放电规准、放电间隙要减小）；平动头的结构形式：停机手动调偏心量平动头、不停机调偏心量平动头、数控平动头。模具制造技术模具制造技术平动头扩大间隙原理图第23页/共136页4.电火花加工机床的工作液和循环过滤系统 工作液的作用：1）放电结束后恢复放电间隙的绝缘状态（消电离），以便下一个脉冲电压再次形成火花放电。2）使电蚀产物较易从放电间隙中悬浮、排泄出去 3）冷却工具电极和降低工件 4）工作液还可压缩火花放电通道，增加通道中压缩气体、等离子体的膨胀及爆炸力，以抛出更多熔化和气化了的金属，增加蚀除量。

13、工作液循环过滤系统 冲、抽油方式如图 模具制造技术模具制造技术第24页/共136页模具制造技术模具制造技术第25页/共136页5.5.电火花成型机床的脉冲电源 作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术经济指标有很大的影响。6.电火花加工机床的伺服进给 模具制造技术模具制造技术 为了使加工过程连续进行，电极必须不断、及时地调节进给速度，以维持所需要的放电间隙，当外来干扰使放电间隙发生变化，电极的进给也应随之作相应的变化。第26页/共136页电火花成形加工的控制参

14、数和主要影响因素模具制造技术模具制造技术1.电火花成形加工的控制参数第27页/共136页模具制造技术模具制造技术一些主要控制参数对工艺指标的影响程度 第28页/共136页2.影响工件加工速度、工具电极的损耗速度的主要因素模具制造技术模具制造技术 短脉冲加工：正极材料的蚀除速度大于负极材料的蚀除速度，采用正极性加工；长脉冲加工：长脉冲时负极的蚀除速度要比正极大，采用负极性加工。第29页/共136页 （2）工具电极材料的影响 石墨电极 铜电极模具制造技术模具制造技术第30页/共136页 耐蚀性高的电极材料有：钨、钼、铜钨合金、银钨合金、纯铜及石墨电极等。钨、钼、铜钨合金、银钨合金、熔点和沸点都较高

15、，损耗小，但其机械加工性能不好，价格又贵，仅在少数的超精密电火花加工中采用。铜的导热性好，会使电极表面保持较低温度从而减少电极损耗，纯铜不易产生电弧，在较困难的条件下也能实现稳定加工；精加工时比石墨电极损耗小，易于加工成精密、微细的花纹，采用精微加工能达到Ra1.25m的表面粗糙度；但纯铜的机械加工性能不如石墨好。模具制造技术模具制造技术第31页/共136页 石墨电极的优点：机械加工成形容易(但不易做成精密、微细的花纹)；电火花加工的性能也很好，在长脉冲粗加工时能吸附游离的碳来补偿电极的损耗。石墨电极的缺点：石墨电极容易产生电弧烧伤现象，精加工时电极损耗较大，加工表面只能达到成Ra2.5m。对

16、石墨电极材料的要求是颗粒小、组织细密、强度高和导电性好。模具制造技术模具制造技术第32页/共136页（3）电参数的影响 蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比，某一段时间内的总蚀除量等于这段时间内各单个脉冲蚀除量的总和。提高电蚀量和生产率的途径：1）减小脉冲间隔，提高脉冲频率；2）增加放电电流及脉冲宽度，增加单个脉冲能量。模具制造技术模具制造技术第33页/共136页3.影响工件加工精度的主要因素 （1）放电间隙 模具制造技术模具制造技术（1）电加工时，工具电极的凹角与尖角很难精确复制在工件上，因为在棱角部位电场分布不均，间隙越大，这种现象越严重。为了减小加工误差，应缩小放电间隙，精加工的放电间

17、隙0.010.03mm，粗加工放电间隙0.5mm。二次放电造成的侧面加工斜度第34页/共136页（2）工具电极的损耗 加工深度方向上产生斜度，棱角R；原因：工具电极下端由于加工时间长在型腔入口处由于电蚀产物的存在而容易产生二次放电模具制造技术模具制造技术第35页/共136页4.影响工件表面质量的主要因素 模具制造技术模具制造技术第36页/共136页电火花成形加工工具电极的设计与制造 1.对电极的技术要求 1）电极的几何形状要和模具型孔或型腔的几何形状完全相同，其尺寸大小根据模具型孔或型腔的尺寸及公差、放电间隙的大小、凸模与凹模配合间隙来决定；2）电极的尺寸精度不低于IT7级精度；3）电极的表面

