电加工基础知识.

模具制造工艺及失效分析Diemanufacturingandfaultanalysis第5章模具特种加工电火花加工（ElectricalDischargeMachining,简称EDM）：在加工的过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来，通常也称为放电加工或电蚀加工。包括使用模具电极的成形加工和使用电极丝的线切割加工。第5章模具特种加工1）原理：利用工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象，并有控制地去除工件材料，以达到一定的形状、尺寸和表面粗糙度要求。一、模具电火花成形加工1、电火花加工的基本原理工件表面由无数小凹坑组成第5章模具特种加工电火花加工表面变化层表面变化层的厚度大约在0.01～0.5mm;熔化层(0.01～0.1mm)和热影响层(无金相组织变化)第5章模具特种加工电火花成形加工视频介质的击穿与放电通道的形成能量的转换、分布与传递电极材料的抛出极间介质的消电离2）电火花加工的物理本质第5章模具特种加工极间放电电流密度要足够高（约106～108A/cm2）,能使放电点金属熔化和汽化。极间放电是瞬时脉冲性的。每一次放电结束后能及时消电离恢复其介电性能（极间必须有绝缘强度较高的液体介质）。3）电火花加工设备必须具备的条件工具电极和工件之间必须保持一定的间隙,可自动调节，以确保极间电压能击穿极间介质，又不会形成短路接触。第5章模具特种加工电火花加工的特点：1）以柔克刚2）非接触加工，不存在宏观“切削力”3）电脉冲参数可以任意调节4）易于实现自动控制及自动化电火花加工的应用范围：1）穿孔加工（异形孔及微孔）2）型腔加工3）强化金属表面（凸凹模刃口）4）磨削平面及圆柱面2、模具电火花加工的特点及应用范围第5章模具特种加工3、电火花成形加工的设备设备组成：机床主体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液循环系统、机床附件等电火花成型设备组成：主轴头（最关键部件）床身立柱工作台工作液槽等1）机床主体第5章模具特种加工也称为电脉冲发生器作用：输出具有足够能量的单向脉冲电流，即产生电火花蚀除金属。脉冲电源参数可调（粗、中、精、精微）稳定性好2）脉冲电源第5章模具特种加工3）自动进给调节系统作用：确保工件与电极之间在加工过程中始终保持一定的放电间隙，能自动补偿放电蚀除金属后间隙增大的部分。稳定性、灵敏度、快速反应能力第5章模具特种加工喷嘴—挡板式电液压自动调节器工作原理10111298713Pt14151617123456P01—液压箱；2—溢流阀；3—叶片液压泵；4—电动机；5—压力表；6—滤油器；7—节流阀；8—喷嘴；9—电—机械转换器；10—动圈；11—静圈；12—挡板；13—压力14—液压缸；15—活塞；16—工具电极；17—工件A2A1ⅡⅠⅢ4）工作液循环系统第5章模具特种加工组成：贮油箱、电动机、泵、过滤器、工作液槽、油杯、管道、阀门、压力表等。作用：排除电火花加工过程中不断产生的电蚀产物，提高电蚀过程的稳定性和加工速度，减小电极损耗，确保加工精度和表面质量。工作液循环系统油路图～124356712811补油抽油139101—粗过滤器；2—单向阀；3—油泵；4—电极；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—快速进油控制阀；12—冲油压力表；13—抽油压力表冲油5）机床附件（1）平动头：常用附件应用范围：主要应用于型腔模半精加工和精加工时精修侧面作用：提高仿形精度，保证加工稳定性，有利于极间排屑，防止短路和烧弧等。第5章模具特种加工(a)机械式平动头(b)数控平动头平动头调整间隙原理图(a)电极在最左(b)电极在最上(c)电极在最右(e)电极平动后的轨迹(d)电极在最下电极（2）电极夹具：十字铰链式电极夹具调节装置球面（钢球）铰链式电极夹具调节装置标准钻孔夹头标准螺纹夹头作用：把工具电极装夹固定在主轴上，调节电极的轴线与主轴轴线重合或平行。第5章模具特种加工第5章模具特种加工电火花机床常见功能加工视频4、影响电火花加工速度的基本因素1）极性效应：在电火花加工过程中，由于正、负极性不同而导致材料蚀除量不同的现象叫做极性效应。