瑞士夏米尔电火花资料说明书.doc

成形加工的应用和工艺手册141 001 380/e/06.2004 ver.a 1、电火花成形加工工艺 2、铜/钢 3、石墨/钢 4、铜钨合金/钢工艺 5、铜钨合金/硬质合金 6、铜/铜 工 艺1、电火花成形加工工艺 1.1引言1.3 1.2工作液1.4 1.3表面粗糙度1.5 1.4应用的不同类型1.8 1.5工艺表名称1.10 1.6工艺曲线的应用1.11电火花成形加工工艺 1.1 1. 11.2 电火花成形加工工艺 1. 11.1 引言本手册介绍的方法可用来确定主参数，其特点是在指定的应用标题下，快速实现对加工作业的最好优化。本手册是根据夏米尔公司的工艺经验编写的。应用可分为下列几类：- 标准加工- 轮廓加工- 窄深槽加工- 小深度加工- 抛光加工 应用类型选择选定工艺表（.tec文件）推荐加工规准，包括主参数和次参数工艺曲线联系加工规准本手册首先介绍了有关电火花形加工工艺的一些通用知识（第1章），然后研究了电极/工件材料对的专门问题（第2-6章）。这些材料对将在后面详述。一般来说，对于每一种材料对，均由工艺曲线显示各参数设定值（规准）的联系。对于手动加工模式，电极尺寸缩小量及加工间隙则对每种规准以曲线或表格形式列出。编程专家系统纳入了为材料对铜/钢和石墨/钢研制的几种加工策略。电火花成形加工工艺 1.3 1. 11.2 工作液工作液要按照在机床上最常见的应用类型来选择。其最主要的特性是粘度（用厘斯，cst表示）及闪点（单位用）高粘度的油不适用于精加工，因为这时所用的规准使用隙太小，以致在电极和工件之间的工作液循环不良。粗加工时采用中等粘度的油可使加工效率较高。闪点过低的工作液，比较容易挥发和释放大量气体，对加工不利。建议：一般加工：工作液粘度4-10cst精加工：工作液粘度2- 3cst试用与否毒性等级闪点粘度牌号主要产品表：注：x-已由夏米尔公司试用过1.4 电火花成形加工工艺 1. 11.3 表面粗糙度1.3.1 电火花加工表面的结构和特性放电加工表面横截面上的金相检查由温度曲线引起的硬度曲线（1）熔化区 白层（2）奥氏体区 淬硬层（3）过回火区 只对淬硬和回火的钢（4）未变化的金属等温线金属熔化后又凝固的白层中间层电火花加工中达到的最高温度（沿垂直于表面的直线）温度（）熔化温度奥氏体转变温度回火温度周围温度表面区域离表面的距离硬度hv表面区域离表面的距离在电火花加工中，材料的去除主要是靠热作用进行的，放电中的温度据称高达800012000。这些高温放电显然会影响被加工表面的组织结构，这种影响或多或少与材料有关（有一些材料看不出有任何改变）。对放电加工横截面的金相检查表明，存在着不同性质的两层，如右图所示：不均匀的白层，由富含碳的固熔体混合物组成，碳部分来自钢，部分源自工作液（碳氢化合物）的热解产物。中间层位于白层和未受热影响的基体金属之间，该层只有在很粗的规准加工时才出现，它并未熔化，但在极短时间内上升到相当高的温度并并突然冷却。取决于内部所达到的温度，这种热处理对淬火敏感的钢会产生原始组织结构的改变，这可能引起：- 一种可能是材料硬化（由于穿越钢的相变点而淬硬）。- 另一种可以有是材料软化（对淬火和回火钢的过回火效应，只要加热超过原来回火温度）。实际上，通常观察到的是中间层的淬硬，而可能出现的软化层则位于未受放电影响的金属中间层附近。旁边的几张图表明了放电加工中可达到的最高温度与显微组织硬度之间的关系。随着加工能量的降低，各分布层的厚度也同时减小。在精加工和光整加工中规定的材料去除量应电火花成形加工工艺 1.5 1. 1足以消除上一次加工中所产生的热影响层。等级等级表面粗糙度可用称为表面轮廓仪的仪器测量。