18、粗糙度应在Ra0.631.25m以上，如果采用铸铁或铸铜时，表面不能有砂眼；4）各表面的平行度，100 mm长度内不能大于0.010.02mm；5）电极加工成形后变形小，具有一定强度。模具制造技术模具制造技术第37页/共136页2.电极材料要求：损耗小、加工过程稳定、生产率高、易于制造加工及成本低廉的材料。常用的电极材料有：铸铁、钢、纯铜、黄铜、铜钨合金、银钨合金、石墨等。模具制造技术模具制造技术第38页/共136页模具制造技术模具制造技术 电火花成形加工常用电极及其性能第39页/共136页模具制造技术模具制造技术（1）铸铁电极的电极损耗和加工稳定性均较一般，容易起弧，生产率不及铜电极。但是价

19、格低廉、并且机械加工性能好。因此，铸铁是一种较常用的电极材料多用于穿孔加工。（2）钢电极的加工稳定性较差、电极损耗较大、生产率也较低、但是价格便宜、具有良好的机械加工性能。钢电极还有其独特的优点，即把加长的部分就用作电极。电火花加工后，把损耗部分切除掉，余下部分可做凸模使用。钢为常用的电极材料之一，多用于一般的穿孔加工。第40页/共136页模具制造技术模具制造技术（3）纯铜电极在加工过程中稳定性好、生产率高、但损耗较大、来源少、价格较贵。由于其韧性大，机械加工性能差、磨削加工困难，其加工精度较低。纯铜电极适用小型腔及高精度型腔的加工。（4）黄铜电极在加工过程中稳定性好、生产率高、与纯铜电极相比

20、价格较低、机械加工性能尚好，但其磨削性能不如钢和铸铁。而黄铜电极的损耗最大。因此，黄铜电极一般用在表面粗糙度较低，尺寸、形状精度要求较高及形状复杂的小孔穿孔加工。第41页/共136页（5）石墨电极的电极损耗小、加工稳定性尚好、易于加工、生产率最高、其价格与铜大体相同，但机械强度较差，尖角处易崩裂。石墨是电火花型腔加工的常用电极材料，适用于大、中、小型腔。由于石墨的热胀系数小，适于大电极的穿孔加工。第42页/共136页（6）铜钨合金和银钨合金的加工稳定性均很好，电极损耗也均很小，它们的电加工性能优越，而机械加工性能尚好，其磨削性比铜好。但其价格较高，比铜的价格高40倍。主要用于模具中高精度的深孔

21、、直壁孔等的穿孔加工和加工面积小且高精度的型腔加工，以及硬质合金模具的加工。银钨合金的价格更高，约为铜的100倍，所以它的使用受到限制，只用于硬质合金模具的加工。第43页/共136页3 电极的结构形式（1）整体电极 整体电极就是用一整块电极材料加工出的完整电极，这是型孔或型腔加工中最常用的电极结构形式。第44页/共136页 阶梯式整体电极 在原有的电极上适当增长，而增长部分的截面尺寸适当均匀减小（f=0.10.3mm），呈阶梯形。a)无固定板式;b)有固定板式 图4.9整体电极结构形式 图4.10阶梯式整体电极1-冲油孔;2-石墨电极；3-电极固定板第45页/共136页第46页/共136页 （

22、2）组合电极 把多个电极组合装夹在一起。采用组合电极加工，生产率高，各型孔间的位置精度也较为准确，但必须保证组合电极各电极间的定位精度。图4.11组合电极 第47页/共136页 1）分解式电极 当工件形状比较复杂，则可将电极分解成简单的几何形状。2）镶拼式电极 对形状复杂而制造困难的电极，可分解成几块形状简单的电极来加工，加工后镶拼成整体的电极。图4.12分解式电极图4.13镶拼式电极第48页/共136页4.电极尺寸的确定（1）电极横截面尺寸的确定 电极横截面尺寸是根据凹模（或凸模）的尺寸及公差，凸模、凹模配合间隙和放电间隙的大小确定的。1）按凹模尺寸和公差确定电极横截面尺寸 凹模尺寸及公差标

