三爪異型孔電火花加工工藝實(shí)驗(yàn)研究精品畢業(yè)論文

1、<p>　　三爪異型孔電火花加工工藝實(shí)驗(yàn)研究</p><p>　　摘要：與傳統(tǒng)的切削加工方法不同，電加工是利用工具電極和工件兩極之間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象對(duì)工件進(jìn)行尺寸加工的加工方法。本文在分析線切割、電火花成型加工基本原理和工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了三爪異型孔電火花加工工藝實(shí)驗(yàn)研究。采用慢走絲和螺紋孔連接的方式分別制備和安裝電極；經(jīng)過(guò)分析，選擇合適的電參數(shù)加工出合格的零件。 要進(jìn)一步說(shuō)明</

2、p><p>　　關(guān)鍵詞：電火花；電極；電火花成型加工；線切割</p><p>　　The Technology Experimental Study of Three-jaw Profile Hole Electrosparking</p><p>　　Abstract:It is different from tradition cutting process tha

3、t electromachining is a processing method，which uses the electrocorrosion phenomenon which is produced by pulse discharge between tool electrode and both ends of the workpiece.The article was based on the basic principle

4、 and the process characteristics of wire-electrode cutting and Edm molding process.Doing the technology experimental study of three-jaw profile hole electrosparking.The way of slow-feeding EDM and threaded-hole connectin

5、g</p><p>　　Key words: Electrospark; Electrode; EDM; Wire-electrode cutting</p><p>　　三爪異型孔電火花加工工藝實(shí)驗(yàn)研究</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　電火花加工是與機(jī)械加工完全不同的一種工藝。隨著工業(yè)生產(chǎn)

6、的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)。具有各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工件越來(lái)越多，這就使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法不能加工或難于加工。因此，人們除了進(jìn)一步發(fā)展和完善機(jī)械加工法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應(yīng)用中顯示出很多優(yōu)異性能，因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　電極的制備過(guò)程若使用機(jī)械加工，

7、則不是那么容易，除了加工工藝繁瑣外，還要設(shè)計(jì)專(zhuān)用的夾具以及專(zhuān)用的刀具等。另外，電極制備好之后，加工工件的時(shí)候，用機(jī)械的方式不好加工，很小的圓弧倒角很難用機(jī)械的方法加工精確；使用電火花加工方法，有以下好處：1.脈沖放電的能量密度高，便于加工特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。2.脈沖放電持續(xù)時(shí)間極短，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)擴(kuò)散范圍小，材料受熱影響范圍小。3.加工時(shí)，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極小。工具電極材料不需比工件材料硬，因此，

8、工具電極制造容易。4.可以改革工件結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)大學(xué)所學(xué)之后進(jìn)行一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要地位，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)本人的努力，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，共同完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)。在此期間查閱了大量書(shū)籍，并且得到相關(guān)老師的指點(diǎn)。</p><p>　　本說(shuō)明

9、書(shū)共分為4章，第一章介紹了電火花線切割加工技術(shù)；第二章介紹了電火花加工技術(shù)；第三章介紹了三爪異型孔加工工藝。其中重點(diǎn)是電極、異型孔的加工方法、參數(shù)選擇與優(yōu)化。設(shè)計(jì)的最終成果是能通過(guò)對(duì)加工方法和參數(shù)的選擇以及對(duì)圖紙的分析，實(shí)現(xiàn)三爪異型孔加工工藝試驗(yàn)研究。第四章總結(jié)與展望</p><p><b>　　電火花線切割技術(shù)</b></p><p>　　1.1 電火花線切割技術(shù)的

10、產(chǎn)生及發(fā)展</p><p>　　20世紀(jì)中期, 前蘇聯(lián)鮑.洛.拉扎林柯夫婦研究開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)受火花放電腐蝕損壞的有害現(xiàn)象和原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開(kāi)創(chuàng)和發(fā)明了變有害的電蝕為有用的電火花加工方法, 線切割放電機(jī)也于1960年發(fā)明于蘇聯(lián)。當(dāng)時(shí)以投影器觀看輪廓面，前后左右手動(dòng)進(jìn)給工作臺(tái)面加工，其實(shí)加工速度雖慢，卻可加工傳統(tǒng)機(jī)械不易加工的微細(xì)形狀。代表的實(shí)用例子是化織噴嘴的三爪異型

11、孔加工。當(dāng)時(shí)使用的加工液是礦物質(zhì)性油(燈油)。絕緣性高，極間距離小，加工速度低于現(xiàn)在械械，實(shí)用性受限。</p><p>　　1969年巴黎工作母機(jī)展覽會(huì)中展出，改進(jìn)加工速度，確立無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的安全性。但NC紙帶的制成卻很費(fèi)事，若不用大型計(jì)算機(jī)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)，對(duì)使用者是很大的負(fù)擔(dān)。在廉價(jià)的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)裝置(Automatic Programed Tools APT)出現(xiàn)前，普及甚緩。</p><p

12、>　　1970年9月30日，國(guó)營(yíng)長(zhǎng)風(fēng)機(jī)械總廠研制成功“數(shù)字程序自動(dòng)控制線切割機(jī)床”，為該類(lèi)機(jī)床國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。</p><p>　　快走絲線切割機(jī)床是目前我國(guó)電加工行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，是模具加工的重要設(shè)備,也是電加工機(jī)床出口創(chuàng)匯的主要品種。快走絲線切割機(jī)床與慢走絲線切割機(jī)床相比由于其在性能價(jià)格比上的優(yōu)勢(shì)，以及它固有的技術(shù)特點(diǎn)，近年來(lái)被越來(lái)越多的國(guó)外用戶所接受，并已引起外國(guó)制造商的注意。</p>&l

13、t;p>　　有我國(guó)特色的數(shù)控高速走絲電火花線切割加工技術(shù)自60年代末研制成功以來(lái)，經(jīng)過(guò)30年的不斷完善和發(fā)展，現(xiàn)已成為制造業(yè)中不可缺少的加工手段。目前，高速走絲線切割機(jī)的切割速度已由過(guò)去的20～40mm2/min普遍提高到100mm2/min以上，有的可達(dá)到260mm2/min，機(jī)床的加工精度為±0.01mm，工件的表面粗糙度為Ra1.25～2.5μm,因而可滿足一般模具加工和其他復(fù)雜零件制造的要求?！　‰S著科學(xué)技術(shù)的

14、發(fā)展，對(duì)各類(lèi)產(chǎn)品的制造要求越來(lái)越高，對(duì)線切割加工技術(shù)也提出了更高的要求。國(guó)外(歐美、日本等)研究發(fā)展的數(shù)控低速走絲電火花線切割機(jī)為適應(yīng)對(duì)制造加工技術(shù)的要求，采用閉環(huán)數(shù)字交(直)流伺服控制系統(tǒng)，確保優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以內(nèi)。同時(shí)機(jī)床具有數(shù)字自適應(yīng)控制電源、自動(dòng)穿絲、自動(dòng)卸除廢料、短路自動(dòng)回退等自動(dòng)化技術(shù)，此外對(duì)電極絲張力和工作液壓力也可進(jìn)行控制。由于使用了新技術(shù)并注重計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的更新和發(fā)展，低速走絲線切

15、割機(jī)的工藝指標(biāo)已達(dá)到了相當(dāng)高的水平。即使對(duì)形狀復(fù)雜零件的加工，最高切割速度也可超過(guò)300mm2/min；尺寸精度可達(dá)到±2～5μm；表面粗糙度可達(dá)到</p><p>　　1.2 電火花線切割的基本原理和特點(diǎn)</p><p>　　1.2.1 電火花線切割的基本原理</p><p>　　電火花線切割加工的基本原理是利用移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線（銅線或鉬絲）作電極，利