经验证明，采用参考样板进行目测及触摸比较，表面粗糙度的误差不会超过2ch等级。粗糙度的标准为ra(欧洲)=cla（英国）=aa（美国）。为了对粗糙度分级，夏米尔技术公司定义了一种ch分等标准（等同与vdi 3400），它与常用标准有着对应关系。粗糙度标准的定义 ch no.=20 log(10 ra)(m)重要规则和数值 1m ra=ch20 10m ra=ch40 如果ra=ra2，则ch=ch+6 1mra=ch20 2m ra=ch26两个连贯ch单位（所对应的mra值）之比为1.12两个连贯ch单位（所对应的mra值）之差为12.2%rt大约等于8ra,rt平均值=5ra值。rz是在5个选定取样长度测定的5个rt最大值的算术平均值（制定加工工艺时选用的取样长度为0.8mm）注记：- 美国和英国标准采纳v（rms）和v（ra）值之间 的下列关系： v（rms）=1.11v（ra）- 法国标准nf 05051与iso1302标准表面糙度分等方面相符。- 对于给定的脉冲电源规准，加工不同材料的表面粗糙度是不相同的。1.6 电火花成形加工工艺 1. 1举例1.3.2 图面标注 按技术要求： （1）取样长度 （2）所用标准的 符号及数值 （3）零件加工方法缩写 （4）附加说明1.3.3 目测和触摸法的有效性（粗糙度检验样板）表面粗糙度样板是针对最常用的加工方法，其界限值按比率为2的几何级数分级制定的，这些值是在法国标准e 05015及iso 468的ra的推荐值中选定的。经验表明，采用目测和触摸法把一给定表面与纹理相似的标准表面加以比较，所得结果的准确度是相当好的。在不同公司间拟订合同文件、规格协议等时，这种方法特别有用。这些样板设计用来进行目测和触摸比较，而不能用于轮廓仪或其它表面粗糙度测量仪的校准。这种粗糙度样板检验是一种非常简单而经济的工具，精度较高，使用方便，对企业的不同层次均很适用，简化了检验报告。电火花成形加工工艺 1.7 1. 11.4 应用的不同类型应用由所进行的加工类型来确定，这里可区分为几种不同的类型，对此已拟定了专小深度加工肋条加工门的工艺表：- 大端面小深度加工- 窄深槽加工- 抛光加工- 轮廓加工1.4.1 大端面小深度加工小深度加工作业的特征是型腔深度不超过2mm，但表面粗糙度的均匀性必须保证，这种应用在工艺表和编程专家系统屏幕上用“surface”(表面)来表示。与小深度加工作业有关的工艺表由字母“f”来表示： xfxxxx.tec1.4.2 窄深槽加工 一般说来，这类应用遇到的加工形状是既窄又深。窄深槽可分区分为2种情况：- 带有两平行面的直壁（a）- 带有锥角的锥形（b）与窄深槽加工有关的工艺表由字母“l”来表示： xlxxxx.tec1.8 电火花成形加工工艺 1. 11.4.3 抛光加工抛光加工是一种精加工，其特征是加工表面带有光泽，表面粗糙度随加工材料的不同而变化。与抛光加工加工有关的工艺表由字母“p”来表示： xpxxxx.tec电火花成形加工工艺 1.9 1. 11.5 工艺表名称各种工艺表都是按照加工作业的应用类型和电极/工件材料对来确定的，其扩展名为tec。每张表由八个字符来识别（参见下表）：- 第一个字符表示修改选项- 第二个字符用来识别应用类型- 其余的字符规定了电极/工件材料对 举例：ufcuac.tec对应于一张次参数可修改的工艺表，应用于小深度加工，电极材料为紫铜，工件为钢。字符1修改选项字符2应用类型字符3-8材料对或特殊性u次参数不能修改次参数可以修改l标准加工窄深槽加工fp表面小深度加工抛光加工cuacgfac铜/钢细石墨/钢gmacggac中石墨/钢粗石墨/钢cuwaccuwcw铜钨合金/钢铜钨合金/硬质合金cucu铜/铜ufcuac重要提示：工艺表经识别后必须调入机床的 中央存储器，以便编程中使用。