23、注 凸模尺寸及公差标注 图4.14第49页/共136页 式中：S单面放电间隙；电极制造公差，通常取模具公差 的1/22/3，并按“入体原则”标注。第50页/共136页2）按凸模尺寸和公差确定电极横截面尺寸 凸模、凹模单边配合间隙等于放电间隙（S=Z/2）a）图 电极横截面尺寸和凸模截面尺寸完全相同，电极公差取凸模制造公差的1/23/2。凸模、凹模单边配合间隙小于放电间隙（S Z/2）b）图：电极应按凸模四周每边均匀缩小一个值（SZ/2），第51页/共136页电极横截面尺寸计算公式如下：第52页/共136页凸模、凹模配合间隙大于放电间隙（Z/2S），电极应按凸模四周每边均匀放大一个值（Z/2S）

24、，电极横截面尺寸计算公式如下：式中S单面放电间隙；Z/2凸模、凹模单边间隙；电极制造公差,取模具公差的1/22/3。第53页/共136页式中：L电极总长度；L1精加工用的电极长度；L2粗中加工用的电极长度；t电极长度损耗（用铸铁电极，加工钢模具,t=0.9T1；加工硬质合金模具,t=1.7T1 。用钢电极，加工钢模具,t=1.1T1；加工硬质合金模具,t=2.1T1）；T1凹模有效刃口厚度；T2凹模中有较大斜度的漏料部分厚度；T粗中加工的电极端面损耗比。（2）电极长度的确定 1)穿孔加工电极长度的确定 图4.16所示为穿孔 加工用电极长度。电极长度按下式计算：第54页/共136页 2 2）型腔

25、加工电极纵截面尺寸的确定图4.17 式中：S为单面放电间隙；H、R1、R2、B为型腔要求尺寸；H、R1、R2、B为电极尺寸。图4.17加工型腔电极纵截面尺寸 第55页/共136页5.电极的制造（1）机械加工方法 对于纯铜、黄铜一类的电极，由于不能用成形磨削加工，一般可用仿形刨床加工而成，并经钳工锉削进行最后修整。（2）电极与凸模联合成形磨削 这种方法的电极材料大多选用铸铁和钢。当电极材料为铸铁时，电极与凸模常用环氧树脂等胶合在一起，如图4.18所示。第56页/共136页 当凸、凹模的配合间隙大于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应大于凸模的轮廓尺寸，则需用电镀法将电极扩大到设计尺寸。当凸、凹模的配合间

26、隙小于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应小于凸模的轮廓尺寸则可用化学腐蚀法将电极尺寸缩小至设计尺寸。第57页/共136页（3）电极制造常用工艺 电极制造常用工艺一般可按下述工序进行：1）刨（或铣）：按图样要求刨或铣所要求的形状的电极毛坯（若是圆形可车削），按最大外形尺寸留1mm左右精加工余量。2）平磨：在平面磨床上磨两端面及相邻两侧面（对铜及石墨电极应在小台钳上，用刮研的方法刮平或磨平）。3）划线：按图样要求在划线平台上划线。4）刨(或铣):按划线轮廓，在刨床或铣床上加工成形，并留有0.20.4mm的精加工余量。形状复杂的可适当加大，但不超过0.8mm。第58页/共136页 5）钳工：钻、攻电极装夹

27、螺孔。6）热处理：指采用钢电极时，按图样要求淬火。7）精加工电极：对于铸铁或钢电极，在有条件的情况下，可用成形磨削加工成形；而对于铜电极，可在仿形刨床上进行仿刨成形。8）化学腐蚀或电镀：指电极与凸模联合加工（或阶梯电极）时，对小间隙模具采用化学腐蚀，对大间隙模具采用电镀。9）钳工修整：指对铜电极的精修成形。第59页/共136页 （4）由线切割加工电极 在特殊需要的场合下可用线切割加工电极，如异形截面和薄片电极。（5）石墨电极的加工 采用传统的机械加工，即车、铣、刨、磨、手工修磨，样板检验等方适用于单件或少量电极的加工。要批量生产石墨电极时，采用压力振动加工方法。机械加工 线切割加工 a)石墨压