16、用數(shù)控技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電、“以不變應(yīng)萬(wàn)變”切割成形，可切割成形各種二維、三維多維表面。</p><p>　　根據(jù)電極絲的運(yùn)行方向和速度，電火花線切割機(jī)床通常分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是往復(fù)高速走絲（或稱快走絲）電火花線切割機(jī)床（WEDM—HS），一般走絲速度為8-10m/s，這是我國(guó)生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的電火花線切割加工模式；另一類(lèi)是單向低速走絲（或稱慢走絲）電火花線切割機(jī)床（WEDM—LS），一般走

17、絲速度低于0.2m/s，這是國(guó)外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。</p><p>　　圖1-1a、b為往復(fù)高速走絲電火花線切割工藝及機(jī)床的示意圖。利用細(xì)鉬絲4作工具電極進(jìn)行切割，貯絲筒7使鉬絲作正反向交替移動(dòng)，加工能源由脈沖電源3供給。在電極絲和工件之間澆注工作液介質(zhì)，工作臺(tái)在水平面兩個(gè)坐標(biāo)方向各自按預(yù)定的控制程序，根據(jù)火花間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移動(dòng)，從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成形。</p><p&g

18、t;　　電火花線切割機(jī)床按控制方式過(guò)去曾有靠模仿型控制和光電跟蹤控制，但現(xiàn)在都采用數(shù)字程序控制；按加工尺寸范圍可分為大、中、小型，還可分為普通型與專(zhuān)用型等。目前國(guó)內(nèi)外的線切割機(jī)床采用不同水平的微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，從單片機(jī)、單板機(jī)到微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般都還具有自動(dòng)編程功能。</p><p>　　a) b)</p><p>

19、　　圖1-1 電火花線切割原理</p><p>　　1-絕緣底板 2-工件 3-脈沖電源 4-鉬絲 5-導(dǎo)向輪 6-支架 7-貯絲筒</p><p>　　1.2.2 電火花線切割的特點(diǎn)</p><p>　　電火花線切割加工過(guò)程的工藝和機(jī)理，與電火花穿孔成形加工既有共性，又有特性。</p><p>　　1. 電火花線切割加工與電火

20、花成形加工的共性表現(xiàn)</p><p>　　1）線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本相似。單個(gè)脈沖也有很多形式的放電狀態(tài)，如開(kāi)路、正常火花放電、短路等。</p><p>　　2）線切割加工的加工機(jī)理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。</p><p>　　2.線切割加工相比于電火花加工的不

21、同特點(diǎn)</p><p>　　1）由于電極工具是直徑較小的細(xì)絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù)的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。</p><p>　　2）采用水或水基工作液，不會(huì)引燃起火，容易實(shí)現(xiàn)安全無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于工作液的電阻率遠(yuǎn)比煤油小，因而在開(kāi)路狀態(tài)下，仍有明顯的電解電流。電解效應(yīng)稍有益于改善加工表面粗糙度，但對(duì)硬質(zhì)合金等會(huì)使鈷元素過(guò)多蝕除，惡化

22、表面質(zhì)量。</p><p>　　3）一般沒(méi)有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。因?yàn)殡姌O絲與工件始終有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，尤其是高速走絲電火花線切割加工，因此，線切割加工的間隙狀態(tài)可以認(rèn)為是由正?；鸹ǚ烹姟㈤_(kāi)路和短路這三種狀態(tài)組成，但往往在單個(gè)脈沖內(nèi)有多種放電狀態(tài)，有“微開(kāi)路”、“微短路”現(xiàn)象。</p><p>　　4）電極與工件之間存在著“疏松接觸”式放電現(xiàn)象。研究結(jié)果表明，當(dāng)柔性電極絲與工件接近到通常認(rèn)為的放電間

23、隙（例如8-10um）時(shí)，并不發(fā)生火花放電，甚至當(dāng)電極絲已接觸到工件，從顯微鏡中已看不到間隙時(shí)，也常常看不到火花，只有當(dāng)工件將電極絲頂彎，偏移一定距離（幾微米到幾十微米）時(shí)，才發(fā)生正常的火花放電。亦即每進(jìn)給1um，放電間隙并不減小1um，而是鉬絲增加一點(diǎn)張力，向工件增加一點(diǎn)側(cè)向壓力，只有電極絲和工件之間保持一定的輕微接觸壓力，才形成火花放電?？梢哉J(rèn)為，在電極絲和工件之間存在著某種電化學(xué)產(chǎn)生的絕緣薄膜介質(zhì)，當(dāng)電極絲被頂彎所造成的壓力和電極

24、絲相對(duì)工件的移動(dòng)摩擦使這種介質(zhì)減薄到可被擊穿的程度，才發(fā)生火花放電。放電發(fā)生之后產(chǎn)生的爆炸力可能使電極絲局部振動(dòng)而脫離接觸，但宏觀上仍是輕壓放電。</p><p>　　5）省掉了成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，用簡(jiǎn)單的工具電極，靠數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的切割軌跡，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，加工周期短，這不光對(duì)新產(chǎn)品的試制很有意義，對(duì)大批生產(chǎn)也增加了快速性和柔性。</p><p>

25、;　　6）電極絲比較細(xì)，可以加工微細(xì)異性孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件。由于切縫很窄，且只對(duì)工件材料進(jìn)行“套料”加工，所以實(shí)際金屬去除量很少，材料的利用率很高，這對(duì)加工、節(jié)約貴重金屬有重要意義。</p><p>　　7）由于采用移動(dòng)的長(zhǎng)電極絲進(jìn)行加工，使單位長(zhǎng)度電極絲的損耗較少，從而對(duì)加工精度的影響比較小，特別在低速走絲線切割加工時(shí)，電極絲一次性使用，電極絲損耗對(duì)加工精度的影響更小。</p><p&

26、gt;　　電火花線切割加工有許多突出的長(zhǎng)處，因而在國(guó)內(nèi)外發(fā)展都較快，已獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.3 電火花線切割技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　線切割加工為新產(chǎn)品試制、精密零件加工及模具制造開(kāi)辟了一條新的工藝途徑，主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。</p><p>　　（1）加工模具 適用于各種形狀的沖模。調(diào)整不同的間隙補(bǔ)償量，只需一次編程就可以切割凸模、

27、凸模固定板、凹模及卸料板等。模具配合間隙、加工精度通常都能達(dá)到0.01-0.02mm（雙向高速走絲線切割機(jī)）和0.002-0.005mm（單向低速走絲線切割機(jī)）的要求。此外，還可加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等，也可加工帶錐度的模具。</p><p>　　（2）切割電火花成形加工用的電極 一般穿孔加工用的電極以及帶錐度型腔加工用的電極，以及銅鎢、銀鎢合金之類(lèi)的電極材料，用線切割加工特別經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也適用于

28、加工微細(xì)復(fù)雜形狀的電極。</p><p>　?。?）加工零件 在試制新產(chǎn)品時(shí)，用線切割在坯料上直接割出零件，例如試制切割特殊微電機(jī)硅鋼片定轉(zhuǎn)子鐵心，由于不需另行制造模具，可大大縮短制造周期、降低成本。另外修改設(shè)計(jì)、變更加工程序比較方便，加工薄件時(shí)還可多片疊在一起加工。在零件制造各方面，可用于加工品種多，數(shù)量少的零件，特殊難加工材料的零件，材料試驗(yàn)樣件，各種型孔、型面、特殊齒輪、凸輪、樣板、成型刀具。有些具有錐度