1.10 电火花成形加工工艺 1. 11.6 工艺曲线的应用1.6.1 工艺曲线有关术语在应用工艺曲线工作时将见到下列一些关键词：che 确定粗加工规准chf 确定最终加工规准（最终表面粗糙度）cht 确定电极交换规准损耗：电极的体积损耗与材料去除体积之比。重视电极细小部分：电流密度不超出界限。端面积（sf）:电极的端面积，用cm2表示。加工速度（材料去除率）：单位时间内去除的材料体积（mm3/min）径向尺寸缩小量（usr）：其单位为“微米”或“mm”,用来确定电极尺寸。1.6.2 工艺曲线的说明工艺曲线由一系列曲线和图形构成，可用来确定：- 电极损耗值，- 最大的粗加工规准，- 加工规准，- 间隙值和电极尺寸缩小量，- 电极交换规准粗加工功率由电极的最大端面积和允许的电流密度来确定。- 铜 15a/ cm2 max- 石墨 10a/ cm2 max如果超过此极限，材料将会由于局部过热而损坏。举例：铜电极的尺寸为565mm，其端面积为325mm2 或3.25cm2，铜的最大电流密度为15a/cm2。这样得出的峰值电流为3.2515，即约为48a。电火花成形加工工艺 1.11 1. 1p电流强度级别i（a）峰值电流1.6.3 确定最大功率（电流）在表的上端，可按先前确定的峰值电源来定出最大功率p。注意：仍用前例，按i=48a可在表中找出强度级p12。根据这一值可选出一条功率曲线，在这条曲线上可找到粗加工规准（down规准）。1.6.4 加工规准通过两个基本参数p（功率）和a（电流脉冲宽度）可由此表确定加工规准。同时还能估计电极损耗（%）、加工速度（mm3/min）和表面粗糙度（ch或ra）图中大块的彩色区，称为“等损耗区”，即在此区域中的电极损耗是相同的。这些区域代表的体积损耗范围从0.1%到超过25%，这样就可以一目了然地看出一个规准的电极损耗情况。一条功率曲线是强度值p相同但电流脉宽a不同的一组规准。这些曲线明显表明，电极损耗是如何随电流脉宽的减小而增大的。相应于每一对p/a值，有一个三位数表明了工艺表中已有的规准（前两位数对应于ch值，第三位数代表损耗等级）。选定最大粗加工规准（che）后，即可按照应用情况决定的优先方式（加工速度、电极损耗、表面粗超度）来选择平动规准。一般说来，ch值需要有1级或2级的范围以尽可能使加工处于所要求的等损耗区。1.12 电火花成形加工工艺 1. 1再看前面的例子，转入平动规准之前的规准编号为453(p12，低损耗)，经一系列规准转换要达到最终表面粗糙度ch35，对于加工速度优先或低损耗优先的情况， 加工的编程路线如下：选择加工速度优先的规准pn/exampleaxe/zfrom/x，o，y，o，z，10down/l，-20，e，453orb/l，-20，e，443orb/l，-20，e，432orb/l，-20，e，412orb/l，-20，e，402orb/l，-20，e，391orb/l，-20，e，372orb/l，-20，e，352，retend这些所选规准的电极损耗在0.3%与1%之间选择低损耗优先的规准pn/example 2axe/zfrom/x，o，y，o，z，10down/l，-20，e，453orb/l，-20，e，433orb/l，-20，e，414orb/l，-20，e，394orb/l，-20，e，373orb/l，-20，e，352，retend1.6.5 切入加工的优化当标准加工用down（切入式，无平动）方式时，参数b（脉冲间隔）和sv（伺服）按电极端面积及功率p进行优化。