第5章模具特种加工正极性加工（精）：短脉冲加工，正极蚀除量较大，工件接正极负极性加工（粗、中精度）：较宽脉冲加工，负极蚀除量较大，工件接负极2）脉冲参数对电蚀量的影响（Q=kwft）3）脉冲宽度对电蚀量的影响4）材料的热力学常数对电蚀量的影响第5章模具特种加工5、电火花穿孔加工1）电火花穿孔加工：加工冲模的凹模2）工艺特点：①可在淬火处理后进行②复杂凹模采用整体式结构③电极材料可以任意选择第5章模具特种加工对拼型腔加工法3）电火花加工工艺方法直接加工法间接加工法混合加工法第5章模具特种加工4）电极的设计与制造第5章模具特种加工电火花加工常用电极材料的性能电加工性能电极材料稳定性电极损耗机加工性能说明钢较差中等好在选择电规准时注意加工稳定性（穿孔加工）铸铁一般中等好为加工冷冲模时常用的电极材料（穿孔加工）黄铜好大尚好电极损耗太大紫铜(纯铜)好较大较差磨削困难，难与凸模连接后同时加工（精加工）石墨尚好小尚好机械强度较差，易崩角（粗加工、穿孔加工）铜钨合金好小尚好价格贵，在深孔、直壁孔、硬质合金模具加工中使用银钨合金好小尚好价格贵，一般少用电极材料：对于钢工件，各种电极材料的加工稳定性好坏次序如下：紫铜(铜钨合金、银钨合金)铜合金(包括黄铜)石墨铸铁不相同的钢相同的钢；淬火钢比不淬火钢工件加工时稳定性好；硬质合金、铸铁、铁合金、磁钢等工件的加工稳定性差。电极的结构形式：整体式镶拼式组合式校正棒电极连接杆01.003.010－叶轮组合电极镶拼式电极整体式用阶梯工具电极加工冲模粗加工段精加工段工具电极(冲头)工件(a)精加工段(b)粗加工段工件工具电极(冲头)工件粗加工段(c)精加工段工具电极冲头无预孔或加工余量较大小间隙、无间隙电极的设计：①电极长度L（公式5-3）②电极的截面尺寸（公式5-4）按凹模尺寸和公差确定按凸模尺寸和公差确定③阶梯电极的设计分解电极图(a)型腔(b)加工主型腔(c)加工副型腔电极的制造工艺电火花线切割加工、普通机械加工+成形磨削大、中型腔加工电极开孔示意图在电极端部有凹入部位开排气孔(a)冲液孔过大，出现铁屑(e)(f)(g)(h)小冲液孔(直径＜2倍的单边放电间隙)倾斜冲液孔平动(电极必须小一点)(b)(c)(d)冲液困难冲液较好5）工件（模坯）的准备第5章模具特种加工6）工具电极和工件的装夹定位第5章模具特种加工电极的装夹简单小型或整体式：标准套筒或标准钻头夹具尺寸大电极：标准螺纹夹头装夹多电极：通用夹具+定位块或专用夹具镶拼式：用连接板将电极组合成整体瑞士EROWA公司高精度电极夹具电极的装夹大电极定位板装夹电极的装夹第5章模具特种加工中小电极装夹：定位板与电极夹相连电极的装夹第5章模具特种加工方形电极夹(a)(b)圆形电极夹结构842.5～20(a)(b)(c)2052第5章模具特种加工标准电极夹min50M6414051×51(a)(b)26.5×26.551×514120(c)(d)(e)51×514112.5max2051×514170.6101043.26）工具电极和工件的装夹定位第5章模具特种加工工件的装夹：压板和螺钉压紧校正和调整：电极轴心垂直于工作台面校正方法：精密角尺校正法、百分表校正法定位：划线法、块规角尺法、侧面定位法7）电规准的选择与转换：粗、中、精工件的固定垫铁工件吸盘机床工作台(a)用压板固定工件(b)用吸盘固定工件第5章模具特种加工有侧面基准用千分表校正电极垂直度图14231—凹模；2—电极；3—千分表；4—工作台无侧面基准，型腔加工用电极上端面作辅助基准找正电极的垂直度电极装夹到主轴上后，必须进行校正第5章模具特种加工原理：与电火花成形加工原理相同.在线切割中，电极丝与高频脉冲电源的负极相接，工件则与正极相接，利用线电极与工件之间产生的火花放电而腐蚀工件。同时，按所需的形状移动，将一定形状的工件切割下来。二、模具电火花线切割加工1、电火花线切割加工的基本原理线切割原理图第5章模具特种加工返回第5章模具特种加工线切割制品第5章模具特种加工1）脉冲放电加工，无宏观切削力2）电极丝沿轴向运动，并相对工件作进给运动，反复使用，节约成本3）多用于加工零件上的直壁表面4）切缝可窄达仅0.005mm，材料利用率高5）可加工高硬度材料6）一般采用水基（乳化液或去离子水）工作液，安全可靠7）加工精度高，生产效率高2、电火花线切割加工的加工特点第5章模具特种加工第5章模具特种加工8）不能加工盲孔和阶梯类成型表面整体式电极3、线切割机床第5章模具特种加工