29、切割的線切割機(jī)床，可以加工出“天圓地方”等上下異型面的零件。同時(shí)還可進(jìn)行微細(xì)加工，異型槽和標(biāo)準(zhǔn)缺陷的加工等。</p><p>　　1.4 電火花線切割加工機(jī)床簡(jiǎn)介</p><p>　　1.4.1快走絲線切割機(jī)床組成</p><p>　　主要由主機(jī)、機(jī)床電氣箱、工作液箱、自適應(yīng)脈沖電源和數(shù)控系統(tǒng)等組成，如圖1-2所示。</p><p>　　圖1

30、-2 線切割機(jī)床外觀圖</p><p>　　1—?jiǎng)咏z筒； 2—線架； 3—錐度裝置； 4—電極絲； 5—工作臺(tái)；</p><p>　　6—工作液箱； 7—床身；8—操縱盒； 9—控制柜</p><p>　　1.4.2 電火花線切割機(jī)床的分類(lèi)</p><p>　　(1)根據(jù)控制方式的不同，電火花線切割機(jī)床分為：電氣靠模線切割機(jī)床；光電跟蹤線切

31、割機(jī)床；數(shù)字控制線切割機(jī)床。 </p><p>　　(2)根據(jù)電極絲走絲方式的不同，數(shù)控線切割機(jī)床分為：快走絲線切割機(jī)床；慢走絲線切割機(jī)床。</p><p>　　(3)快走絲線切割機(jī)床</p><p>　　①線電極運(yùn)行速度較快(300—700m／min)。</p><p>　　②可雙向往復(fù)運(yùn)行，即絲電極可重復(fù)使用，直到絲電極損耗到一定程度或斷

32、絲為止。</p><p>　?、鄢Ｓ镁€電極為：鉬絲(Φ0.1～Φ0.2mm)。</p><p>　?、芄ぷ饕和ǔ椋喝榛夯蛟砘?。</p><p>　?、萦捎陔姌O絲的損耗和電極絲運(yùn)動(dòng)過(guò)程中換向的影響，其加工精度要比慢走絲差，表面粗糙度要高；</p><p>　?、蕹叽缇龋?.015～0.02mm；</p><p>

33、　　⑦表面粗糙度Rɑ：1．25～2.5μm。</p><p>　　⑧一般尺寸精度最高可達(dá)到：0．01mm，表面粗糙度Rɑ為：0.63～1.25μm。</p><p>　　(4)慢走絲線切割機(jī)床</p><p>　?、倬€電極運(yùn)行速度較低(0.5～15m/min)。</p><p>　?、诰€電極只能單向運(yùn)動(dòng)，不能重復(fù)使用，這樣可避免電極損耗對(duì)加工

34、精度的影響。</p><p>　　③絲電極有：紫銅、黃銅、鎢、鉬和各種合金，直徑一般為0.1～0.35mm。</p><p>　?、芄ぷ饕海喝ルx子水、煤油。</p><p>　　⑤尺寸精度：±0.001mm。</p><p>　　⑥表面粗糙度：Ra：0.3μm。</p><p><b>　　電火花加

35、工技術(shù)</b></p><p>　　2.1電火花加工技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展</p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)械加工已有很久的歷史，它對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)和物質(zhì)文明起到了極大的作用。例如18世紀(jì)70年代就發(fā)明了蒸汽機(jī)，但苦于制造不出有配合要求、高精度的蒸汽機(jī)氣缸，無(wú)法推廣應(yīng)用。直到有人創(chuàng)造出和改進(jìn)了氣缸鏜床，解決了蒸汽機(jī)主要部件的加工工藝，才使蒸汽機(jī)獲得廣泛應(yīng)用，引起了世界性的第一次產(chǎn)業(yè)革命。這一事

36、實(shí)充分說(shuō)明了加工方法對(duì)新產(chǎn)品的研制、推廣和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等起著多么重大的作用。隨著新材料、新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，情況將更是這樣。</p><p>　　但是從第一次產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，一直到第二次世界大戰(zhàn)以前，在這段長(zhǎng)達(dá)150多年都靠機(jī)械切削加工（包括磨削加工）的漫長(zhǎng)年代里，并沒(méi)有產(chǎn)生特種加工的迫切要求，也沒(méi)有發(fā)展特種加工的充分條件，人們的思想一直還局限在自古以來(lái)傳統(tǒng)的用機(jī)械能量和切削力來(lái)除去多余的金屬，以達(dá)到加工要求這一框框之內(nèi)

37、。</p><p>　　直到1943年，前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)遭受火花放電腐蝕損壞的有害現(xiàn)象和原因，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可使局部的金屬熔化、氣化而被蝕除掉，開(kāi)創(chuàng)和發(fā)明了變有害的電蝕為有用的電火花加工方法，用銅桿在淬火鋼上加工出小孔，可用軟的工具加工任何硬度的金屬材料，首次擺脫了傳統(tǒng)的切削加工方法，直接利用電能和熱能來(lái)去除金屬，獲得“以柔克剛”的效果。</p><p>　　切削加工的

38、本質(zhì)和特點(diǎn)為：一是靠刀具材料比工件硬；二是靠機(jī)械能把工件上多余的材料切除。一般情況下這是行之有效的方法。但是，當(dāng)工件才來(lái)愈來(lái)愈硬，加工表面愈來(lái)愈復(fù)雜時(shí)，“物極必反”，原來(lái)行之有效的方法轉(zhuǎn)化為限制生產(chǎn)率和影響加工質(zhì)量的不利因素了。于是人們開(kāi)始探索用軟的工具加工硬的材料。不僅用機(jī)械能而且還采用電、化學(xué)、光、聲等能量來(lái)進(jìn)行加工。到目前為止，已經(jīng)找到了多種這一類(lèi)的加工方法。為區(qū)別于現(xiàn)有的金屬切削加工，這類(lèi)新加工方法統(tǒng)稱為特種加工，國(guó)外稱作非傳統(tǒng)

39、加工（NTM，Non-traditional Machining）或非常規(guī)機(jī)械加工（NCM，Non-Conventional Machining）。它們與切削加工的不同本質(zhì)和特點(diǎn)是：</p><p>　　1）不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量（如電、化學(xué)、光、聲、熱等）去除金屬材料。</p><p>　　2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光、電子束等加工時(shí)甚至沒(méi)有成形的工具。&

40、lt;/p><p>　　3）加工過(guò)程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力，如電火花、線切割、電解加工時(shí)工具與工件不接觸。</p><p>　　正因?yàn)樘胤N加工工藝具有上述特點(diǎn)，所以就總體而言，特種加工可以加工任何硬度、強(qiáng)度韌性、脆性的金屬或非金屬材料，且專(zhuān)長(zhǎng)于加工復(fù)雜、微細(xì)表面和低剛度零件。同時(shí)，有些方法還可用以進(jìn)行超精加工、鏡面光整加工和納米級(jí)（原子級(jí)）加工。</p><

41、p>　　2.2電火花加工的基本原理和特點(diǎn)</p><p>　　2.2.1電火花加工的基本原理</p><p>　　電火花加工（Electrospark Machining）在日本和歐美又稱放電加工（Electrical Discharge Machining，簡(jiǎn)稱EDM），在20世紀(jì)40年代開(kāi)始研究并逐步應(yīng)用于生產(chǎn)。它是在加工過(guò)程中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時(shí)