借助于右边的曲线可进行优化，方法如下：1-计算电极的端面积。2-在该面积值与所选功率的交点处引一垂 直线。3-选择sv- 通常情况：sv=30- 冲液条件差：30sv50- 冲液条件好：10sv304-在垂直线与sv曲线的交点处引一水平线，定出b对a的差值。举例：端面积=1cm2功率=p11sv=50电火花成形加工工艺 1.13 1. 1b=a-11.6.6 间隙值与电极尺寸缩小量当采用编程专家系统时，间隙值与电极尺寸缩小量可以自动确定，但这仅适用于材料对为铜/钢和石墨/钢的情况。一般说来，每一选定的规准对应于一个间隙值，其值可在“电极尺寸缩小量”图表中查出。该表旨在确定所有规准值的间隙及电极尺寸缩小量。电极尺寸缩小量径向尺寸缩小量由所谓的“中等安全粗加工”的黄色线和che值确定。假如che值为45，则 径向尺寸缩小量为0.7mm。这表明加工一个2020mm的型腔时，电极的对边尺寸就为18.6mm（20-20.7mm）。平动加工间隙间隙值要在相应规准之前，地址符h之后输入程序。所有的间隙在称为“平动加工”的曲线上确定，但最后一次平动的间隙值是在最终平动加工曲线上确定的（在ch14以下，也许要在最终平动加工曲线上选择多达三次的平动）。为合理选择各次间隙，需要跟随尽可能直接通向最终平动加工线上chf值的线段，如无这样的引导线，这必须作出一条平行线（参见旁边的例子）。1.14 电火花成形加工工艺 1. 1极限径向间隙= 平均径向间隙+10ra650482径向间隙，m加工规准1.6.7间隙表针对切入加工（down）和平动加工（orb），间隙表给出了不同规准下的尺寸缩小量。一般说来，这些对每种电极/工件对制定的表最适于针对所需表面粗糙度来确定电极尺寸。电火花成形加工工艺 1.15 1. 11.16 电火花成形加工工艺 1. 12、铜/钢 2.1工艺表2.3 2.2工艺建议2.5 2.3工艺曲线2.11铜/钢 2.12.2 铜/钢 2.1 工艺表电极/工件 材料对 铜/钢 xxcuac标准加工1，2，3，4工艺表： cuac.tec窄深槽加工1，2，3，4，5工艺表： lcuac.tec表面加工1，2，3，4 ，6工艺表： fcuac.tec抛光加工1，2，7工艺表： pcuac.t ec工艺建议1补偿电极膨胀和损耗2优化次参数3按电极表面积确定chf极限4电极交换规准5窄深槽加工6表面加工7抛光加工 铜/钢 2.3 2.4 铜/钢 2.2 工艺建议2.2.1 补偿电极膨胀和损耗概述在环境温度下的电极长度，mm膨胀量，mmche46/44/42 che40/38/341020304050607080901001201501800.010.020.030.040.050.060.070.080.040.170.0050.010.020.0250.030.040.0450.050.0550.060.070.090.1当要求加工高精度的型腔时（百分之一毫米数量级），有必要考虑电极损耗以及加热引起的长度伸长。通过修改程序能方便地实现补偿。热膨胀补偿在down切入式粗加工时，铜电极有着明显的膨胀，其伸长量与长度成正比，当ch22chf从20到18chf从16到14chf=120m3m6m10m测量是在工作液面高出工件10-20mm的条件下进行的，这时电极的其余部分在空气中，所以可以说这些值构成了最大膨胀量。损耗补偿当要求表面光洁度较好时（铜电极，ch22以下），电极损耗对尺寸有很大影响。考虑到这一点，程序必须修改。在右表中选定us并用来修正down另工中的l值。 铜/钢 2.5 2.2.2 优化次参数电火花加工的敏感性要求对次参数优化。