28、制时的施压方向 b)拼合不合理 c)拼合合理第60页/共136页电火花成形时电极与工件的装夹与定位1.电极装夹夹具（1）整体式电极装夹夹具 通用夹具直接装夹在电火花机床主轴头下端。第61页/共136页（2）镶拼式电极装夹夹具第62页/共136页 （3）多电极装夹夹具 图4.26多电极装夹通用夹具1-电极；2-标准垫块；3-夹具体第63页/共136页 （3）多电极装夹夹具 图4.27 多电极装夹的专用夹具 图4.28转子硅钢片冲孔凹模的多电极装夹专用夹具1-电极；2-夹具体 1-衬圈；2-镶块；3-热套圈；4-斜销；5-电极第64页/共136页 （3）多电极装夹夹具 第65页/共136页（4）电

29、极装夹的调节装置电极及其装夹夹具安装在电加工机床主轴头上后，必须对电极进行校正，使其轴心线平行于主轴头的轴线（或垂直于机床的工作台面）。有时还要调节沿电极轴线的回转角，以使电极横剖面的基准与机床纵横滑板平行。第66页/共136页2.电极与工件间的定位方法（1）电极校正第67页/共136页2.电极与工件间的定位方法（2）工件固定（3）工件校正第68页/共136页2.电极与工件间的定位方法 图4-42量块角尺法 1-凹模；2-电极；3-量块；4-角尺 图4.33测定器法 1-凹模；2-电极；3-量块；4-测定器；5-千分表 图4.34用角尺、千分表在工作台上定位 1-千分表；2-角尺；3-工作台；

30、4-凹模；5-电极第69页/共136页2.电极与工件间的定位方法 图4.35用同心环（轮毂）定位的方法 图4.37角尺测十字线的定位方法 1-凹模板；2-刀口角尺；3-电极固定板图4.36套板和定位销定位方法第70页/共136页 电极相对于工件定位：是指将已安装校正好的电极对准工件上的加工位置，以保证加工的孔或型腔在凹模上的位置精度。目前生产的大多数电火花机床都有接触感知功能，通过接触感知功能能较精确地实现电极相对工件的定位。第71页/共136页电火花成形加工的工艺过程及实例1.冲压模具电火花加工工艺过程及实例冲模采用电火花加工工艺有如下优点：1）可以在工件淬火后进行加工，避免了热处理变形的影

31、响；2）冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨，提高了模具质量；3）不受材料硬度的限制，可以加工硬质合金等冲模，扩大了模具材料的选用范围。4）对于中小型复杂凹模，可以不用镶拼结构，而采用整体式，可以简化模具结构。第72页/共136页1）“钢打钢”、“反打正用”直接配合法 该方法是直接用加长的钢凸模（可用线切割或成型磨削加工出此凸模）作为电极直接加工凹模，。凸、凹模单边间隙最小可达0.010.02mm （1）冲模的电火花加工工艺方法第73页/共136页2）间接配合法 间接配合法是将电火花性能良好的电极材料与冲头材料粘结在一起，共同线切割或磨削成型。然后，用电极材料的一端作为加工端，将工件反置固定，用“反打

32、正用”的方法实行。1-电极夹头；2-凸模刃口；3-凸模；4-凹模（工件）；5-电极；6-凹模刃口第74页/共136页3）阶梯工具电极加工法 阶梯工具电极加工法，其应用有两种：当无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制作为阶梯状，将工具电极分为两段，即缩小了尺寸的粗加工段和保持凸模尺寸的精加工段，如图4.41 a、b。在加工小间隙、无间隙的冷冲压模具时，可将凸模加长后加工或腐蚀成阶梯状，使阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差，通过电加工规准对放电间隙尺寸控制，图c)。图4.41用阶梯工具电极加工冲模a)b)c)1 -精加工段；2-工具电极；3-粗加工段；4-工件；5-凸模第75页/共136页 （2

33、）电规准的选择及转换 所谓电规准是指电火花加工过程中一组电参数，如电压、电流、脉宽、脉间等。冲模加工中，常选择粗、中、精三种规准。精规准用来最终保证模具所要求的配合间隙、表面粗糙度、刃口斜度等质量指标。故应采用小电流、高的频率、短的脉冲宽度。精规准其生产率较低，电极损耗较大。第76页/共136页（3）冲模的电火花加工工艺实例工艺过程见表4.3为冲模的电火花加工工艺实例第77页/共136页2.型腔模电火花加工工艺过程及实例 （1）型腔模电火花加工方法 1）单工具电极直接成形法 单工具电极直接成形法主要用于加工深度很浅的浅型腔模。如各种纪念章、证章的花纹模，以及工艺美术图案、浮雕、文字；也可用于加