42、局部、瞬時(shí)產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來(lái)。因放電過(guò)程中可見(jiàn)到火花，故在前蘇聯(lián)和我國(guó)稱之為電火花加工，現(xiàn)俄羅斯也稱電蝕加工（Electroerosion Machining）。</p><p>　　電火花加工的原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)蝕除多余的金屬，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。電腐蝕現(xiàn)象早在19世紀(jì)初就被人們發(fā)現(xiàn)了，例如在插頭或電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)開(kāi)、閉時(shí)，往往產(chǎn)

43、生火花而把接觸表面燒毛、腐蝕成粗糙不平的凹坑而逐漸損壞。長(zhǎng)期以來(lái)電腐蝕一直被認(rèn)為是一種有害的現(xiàn)象，人們不斷地研究電腐蝕的原因并設(shè)法減輕和避免它。</p><p>　　但事物都是一分為二的，有害和有利，缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是可以互相轉(zhuǎn)化的。只要掌握規(guī)律，在一定條件下可以把壞事轉(zhuǎn)化為好事，把有害變?yōu)橛杏谩Ｑ芯拷Y(jié)果表明，電火花腐蝕的主要原因是：電火花放電時(shí)火花通道中瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熱，達(dá)到很高的溫度，足以使任何金屬材料局部熔化、氣

44、化而被蝕除掉，形成放電凹坑。這樣，人們?cè)谘芯糠乐闺娀鸹ǜg辦法的同時(shí)，開(kāi)始研究利用電腐蝕現(xiàn)象對(duì)金屬材料進(jìn)行尺寸加工。要達(dá)到這一目的，必須創(chuàng)造以下條件，解決下列問(wèn)題：</p><p>　　1）必須使工具電極和工件被加工表面之間經(jīng)常保持一定的放電間隙，這一間隙隨加工條件而定，通常約為0.02-0.1mm。如果間隙過(guò)大，極間電壓不能擊穿極間工作液介質(zhì)，因而不會(huì)產(chǎn)生火花放電；如果間隙過(guò)小，很容易形成短路接觸，同樣也不能產(chǎn)

45、生火花放電。為此，在電火花加工過(guò)程中必須具有工具電極的自動(dòng)進(jìn)給和調(diào)節(jié)裝置，使其和工件的加工表面保持某一放電間隙。</p><p>　　2）火花放電必須是瞬時(shí)的脈沖性放電（圖2-1）。放電間隙加上電壓后，延續(xù)一段時(shí)間，需停歇一段時(shí)間，延續(xù)時(shí)間一般為1-1000us，停歇時(shí)間一般需20-100us，這樣才能使放電所產(chǎn)生的熱量來(lái)不及傳導(dǎo)擴(kuò)散到其余部分，把每一次的放電蝕除點(diǎn)分別局限在很小的范圍內(nèi)，否則，像持續(xù)電弧放電那樣

46、，會(huì)使表面燒傷而無(wú)法用作尺寸加工。為此，電火花加工必須采用脈沖電源。圖2-1上部為脈沖電源的空載、火花放電、短路電壓波形，其下對(duì)應(yīng)地為空載電流、火花放電流和短路電流。圖中為脈沖寬度；為脈沖間隔；為擊穿延時(shí)；為放電時(shí)間；為脈沖周期；為脈沖峰值電壓或空載電壓，一般約80-100V；為脈沖峰值電流；為短路峰值電流。</p><p>　　圖2-1 晶體管脈沖電源電壓、電流波形</p><p>　

47、　3）火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，例如煤油、皂化液或去離子水等。液體介質(zhì)又稱工作液，它們必須具有較高的絕緣強(qiáng)度（電阻率為-Ω·cm），以有利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電。同時(shí)，液體介質(zhì)還能把電火花加工過(guò)程中產(chǎn)生的金屬小屑、炭黑、小氣泡等電蝕產(chǎn)物從放電間隙中懸浮排除出去，并且對(duì)電極和工件表面有較好的冷卻作用。</p><p>　　以上這些問(wèn)題的綜合解決，是通過(guò)圖2-2所示的電火花加工系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)

48、的。工件1與工具4分別與脈沖電源2的兩輸出端相連接。自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置3（此處為電動(dòng)機(jī)及絲桿螺母機(jī)構(gòu)）使工具和工件間經(jīng)常保持一很小的放電間隙，當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間時(shí)，便在當(dāng)時(shí)條件下工具端面和工件加工表面間某一相對(duì)間隙最小處或絕緣強(qiáng)度最低處擊穿介質(zhì)，在該局部產(chǎn)生火花放電，瞬時(shí)高溫使工具和工件表面都蝕除掉一小部分金屬，各自形成一個(gè)小凹坑。圖2-3a表示單個(gè)脈沖放電后的電蝕坑。脈沖放電結(jié)束后，經(jīng)過(guò)一段間隔時(shí)間（即脈沖間隔），使工作液恢復(fù)絕緣后

49、，第二個(gè)脈沖電壓又加到兩極上，又會(huì)在當(dāng)時(shí)極間距離相對(duì)最近或絕緣強(qiáng)度最弱處擊穿放電，又電蝕出一個(gè)小凹坑。圖2-3b表示多次脈沖放電后的電極表面。這樣，隨著相當(dāng)高的頻率，連續(xù)不斷地重復(fù)放電，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，放電點(diǎn)不斷“轉(zhuǎn)移”，就可將工具的形狀復(fù)制在工件上，加工出所需要的零件，整個(gè)加工表面將由無(wú)數(shù)個(gè)小凹坑所組成。</p><p>　　圖2-2 電火花加工原理示意圖</p><p>　

50、　1-工件 2-脈沖電源 3-自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置</p><p>　　4-工具 5-工作液 6-過(guò)濾器 7-工作液泵</p><p>　　a) b)</p><p>　　圖2-3 電火花加工表面局部放大圖</p><p>　　2.2.2 電火花加工的

51、特點(diǎn)</p><p><b>　　1. 主要優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　?。?）適合于任何難切削導(dǎo)電材料的加工 由于加工中材料的去除是靠放電時(shí)的電熱作用實(shí)現(xiàn)的，材料的可加工性主要取決于材料的導(dǎo)電性及其熱學(xué)特性，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熱導(dǎo)率、電阻率等，而幾乎與其力學(xué)性能（硬度、強(qiáng)度等）無(wú)關(guān)。這樣可以突破傳統(tǒng)切削加工對(duì)刀具的限制，實(shí)現(xiàn)用軟的工具加工硬韌的工件，甚至可

52、以加工像聚晶金剛石、立方氮化硼一類(lèi)的超硬材料。目前電極材料多采用純銅（俗稱紫銅）、黃銅或石墨，因此工具電極較容易加工。</p><p>　　（2）可以加工特殊及復(fù)雜形狀的表面和零件 由于加工中工具電極和工件不直接接觸，沒(méi)有機(jī)械加工宏觀的切削力，因此適宜加工低剛度工件及作微細(xì)加工。由于可以簡(jiǎn)單地將工具電極的形狀復(fù)制到工件上，因此特別適用于復(fù)雜表面形狀工件的加工，如復(fù)雜型腔模具加工等。數(shù)控技術(shù)的采用使得用簡(jiǎn)單的電極

53、加工復(fù)雜形狀零件也成為可能。</p><p>　　2. 電火花加工的局限性</p><p>　　1）主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料，但在一定條件下也可以加工半導(dǎo)體和非半導(dǎo)體材料。</p><p>　　2）一般加工速度較慢。通常安排工藝時(shí)多采用切削加工來(lái)去除大部分余量，然后再進(jìn)行電火花加工以求提高生產(chǎn)效率。但已有研究成果表明，采用特殊水基不燃性工作液進(jìn)行電火花加工，其生產(chǎn)