这种优化特别有可能提高表面光洁度。带字母u开头的工艺文件（ucuac.tec）,允许对次参数进行修改。通常对于标准加工，可参照1.6.5节来优化切入式加工。粗加工总面积，cm2min,chfst4040st7575st100100st300300st50050024则 cht=chf+ 8到 10当chf5cm2 cht=30对3st5cm2 cht=28对st3cm2单个电极 当chf30或che32 或che-chf8光洁度要求较高（ch32）并保证型腔内的准确尺寸时，最好在精加工之前更换电极。利用右表可确定所需的电极数量和交换时刻，当需用2支电极时，有一称为cht的电极交换规准将被确定。根据这一规准，能在“中等安全粗加工”曲线上找到精加工电极的尺寸缩小量。在编程专家系统中已考虑电极交换参数。2.6 铜/钢 2.5.5 窄深槽加工切入加工（down）针对这种应用类型的工艺，要求有15mm/s的快速抬刀速度，并要在参数t为缺省值（t=2）时激活放电专家系统（pilot-expert）。平动加工在窄深槽加工的平动阶段，采用自动化策略加工而不用人工调整优化（t=1），包含在工艺表中的次参数在大多数场合均很适用。如果侧面积较大（10cm2）,可把b降到b=a-2，和sv降到30。注意：不要修改参数r和u。冲液冲液喷嘴直接对着电极的薄边用两个对置的喷嘴冲液当窄深槽宽度较小或中等时：- 冲液喷咀必须放在电极窄的一边- 如果采用2个喷咀，不要把他们面对面 安放。- 对于大深度，调整喷咀角度使其尽可能 与电极并行。当窄深槽宽度相当大时：- 冲液喷咀的安置应保证使电极宽的两侧 面上受到来自侧向最大的冲刷-采用两个喷咀，相互对置。 铜/钢 2.7 2.2.6 大端面和小深度加工辅助功能对于深度浅的加工，主要是保持好对操作人员选定的次参数的控制。为此建议采用功能auxf60，该功能取消了加工恶化时的保护选项。编程举例参数down0rbba-1对于p7a对于p7r23u3对于p74对于p72对于最后两个规准sv40对于p9）的规准。石墨的特性。 细石墨，粒度p：3mp7m 中石墨，粒度p：7mp10m3.2.2 电极交换规准石墨/钢工艺建议最小cht=30单个电极当che34或chf34或che-chf8当要求的表面粗糙度中等时（ch35），采用单个电极就可能加工好一个型腔，但当光洁度要求较高（ch10mmsvsv=50r2深度18mm3深度18mmvpuls15（pilot-expert）。编程举例：对于切入处带尖头的窄槽，建议采用右表中的参数值，进入加工时不用优化（t=1）。平动加工：orb在平动阶段，自动化策略进行不用优化（t=1）的加工。建议在初次平动加工时采用sv=50和b=a。对于以后各次的平动加工，包含在工艺表中的次参数在大多数场合都适用。如果侧面积很大（10cm2），可把b降到b=a-2和sv降到30。3.6 石墨/钢 1. 1注意：不要修改参数r和u。冲液大深度冲液喷嘴对置冲液当需要冲液时，建议如下两种喷咀调整方法：情况1：中小宽度的窄槽冲液喷咀必须安放在窄槽窄的一面，如采用两个喷咀，不要把它们面对面安放。对于大深度，调整喷咀的角度使其尽可能与电极并行。情况2：大宽度窄槽对于很宽的肋片，冲液喷咀的安置应使宽的两侧面上受到来自侧向的最大程度的冲刷；两个喷咀可以对置安放。 石墨/钢 3.7 1. 13.8 石墨/钢 3.3 工艺曲线 石墨/钢 石墨/钢 3.9 1. 13.10 石墨/钢 石墨/钢 3.11石墨/钢3.12 石墨/钢石墨/钢 石墨/钢 3.13 1. 13.14 石墨/钢4、铜钨合金/钢 4.1工艺表4.3 4.2工艺曲线4.5铜钨合金/钢 4.1 1. 