34、工无直壁的型腔模具或成形表面。2）单电极平动、摇动加工法 单电极平动法在型腔模电火加工中应用最广泛。它是采用一个电极完成型腔的粗、中、精加工。首先采用低损耗（1%）、高生产率的粗规准进行加工，然后利用平动头作平面小圆运动，如图4.42所示，第78页/共136页 同时，依次加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧面放电间隙差和表面微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光。图4.42平动头扩大间隙原理图 图4.43平动加工的优点第79页/共136页 摇动加工法：图4.44 几种典型的摇动式加工实例R1-起始半径；R2-终止半径；R-球面半径第80页/共136页3）多工具电极更换法 在没有平动或

35、摇动加工的条件时，可采用多工具电极更换法，它是采用多个工具电极依次更换加工同一型腔，每个电极加工时必须把上一规准的放电痕迹去掉。一般用两个电极进行粗、精加工就可满足要求。但要求多个电极的一致性好、制造精度高；更换电极时要求定位、装夹精度高。第81页/共136页4）分解工具电极法 分解工具电极法是单工具电极平动法和多工具电极更换法的综合应用。它工艺灵活性强,仿形精度高，适用于尖角窄缝、沉孔、深槽多的复杂型腔模具加工。根据型腔的几何形状，把工具电极分解为主型腔工具电极和副型腔工具电极分别制造，分别使用。主型腔工具电极一般完成去除量大、形状简单的主型腔；形状复杂（如尖角、窄槽、花纹等）的副型腔加工用

36、副型腔工具电极。第82页/共136页（2）电火花加工型腔时电规准的选择、转换和平动量的分配 粗加工时，要求高生产率和低电极损耗，这时应优先考虑采用较宽的脉冲宽度（例如在400s以上）然后选择合适的脉冲峰值电流，并应注意加工面积和加工电流之间的配合关系。中规准与粗规准之间并没有明显的界限，应按具体加工对象划分。一般选用脉冲宽度为20400s、电流峰值为1025A，进行中规准加工。精规准加工时，一般都选用窄脉宽（ti=220m）、小峰值电流（10A）进行加工。因此，电极损耗率较大，一般为10%20%。第83页/共136页 加工规准转换的档数 应根据所加工型腔的精度，形状复杂程度和尺寸大小等具体条件

37、确定。每次规准转换后的进给深度，应等于或稍大于上档规准形成的Rmax表面粗糙度值的一半，或当加工表面刚好达到本档规准对应的表面粗糙度时，就应及时转换规准。第84页/共136页平动量的分配 取决于被加工表面由粗变细的修光量，和电极损耗，与平动头原始偏心量、主轴进给运动的精度等有关。中规准加工平动量为总平动量的75%80%；精规准（修光）平动量为总平动量15%25%。原则上每次平动或摇动的扩大量，应等于或稍小于上次加工后遗留下来的最大表面粗糙度（不平度）值Rmax（m），至少应修去上次留下Rmax（m）的1/2。本次平动(摇动)修光后，又残留下一个新的不平度Rmax，有待于下次平动(摇动)修去其1

38、/21/3。第85页/共136页 （3）型腔电火花加工工艺实例实例1：表4.4为洗衣机调节螺母注塑模型腔电火花加工工艺实例。实例2：表4.5为塑料叶轮注塑模型腔电火花加工工艺实例。第86页/共136页模具制造技术模具制造技术4.3数控电火花线切割加工第87页/共136页模具制造技术模具制造技术 电火花线切割加工（Wire Cut EDM，简称WEDM）简称线切割，是用线状电极（钼丝或铜丝）靠火花放电对工件进行切割。第88页/共136页模具制造技术模具制造技术电火花线切割加工原理、特点及应用范围1.线切割加工的原理 是利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电切割成形。第8

39、9页/共136页模具制造技术模具制造技术分类 第90页/共136页模具制造技术模具制造技术2.线切割加工的特点（1）不需要制造复杂电极；（2）工件材料被蚀除量很少，加工速度高，切割余料可再利用；（3）能加工出各种复杂的精密零件及各种微槽和窄缝；（4）电极丝在加工中是移动的，电极丝单位长度上损耗小，对加工精度影响小（慢走丝电极丝是一次性使用）；（5）电火花线切割采用精规准一次加工成形，属正极性加工，工件常接电源正极。3.线切割加工的应用范围（1）加工模具 （2）加工电火花成形用的电极（3）加工产品的零件第91页/共136页模具制造技术模具制造技术电火花线切割加工机床 高速走丝线切割加工设备组成