54、率甚至可不亞于切削加工。</p><p>　　3）存在電極損耗。由于電極損耗多集中在尖角或底面，影響成形精度。但近年來(lái)粗加工時(shí)已能將電極相對(duì)損耗比降至0.1%以下，甚至更小。</p><p>　　2.3 電火花加工技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　由于電火花加工具有許多傳統(tǒng)切削加工所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，目前已廣泛用于機(jī)械（特別是模具制造）、宇航、航

55、空、電子、電機(jī)電器、精密機(jī)械、儀器儀表、汽車(chē)、拖拉機(jī)、輕工等行業(yè)，以解決難加工導(dǎo)電材料及復(fù)雜形狀零件的加工問(wèn)題。加工范圍已達(dá)到小至幾微米的小軸、孔、縫，大到幾米的超大型模具和零件。</p><p>　　2.4 電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介</p><p>　　2.4.1 電火花加工機(jī)床的分類(lèi)</p><p>　　電火花加工在特種加工中是比較成熟的工藝，在民用、國(guó)防生產(chǎn)部門(mén)和科

56、學(xué)研究中已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，它相應(yīng)的機(jī)床設(shè)備比較定型，并有好些專(zhuān)業(yè)工廠從事生產(chǎn)制造。電火花加工工藝及機(jī)床設(shè)備的類(lèi)型較多，但按工藝過(guò)程中工具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和用途等來(lái)分，大致可以分為六大類(lèi)，其中應(yīng)用應(yīng)用最廣、數(shù)量較多的是電火花穿孔成形加工機(jī)床和電火花線切割機(jī)床，本節(jié)主要介紹電火花穿孔成形加工機(jī)床。</p><p>　　2.4.2電火花加工機(jī)床組成</p><p>　　電火花穿孔成形加工機(jī)床

57、主要由主機(jī)（包括自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作液凈化及循環(huán)系統(tǒng)幾部分組成。</p><p><b>　　1.機(jī)床總體部分</b></p><p>　　主機(jī)主要包括：主軸頭、床身、立柱、工作臺(tái)及工作液槽幾部分，機(jī)床的整體布局，按機(jī)床型號(hào)的大小，可采用如圖2-4所示結(jié)構(gòu)，圖2-4a為其組成部分，圖2-4b為其外形。</p><

58、;p>　　床身和立柱是機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)件，要有足夠的剛度。床身工作臺(tái)面與立柱導(dǎo)軌面間應(yīng)有一定的垂直度要求，還應(yīng)有較好的精度保持性，這就要求導(dǎo)軌具有良好的耐磨性和充分消除材料內(nèi)應(yīng)力等。</p><p>　　作縱橫向移動(dòng)的工作臺(tái)一般都帶有坐標(biāo)裝置。常用的是靠刻度手輪來(lái)調(diào)整位置。隨著要求加工精度的提高，可采用光學(xué)坐標(biāo)讀數(shù)裝置、磁尺數(shù)顯等裝置。</p><p>　　近年來(lái)，由于工藝水平的提高及

59、微機(jī)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外廣泛生產(chǎn)有兩坐標(biāo)、三坐標(biāo)數(shù)控伺服控制的，以及主軸和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并加三向伺服控制的五坐標(biāo)數(shù)控電火花機(jī)床，有的機(jī)床還帶有工具電極庫(kù)，可以自動(dòng)更換工具電極，成為電火花加工中心。數(shù)控電火花機(jī)床的坐標(biāo)位移脈沖當(dāng)量為1um。</p><p>　　a)組成部分 b)外形</p><p>　　圖2-4 電

60、火花穿孔成形加工機(jī)床</p><p>　　1-床身 2-工作液槽 3-主軸頭 4-立柱 5-工作液箱 6-電源箱</p><p><b>　　2. 主軸頭</b></p><p>　　主軸頭是電火花成型機(jī)床中最關(guān)鍵的部件，是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響極大。對(duì)主軸的要求是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈短，傳動(dòng)間隙小，熱變形小，具

61、有足夠的精度和剛度，以適應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的慣性小、靈敏度好、能承受一定負(fù)載的要求。主軸頭主要由進(jìn)給系統(tǒng)、上下移動(dòng)導(dǎo)向和水平面內(nèi)防扭機(jī)構(gòu)、電極裝夾及其調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)組成。</p><p>　　圖2-5 噴嘴-擋板式電液壓自動(dòng)調(diào)節(jié)器工作原理</p><p>　　1-油箱 2-溢流閥 3-葉片液壓泵 4-電動(dòng)機(jī)</p><p>　　5、13-壓力表 6-過(guò)濾器 7-節(jié)

62、流孔 8-噴嘴 9-電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器</p><p>　　10-動(dòng)圈 11-靜圈 12-擋板 14-液壓缸 15-活塞 16-工具電極 17-工件</p><p>　　電-液壓式主軸頭的結(jié)構(gòu)是：液壓缸固定、活塞連同主軸上下移動(dòng)（見(jiàn)前圖2-5）。由于液壓系統(tǒng)易漏油污染，液壓泵有噪聲，油箱占地面積大，液壓進(jìn)給難以數(shù)字化控制，因此隨著步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和數(shù)控直流、交流伺服電動(dòng)機(jī)

63、的出現(xiàn)和技術(shù)進(jìn)步，電火花機(jī)床中已越來(lái)越多地采用電-機(jī)械式主軸頭。進(jìn)給絲杠常由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，方形主軸頭的導(dǎo)軌可采用矩形滾柱或滾針導(dǎo)軌?，F(xiàn)在大部分電火花機(jī)床的主軸進(jìn)給已實(shí)現(xiàn)了數(shù)控、數(shù)顯。</p><p><b>　　3. 工具電極夾具</b></p><p>　　工具電極的裝夾及其調(diào)節(jié)裝置的形式很多，其作用是調(diào)節(jié)工具電極和工作臺(tái)的垂直度以及調(diào)節(jié)工具電極在水平面內(nèi)微量的扭

64、轉(zhuǎn)角。常用的有十字鉸鏈?zhǔn)胶颓蛎驺q鏈?zhǔn)健?lt;/p><p>　　4. 工作液循環(huán)、過(guò)濾系統(tǒng)</p><p>　　工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)包括工作液（煤油）箱、電動(dòng)機(jī)、泵、過(guò)濾裝置、工作液槽、油杯、管道、閥門(mén)以及測(cè)量?jī)x表等。放電間隙中的電蝕產(chǎn)物常采用強(qiáng)迫循環(huán)的辦法加以排除，以免間隙中電蝕產(chǎn)物過(guò)多，引起已加工過(guò)的側(cè)表面間“二次放電”。圖2-6為工作液強(qiáng)迫循環(huán)的兩種方式。圖a、b為沖油式，較易實(shí)現(xiàn)，排屑沖

65、刷能力強(qiáng)；圖c、d為抽油式，在加工過(guò)程中，分解出來(lái)的氣體易積聚在抽油回路的死角處，遇電火花易燃會(huì)爆炸“放炮”，因此，一般用得較少，但在要求小間隙、精加工時(shí)也有使用的。</p><p>　　a) c)</p><p>　　b) d)</p>

66、<p>　　圖2-6 工作液強(qiáng)迫循環(huán)方式</p><p>　　a)、b)沖油式 c)、d)抽油式</p><p>　　為了不使工作液越用越臟，影響加工性能，必須加以凈化、過(guò)濾。其具體方法有：</p><p>　　(1)自然沉淀法 這種方法速度太慢，周期太長(zhǎng)，只用于單件小用量或精微加工。</p><p>　　(2)介質(zhì)過(guò)濾法

67、 此法常用黃沙砂、木屑、棉紗頭、過(guò)濾紙、硅藻土、活性炭等為過(guò)濾介質(zhì)。這些介質(zhì)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但對(duì)中小型工件、加工用量不大時(shí)，一般都能滿足過(guò)濾要求，可就地取材，因地制宜。其中以過(guò)濾紙效率較高，性能較好，已有專(zhuān)用過(guò)濾裝置生產(chǎn)供應(yīng)。</p><p>　　目前生產(chǎn)上應(yīng)用的循環(huán)系統(tǒng)形式很多，常用的工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)應(yīng)可以沖油，也可以抽油，目前國(guó)內(nèi)已有多家專(zhuān)業(yè)工廠生產(chǎn)工作液過(guò)濾循環(huán)裝置。</p><p>

68、;　　三爪異型孔電火花加工工藝</p><p><b>　　3.1 電極的制備</b></p><p>　　三爪異型孔設(shè)計(jì)與制備要求如下圖3-1：</p><p>　　圖3-1 三爪異型孔</p><p>　　3.1.1 電極材料的選擇</p><p>　　在電火花加工過(guò)程中，電極用來(lái)傳輸電火花成

69、型加工，蝕除工件材料；電極材料必須具有導(dǎo)電性能良好、損耗小、加工成形容易、加工穩(wěn)定、效率高、材料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜等特點(diǎn)；電極的放電速度、加工精度以及表面粗糙度，取決于電極材料的選擇。</p><p>　　電極材料的加工性能及特點(diǎn)</p><p>　　電火花加工型腔常用的電極材料主要有紫銅、石墨，特殊情況下也可采用銅鎢合金與銀鎢合金材料。下文重點(diǎn)對(duì)紫銅的加工性能及特點(diǎn)作介紹。</p&

70、gt;<p>　　紫銅是目前在電加工領(lǐng)域應(yīng)用很多的電極材料。</p><p>　　紫銅材料塑性好，可機(jī)械加工成形，鍛造成形、電鑄成形及電火花線切割成形等，能制成各種復(fù)雜的電極形狀，但難于磨削加工。用于電火花加工的紫銅必須是無(wú)雜質(zhì)的電解銅，最好經(jīng)過(guò)鍛打。</p><p>　　紫銅加工穩(wěn)定性好，在電火花加工過(guò)程中，物理性能穩(wěn)定，能比較容易獲得穩(wěn)定的加工狀態(tài)，不容易產(chǎn)生電弧等不良現(xiàn)

71、象，在較困難的條件下也能穩(wěn)定加工。精加工中采用低損規(guī)準(zhǔn)可獲得輪廓清晰的型腔，因組織結(jié)構(gòu)致密，加工表面光潔度高，配合一定的工藝手段和電源后，表面加工粗糙度可達(dá)Ra0.025um的鏡面超光加工。但因本身材料熔點(diǎn)低（1083℃），不宜承受較大的電流密度，一般不能超過(guò)30A電流的加工，否則會(huì)使電極表面嚴(yán)重受損、龜裂，影響加工效果。紫銅熱膨脹系數(shù)較大，在加工深窄筋位部分，較大電流下產(chǎn)生的局部高溫很容易使電極發(fā)生變形。紫銅電極通常采用低損耗的加工條

72、件，由于低損耗加工的平均電流較小，其生產(chǎn)率不高，故常對(duì)工件進(jìn)行預(yù)加工。</p><p>　　見(jiàn)過(guò)火烙鐵的人就會(huì)知道其就是紫銅材料做的，它熔點(diǎn)高，比熱容也高，用它做電極是為了防止電極觸點(diǎn)燒熔。紫銅（純銅）電極：高純度，組織細(xì)密，含氧量極低，導(dǎo)電性能佳，電蝕出的模具表面光潔度高，經(jīng)熱處理工藝，電極無(wú)方向性。</p><p>　　2. 電極材料選擇的綜合考慮</p><p&g

73、t;　　如何能夠應(yīng)用有限的資源提高產(chǎn)值？如何在同等情況下節(jié)省時(shí)間、費(fèi)用與能源？選擇電極材料時(shí)，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，對(duì)各種電極材料作出對(duì)比，合理選擇電極材料。</p><p>　　（1）電極材料必須具備的特點(diǎn)。</p><p>　　在電火花加工過(guò)程中，電極用來(lái)傳輸電火花成型加工，蝕除工件材料。電極材料必須具有導(dǎo)電性能良好、損耗小、加工成形容易、加工穩(wěn)定、效率高、材料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜等特

74、點(diǎn)。</p><p>　?。?）電極材料的選擇原則。</p><p>　　合理選擇電極材料，可以從下列方面進(jìn)行考慮：電極是否容易加工成形；電極的放電加工性能如何；加工精度、表面質(zhì)量如何；電極材料的成本是否合理；電極的重量如何。在很多情況下，選擇不同的電極材料各有其優(yōu)劣之處，這就要求抓住加工的關(guān)鍵要素。如果進(jìn)行高精度加工，那就要拋棄電極材料成本的考慮，如果要求進(jìn)行高速加工，那就要將加工精度要

75、求放低。很多企業(yè)在選擇電極材料上，根本就不作考慮，大小電極一律習(xí)慣選用紫銅，這種做法在通常加工中就明顯存在問(wèn)題，影響加工效果，在精細(xì)加工中往往會(huì)埋怨機(jī)床損耗太大，需要采用很多個(gè)電極進(jìn)行加工，大型電極也選用紫銅，致使加工所耗時(shí)間太多。</p><p>　　（3）電極材料選擇的優(yōu)化方案。</p><p>　　即使是同一工件的加工，不同加工部位的精度要求都是不一樣的。選擇電極材料在保證加工精度的

76、前提下，應(yīng)以大幅提高加工效率為目的。高精度部位的加工可選用銅作為粗加工電極材料，選用銅鎢合金作為精加工材料；較高精度部位的加工粗精加工均可選用銅材料；一般加工可用石墨作為粗加工材料，精加工選用銅材料或者石墨也可以；精度要求不高的情況下，粗精加工均選用石墨。這里的優(yōu)化方案還是強(qiáng)調(diào)、充分利用石墨電極加工速度快的特點(diǎn)。</p><p>　　綜合以上因素考慮，所以我選擇運(yùn)用紫銅作為本次試驗(yàn)所用的電極材料。</p&g

77、t;<p>　　3.1.2 加工工藝參數(shù)的選擇</p><p>　　1．線切割加工的主要工藝指標(biāo)</p><p><b>　　1）切割速度</b></p><p>　　保持一頂多編碼粗糙度的切割過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心線在工件上切出的面積總和稱為切割速度，單位為mm ²/min。最高切割速度是指在不計(jì)切割方向和表面粗

78、糙度等條件下，所能達(dá)到的切割速度。通常高速走絲線切割速度為80-180mm²/min，它與加工電流大小有關(guān)。為了比較不同輸出電流脈沖電源的切割效果，將每安培的切割速度稱為切割效率，一般切割效率為20mm²/（min·A）。</p><p><b>　　2）表面粗糙度</b></p><p>　　和電火花加工表面粗糙度一樣，我國(guó)和歐洲常用輪