40、图4.47图4.47高速走丝线切割加工设备组成1-立柱；2-卷丝筒；3-走丝拖板；4-上丝架；5-下丝架；6-照明灯；7-X拖板；8-Y拖板；9-床身；10电源、控制柜第92页/共136页模具制造技术模具制造技术电火花线切割加工机床 低速走丝线切割加工设备示意图 图4.48低速走丝线切割加工设备组成1-y轴电机；2-伺服电器；3-控制电器；4-x轴电机；5-新丝放丝卷筒；6-制动器；7-铜丝；8、13-导向器；9-泵；10-去离子水；11-脉冲电源；12-工件；14-卷绕滚子；15-废丝卷筒第93页/共136页模具制造技术模具制造技术（1）.床身部分 床身一般为铸件、是坐标工作台、绕丝机构及丝

41、架的支承和固定基础。床身内部安置电源和工作液箱，有些机床将电源和工作液箱移出床身外另行安放。（2）坐标工作台部分 一般都采用“十”字滑板滚动导轨和丝杆传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动。通过两个坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨迹。第94页/共136页模具制造技术模具制造技术 （3）走丝机构 走丝系统使电极丝以一定的速度运动并保持一定的张力。2.脉冲电源 脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50Hz交流电转换成高频率的单向脉冲电压。线切割加工脉冲电源的脉宽较窄（260s），单个脉冲能量、平均电流（15A）一般较小。加工时，总是采用正极性加工。图4.49 高速走丝系

42、统 图4.50低速走丝系统第95页/共136页模具制造技术模具制造技术 3.控制装置 加工控制包括进给控制、短路回退、间隙补偿、图形缩放、旋转和平移、自动找中心、信息显示、自诊断功能等。快走丝线切割，其控制精度为土0.001 mm，加工精度为土0.01mm。4.工作液循环系统 工作液循环系统由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。高速走丝线切割机床使用的工作液是专用乳化液，通常采用浇注式供液方式；低速走丝线切割机床大多采用去离子水作工作液，只有在特殊精加工时，才采用绝缘性能较高的煤油。对低速走丝机床，近年来有些采用浸泡式供液方式。第96页/共136页模具制造技术模具制造技术数控电火花线切割

43、控制系统及编程方法 1.数控电火花线切割控制系统 按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹；自动控制伺服进给速度来实现对工件的形状和尺寸加工。1）轨迹控制 精确控制电极丝相对于工件的运动轨迹，以获得所需的形状和尺寸。2）加工控制 主要包括对伺服进给速度、电源装置、走丝机构、工作液系统以及其他的机床操作控制。断电记忆、故障报警、安全控制及自诊断功能也是控制重要的内容。数字程序控制过程框图 第97页/共136页模具制造技术模具制造技术图为数字程序控制过程框图。图数字程序控制过程框图第98页/共136页模具制造技术模具制造技术2.轨迹控制原理（逐点比较法）高速走丝数控线切割大多采用简单易行的逐点比

44、较法。此法在X、Y两个方向不能同时进给，只能按直线的斜度或圆弧的曲率来交替地一步一个微米地分步“插补”进给。采用逐点比较法时，X或Y每进给一步，每次插补过程都要进行以下四个工作节拍（图4.52）1）偏差判别 判别加工坐标点对规定几何轨迹的偏离位置，以决定拖板的走向。用F代表偏差值，F=0，表示加工点恰好在线（轨迹）上。F0，加工点在线的上方或左方，F0，加工点在线的下方或右方，以此来决定第二拍进给的轴向和方向。第99页/共136页模具制造技术模具制造技术2）进给 根据F值控制坐标工作台沿+X或-X向；+Y或-Y向进给。3）偏差计算 由机床数控装置根据数控程序计算出新的加工点与规定图形轨迹之间的