79、廓算術(shù)平均偏差Ra(μm)來(lái)表示，而日本常用Rmax（μm）來(lái)表示。高速走絲線切割一般的表面粗糙度為Ra5-2.5μm，最佳也可達(dá)Ra0.04μm。</p><p><b>　　3）電極絲損耗量</b></p><p>　　對(duì)高速走絲機(jī)床，用電極絲在切割10000mm²面積后電極絲直徑的減少來(lái)表示。一般每切割10000m²后，鉬絲直徑減少不應(yīng)大于0

80、.01mm。</p><p><b>　　4）加工精度</b></p><p>　　加工精度是指加工工件的尺寸精度、形狀精度（如直線度、平面度、圓度等）和位置精度（如平行度、垂直度、傾斜度等）的總稱。快速走絲線切割的可控加工精度在0.01-0.02mm左右，低速走絲線切割可達(dá)0.002-0.005μm左右。</p><p>　　2. 電參數(shù)選擇

81、及對(duì)線切割加工的主要工藝指標(biāo)的影響</p><p>　　在線切割加工過(guò)程中，從上述的微觀物理過(guò)程來(lái)看，電參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量的影響是相當(dāng)大的。電參數(shù)主要指開(kāi)路電壓、峰值電流、脈沖寬度、脈沖間隔等。線切割加工的主要工藝指標(biāo)指切割速度、表面粗糙度、電極絲損耗量、加工精度。</p><p><b>　　(1)開(kāi)路電壓ui</b></p><p>　　開(kāi)路電

82、壓u，是指間隙開(kāi)路或間隙擊穿之前的極間峰值電壓，等于電源的直流電壓，會(huì)引起放電峰值電流和放電間隙的改變。u，提高，加工電流和加工間隙增大，切割速度提高，也有利于放電產(chǎn)物的排除和消電離，提高了加工穩(wěn)定性，但易造成電極絲振動(dòng)，通常還會(huì)使絲損加大，甚至斷絲，進(jìn)而影響加工精度。在采用乳化液介質(zhì)和快走絲的方式下，一般ui=60V一150V。</p><p><b>　　(2)峰值電流ie</b><

83、;/p><p>　　峰值電流ie是指放電電流的最大值，它是決定單個(gè)脈沖能量的主要因素之一。ie增大時(shí)，切割速度提高，表面粗糙度變差，電極絲損耗比加大甚至斷絲。一般ie主要根據(jù)表面粗糙度和電極絲直徑來(lái)選擇。要求Ra 小于1.25m時(shí)，取ie <4.SA；要求Ra在1·25 m一2.5 m之間時(shí)，取ie= 6A一12A。電極絲直徑越粗，ie可取越大。(鉑絲直徑0.06 mm，ie= 15A；鑰絲直徑0.0

84、8 mm，ie=20A；鑰絲直徑0. lmm，ie=25A；鉑絲直徑0.12mm，ie=30A；鉑絲直徑0. 15mm，ie= 37A；鉑絲直徑0.18mm，ie=45A)。</p><p><b>　　(3)脈沖寬度ti</b></p><p>　　脈沖寬度t，是指脈沖電流的持續(xù)時(shí)間，簡(jiǎn)稱脈寬。在其他加工條件相同時(shí)，隨著脈寬增加，單個(gè)脈沖能量增大，放電腐蝕的小坑大而

85、深，切割速度隨之加快，而加工精度和表面粗糙度變差。試驗(yàn)證明，改變脈寬不如改變峰值電流對(duì)切割速度的影響來(lái)得顯著，但是脈寬的增大可明顯減少電極絲損耗。脈寬和峰值電流對(duì)電極絲損耗的影響效果是綜合性的，生產(chǎn)中不能單純追求切割速度或電極絲損耗中的某一項(xiàng)指標(biāo)，應(yīng)使脈寬和峰值電流保持一定關(guān)系，兼顧兩項(xiàng)指標(biāo)。切割速度提高不多，且電極絲損耗增大。在分組脈沖及光整加工時(shí)，ti可小至0.5，能改善表面粗糙度至Ra小于1.25m。</p><

86、;p><b>　　(4)脈沖間隔t0</b></p><p>　　脈沖間隔t0是指兩個(gè)相鄰脈沖之間的間隔時(shí)間，簡(jiǎn)稱脈間，直接影響平均電流。其他參數(shù)不變時(shí)，脈間減小相當(dāng)于提高脈沖頻率，增加了單位時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù)，平均電流增大，切割速度加快，脈沖間隔對(duì)切割速度影響較大，對(duì)表面粗糙度影響較小。如果脈間太小，放電產(chǎn)物來(lái)不及排除，放電間隙來(lái)不及充分消電離，這將使加工變得不穩(wěn)定，以致形成破壞性的穩(wěn)

87、定電弧放電，易造成工件的燒傷或斷絲，使切割速度降低。一般取t0=(4 一8) ti，在剛切入或大厚度加工時(shí)，應(yīng)取較大的t0值。比如要獲得高的切割速度時(shí)，可以提高u，、增大ie、增加t，但表面粗糙度會(huì)很差，所以，必須在滿足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度，然而切割速度還受到間隙消電離的限制，也就是說(shuō)，to也要適宜。</p><p><b>　　3．合理選擇電參數(shù)</b></p>

88、<p>　　電參數(shù)的選擇涉及的方面較多，使用者所獲得的效果必然有所不同，下面，本人就自己所使用的電火花線切割機(jī)床，進(jìn)行一些電參數(shù)的選擇，供讀者們參考。</p><p>　　1) 脈沖電源置數(shù)與電參數(shù)對(duì)照</p><p>　　表 3.1 脈沖電源置數(shù)與電參數(shù)對(duì)照</p><p>　　2) 粗、中、精加工</p><p>　　表3.

89、2 粗、中、精加工</p><p><b>　　3) 厚度加工</b></p><p><b>　　表3.3 厚度加工</b></p><p>　　4) 用于表面質(zhì)量型加工(小小)</p><p>　　表3.4用于表面質(zhì)量型加工(小小)</p><p>　　5) 用于速度型加

90、工(大大)</p><p>　　表3.5用于速度型加工(大大)</p><p><b>　　6) 一次切削</b></p><p><b>　　表3.6一次切削</b></p><p><b>　　7) 二次切削</b></p><p><b>

91、;　　表3.7二次切削</b></p><p><b>　　8) 三次切削</b></p><p><b>　　表3.8 三次切削</b></p><p>　　注: ( 1) 功率組合選擇按鈕所代表的峰值電流( 1 : Imax = 8A2 : Imax 二10A3 :Imax = 10A4: Imax = 1

92、3A5: Imax = 13A)</p><p>　　(2) 以上數(shù)據(jù)僅為部分加工數(shù)據(jù)，在實(shí)際加工生產(chǎn)中視工藝效果而定可能有所變動(dòng)。</p><p>　　電極設(shè)計(jì)與制備要求如下圖3-2：</p><p>　　圖3-2 電極零件圖</p><p>　　3.1.3 加工工藝安排</p><p>　　用機(jī)械加工的方式去加工電

93、極并非好的選擇。比如，用銑床去銑出電極是非常困難的事情而且工藝很復(fù)雜，用車(chē)床去車(chē)出這樣形狀的電極，即使可以車(chē)出，精度也很難保證，這就需要我們運(yùn)動(dòng)一種特殊加工的方法去對(duì)待這樣的異型工件。在這樣的情況下，我選擇了慢走絲電火花線切割的方式去加工它，不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且工藝簡(jiǎn)單，尤其對(duì)于加工異性或者小孔小槽，非常的方便！接下來(lái)，我想跟大家介紹下運(yùn)用此方法加工的工藝安排：</p><p><b>　　一、備料<

94、;/b></p><p>　　在前面我已經(jīng)跟大家介紹過(guò)了電極材料的選擇，因此首先從倉(cāng)庫(kù)中選擇紫銅作為電極制備的材料。材料是尺寸為100x100x22的紫銅板料。見(jiàn)圖3-3:</p><p>　　圖3-3 100x100x22的紫銅板料</p><p>　　二、光出厚度兩面，自檢</p><p>　　使用設(shè)備：手搖磨（見(jiàn)圖3-4）：<

95、;/p><p>　　名稱：宇青精密平面磨床 型號(hào)：YSG-614S </p><p>　　電壓：380V 電流：5A 頻率：50Hz</p><p>　　砂輪轉(zhuǎn)速：2840R.P.M</p><p><b>　　圖3-4 手搖磨</b></p><p>　　用

96、手搖磨光出厚度兩面，保證厚度至20mm。注意技術(shù)要求：端面要求光滑，粗糙度為R1.6。見(jiàn)圖3-5</p><p>　　圖3-5 100x100x20的紫銅板料</p><p>　　自檢：使用游標(biāo)卡尺，測(cè)量結(jié)果厚度為19.99，符合要求。</p><p><b>　　三、鉆1mm預(yù)孔</b></p><p>　　鉆1mm預(yù)

97、孔，見(jiàn)圖3-6</p><p><b>　　圖3-6 預(yù)孔圖</b></p><p>　　四、編程，割出電極外形</p><p>　　使用設(shè)備：慢走絲（見(jiàn)圖3-7）</p><p>　　名稱：電火花數(shù)控線切割機(jī) 開(kāi)路電壓ui：80V</p><p>　　產(chǎn)地：杭州無(wú)線電專(zhuān)用設(shè)備一廠 相

98、數(shù)：3相</p><p>　　型號(hào)：FANUC ROBOCUT -oic 峰值電流ie：15A</p><p>　　銅合金絲：0.25粗絲 脈沖寬度ti：0.5us 脈沖間隔t0: 3us </p><p>　　圖3-7 慢走絲線切割機(jī)床</p><p>　　在電腦上編出以下程序：</p&

99、gt;<p><b>　　%</b></p><p><b>　　O0139</b></p><p><b>　　G00G40G50</b></p><p><b>　　M88</b></p><p>　　G10P0X1Y1Z4U3V220W

100、20I10J10K1A30C10E7Q0L64(D2.A2/21/.10/C1)</p><p><b>　　G11P0X1I0</b></p><p><b>　　G90</b></p><p>　　G10P0R0.0620</p><p>　　(FIG#1/CONTOUR-1)</p>

101、;<p><b>　　M37B21</b></p><p><b>　　S0D0G04X2</b></p><p><b>　　M15P0</b></p><p>　　G92X0.0000Y3.5000</p><p>　　G90G01G41X0.Y0.</

102、p><p>　　G02X1.85Y-1.85J-1.85</p><p>　　G01Y-5.8859</p><p>　　G03X3.925Y-9.4799I4.15</p><p>　　G01X7.4202Y-11.4979</p><p>　　G02X5.5702Y-14.7021I-0.925J-1.6021<

103、/p><p>　　G01X2.075Y-12.6842</p><p>　　G03X-2.075I-2.075J-3.594</p><p>　　G01X-5.5702Y-14.7021</p><p>　　G02X-7.4202Y-11.4979I-0.925J1.6021</p><p>　　G01X-3.925Y-9

104、.4799</p><p>　　G03X-1.85Y-5.8859I-2.075J3.594</p><p><b>　　G01Y-1.85</b></p><p>　　G02X-0.2987Y-0.0243I1.85</p><p><b>　　M01</b></p><p&g

105、t;　　X0.Y0.I0.2987J-1.8257</p><p><b>　　M00</b></p><p>　　G01G40Y3.5</p><p><b>　　/M50</b></p><p><b>　　M00</b></p><p>　　G90

106、G00X0.Y3.5</p><p><b>　　M30</b></p><p><b>　　%</b></p><p>　　將以上程序輸入到慢走絲電火花線切割機(jī)床內(nèi)，割出指定的電極外形，見(jiàn)圖3-8：</p><p><b>　　圖3-8 電極</b></p>&

107、lt;p><b>　　五、檢驗(yàn)</b></p><p>　　檢驗(yàn)設(shè)備：檢測(cè)投影儀（圖3-9）；游標(biāo)卡尺。</p><p>　　圖3-9 檢測(cè)投影儀</p><p>　　檢測(cè)投影儀的工作原理：</p><p>　　1. 投影儀工作原理被測(cè)工件Y置于工作臺(tái)上,在透射或反射照明下,它由物鏡0成放大實(shí)像Y′(倒像)并經(jīng)光鏡

108、M1與M2反射于投影屏P的磨沙面上。當(dāng)反光鏡M1換成反像系統(tǒng)后,Y′即成為反像,一個(gè)與工件完全反向的影像,CM-300-C/D反像投影儀在屏上可用標(biāo)準(zhǔn)玻璃工作尺對(duì)Y′進(jìn)行測(cè)量，也可以用預(yù)先繪制好的標(biāo)準(zhǔn)放大圖對(duì)它進(jìn)行比較測(cè)。測(cè)得的數(shù)值除以物鏡的放大倍數(shù)即是工件的測(cè)量尺寸。還可以利用工作臺(tái)上的數(shù)位測(cè)量系統(tǒng)對(duì)工件Y進(jìn)行座標(biāo)測(cè)量；也可利用投影屏旋轉(zhuǎn)角度數(shù)顯系統(tǒng)對(duì)工件的角度進(jìn)行測(cè)量。</p><p><b>　　

109、2. 儀器總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　主要由投影箱,主殼體和工作臺(tái))三大部分構(gòu)成。</p><p>　　(1) 投影箱:包括儀器的成像系統(tǒng)即物鏡,反光鏡M1與M2投影屏和SDS5-3PJ多功能資料測(cè)量處理電箱。投影屏旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上裝有角度感測(cè)器。</p><p>　　(2) 儀器主殼體:除支撐投影箱和工作臺(tái)外,儀器的照明系統(tǒng),電器控制系統(tǒng),以及冷卻

110、風(fēng)扇等均裝上面。</p><p>　　(3) 儀器工作臺(tái):包括從(X軸)、橫（Y軸）向運(yùn)動(dòng)（座標(biāo)測(cè)量用）和垂向（Z軸）運(yùn)動(dòng)（調(diào)焦用）。X軸與Y軸配有解析度為0.001mm的光柵線位移感測(cè)器。</p><p><b>　　3. 儀器測(cè)量方法</b></p><p>　　投影儀測(cè)量方法概括為兩類(lèi):  輪廓測(cè)量與座標(biāo)測(cè)量.</p>

111、;<p><b>　　(1)輪廓測(cè)量</b></p><p>　　此法適用于形狀復(fù)雜，批量大的零件檢驗(yàn)。步驟為：</p><p>　　1） 用“標(biāo)準(zhǔn)放大圖”進(jìn)行比較測(cè)量。</p><p>　　2） 按零件大小確定物鏡倍率,再按零件設(shè)計(jì)圖紙制作與物鏡放大倍率相同比例的標(biāo)準(zhǔn)放大圖,材料選用伸縮性較小的透明塑膠片.在圖上還可以繪出允許的