45、偏差，作为下一步判别走向的依据。图4.52插补过程的工作节拍4）终点判断 根据计数长度判断是否到达程序规定的加工终点。第100页/共136页模具制造技术模具制造技术3.数控电火花线切割编程方法（1）3B格式程序编制（表4.6）第101页/共136页模具制造技术模具制造技术编程方法1）平面坐标系和坐标值x、y的确定 工作台平面为坐标平面；左右方向为x轴，且向左为正；前后方向为y轴，且向前为正。坐标系的原点随程序段的不同而变化；加工直线时，以该直线的起点为坐标系的原点，把直线终点的坐标值作为x、y，均取绝对值，单位为m；加工圆弧时，以该圆弧的圆心为坐标系的原点，圆弧起点的坐标值作为x、y，均取绝对

46、值，单位为m。第102页/共136页模具制造技术模具制造技术 2）计数方向G的确定 加工直线时，计数方向取与直线终点投影较长的那个坐标轴（图4.54）；加工圆弧时，计数方向取与该圆弧终点时走向较平行的轴向作为计数方向，或取终点坐标中绝对值较小的轴向作为计数方向（与直线相反）图4.54。图4.53直线计数方向确定 图4.54圆弧计数方向确定第103页/共136页模具制造技术模具制造技术3）计数长度J的确定 计数长度是在计数方向的基础上确定，是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的绝对值总和，单位为m，图4.55。a)取GX为计数方向，计数长度为J=JX1+JX2 b）取GY为计数方向，计数

47、长度为J=JY1+JY2+JY3图4.55 计数长度计算第104页/共136页模具制造技术模具制造技术4）加工指令 直线（包括与坐标轴重合的直线）的加工指令有4种，图4.56。圆弧的加工指令有8种，包括顺时针切割（顺圆）SR1SR4，逆时针切割（逆圆）NR1NR4，如图4.57。图4.56 直线加工指令 图4.57圆弧的加工指令第105页/共136页模具制造技术模具制造技术5）切割轨迹偏移距离f 数控线切割加工时，控制系统所控制程序轨迹实际是电极丝中心移动的轨迹，如图4.58中虚线所示。加工凸模时，电极丝中心轨迹应在所加工图形的外侧；加工凹模时，电极丝中心轨迹应在所加工图形的内侧。图4.58

48、电极丝中心轨迹第106页/共136页模具制造技术模具制造技术 偏移距离有正偏移和负偏移。切割轨迹偏移距离的正负可根据在电极丝中心轨迹图形中圆弧半径及直线段法线长度的变化情况来确定（图4.59）。图4.59间隙补偿量的符号判别第107页/共136页模具制造技术模具制造技术6）偏移距离f的计算 加工冲模的凸、凹模，应该考虑电极丝半径r丝、电极丝和工件之间的单面放电间隙电及凸模和凹模间的单面配合间隙配。当加工冲孔模时（要求保证工件孔的尺寸），凸模尺寸由孔的尺寸确定。故：凸模的偏移距离 f凸=r丝+电，凹模的偏移距离 f凹=r丝+电+配。当加工落料模时（要求保证工件外形尺寸），此时凹模由工件外形尺寸确

49、定。故：凹模的偏移距离 f凹=r丝+电，凸模的偏移距离 f凸=r丝电配。第108页/共136页模具制造技术模具制造技术（2）ISO代码数控线切割程序编制1）ISO代码编程时常用的地址字符第109页/共136页模具制造技术模具制造技术2）ISO代码程序段的格式 线切割加工时，采用ISO代码程序段的格式为：N G X Y 第110页/共136页模具制造技术模具制造技术3）ISO代码及其编程 表4.7电火花线切割数控机床常用1SO代码 第111页/共136页模具制造技术模具制造技术（3）编程实例 图4.68为一落料凹模的线切割加工轨迹图，若电极丝直径为0.16mm，单边放电间隙为0.01mm，试用I

50、SO代码和3B代码编制其加工程序。1）建立坐标系并按图样尺寸计算轮廓交、切点坐标、圆心坐标；并确定其偏移距离。D点坐标（AD弧与直线CD的切点）计算为：（8.456，3.526）；偏移距离为：f凹=r+=0.16/2+0.01=0.09mm；选O点为加工起点(穿丝孔在该处)，其加工顺序为：OABCDAO。图4.68凹模切割加工轨迹图 第112页/共136页模具制造技术模具制造技术ISO代码编程加工程序：W01 程序名 G92 X0 Y0 定起点 G41 D90 确定偏移，应放于切入线之前 G01 X0 Y-25000 OA G01 X60000 Y-25000 AB G01 X60000 Y5