1 4.2 铜钨合金/钢4.1 工艺表材料对 电极/工件铜钨合金/钢铜钨合金/硬质合金工艺表cuwac.teccuwcw.tec应用类型标准加工微精加工端面加工工艺建议标准应用铜钨合金/钢 4.3 1. 14.4 铜钨合金/钢 4.2 工艺曲线 铜钨合金/钢 铜钨合金/钢 4.54.6 铜钨合金/钢 铜钨合金/钢 4.7铜钨合金/钢4.8 铜钨合金/钢铜钨合金/钢 铜钨合金/钢 4.9 1. 14.8 铜钨合金/钢 铜钨合金/钢 4.95.0 铜钨合金/钢5、铜钨合金/硬质合金 5.1工艺表5.3 5.2工艺建议5.5 5.3工艺曲线5.11 铜钨合金/硬质合金 5.15.2 铜钨合金/硬质合金 4.9 1. 15.1 工艺表材料对 电极/工件铜钨合金/钢铜钨合金/硬质合金工艺表cuwac.tecmcuwac.teccuwcw.tec应用类型标准加工微精加工端面加工工艺建议标准应用 铜钨合金/硬质合金 5.35.4 铜钨合金/硬质合金5.2 工艺建议5.2.1 标准应用ch编程的加工时间（分加工的一般意见良好的冷却（冲液或抽液）可提高加工性能。电极损耗相当大，建议至少采用三根电极来达到所要求的加工精度。当进行第一次粗加工时，建议你采用大于理论尺寸的编程深度来补偿电极损耗。例如，对于无锥度的圆柱孔，编程深度可增加13%作为电极补偿。对于最后的精加工，可采用加工时间编程的方法（参见右表中的例子）。脉冲电源规准如果采用侧向冲液，对参数b和sv必须特别谨慎。对于精加工，加工时要采用短的脉冲宽度。例如：p9a3- p9a2- p8a3- p8a2- p7a2- p7a1编程例1：标准加工电极： 铜钨合金25%cu75%w工件： 硬质合金型号 isok40电极数： 4采取标准加工策略的程序举例： 程序 注电极i（粗加工1）损耗补偿：13%dlwn - 径向尺寸缩小量曲线orb - 平动曲线 铜钨合金/硬质合金 5.5电极2（粗加工2）down - 平动曲线orb - 平动曲线电极3（半精加工）down - 平动曲线与粗加工程序的工作速率交迭orb - 平动曲线电极4（精加工）down - 平动曲线与半粗加工程序的工作速率交迭orb - 平动曲线加工时间编程p5.6 铜钨合金/硬质合金径向尺寸缩小量（down）平动加工（orb） 铜钨合金/硬质合金 端面加工编程例2：端面加工（冲压模）电极： 铜钨合金25%cu75%w工件： 硬质金型号 isok40电极数： 3采取端面加工（凸模）策略的程序举例：程序 注：电极1（粗加工）电极2（半精加工）与粗加工程序工作速率 交迭的策略电极3（精加工）与半精加工工作速率交迭的策略最后的精加工采用加工时间编程p5.8 铜钨合金/硬质合金径向尺寸缩小量的选择 端面加工（冲压模）尺寸缩小量或“h”（m） 铜钨合金/硬质合金 5.95.10 铜钨合金/硬质合金 5.3 工艺曲线 铜钨合金/硬质合金 铜钨合金/硬质合金 5.115.12 铜钨合金/硬质合金铜钨合金/硬质合金抽液 铜钨合金/硬质合金 5.13铜钨合金/硬质合金抽液5.14 铜钨合金/硬质合金铜钨合金/硬质合金 铜钨合金/硬质合金 5.15铜钨合金/硬质合金5.16 铜钨合金/硬质合金6、铜/铜铜/铜 6.1文件ucucu.tec6.2 铜/铜 铜/铜工艺建议铜/铜加工的目的在于制作或修整电极脉冲电源规准次参数 t1，tbta sv30/50电流密度=68a/cm2工作液特性粘度 5.5-7cst闪点 115开发本工艺时采用的工作液：flux elf2.铜/铜 6.36.4 铜/铜 1、定制循环 应用 应 用 第1章定制循环 定 义1.3 定制循环的使用方法1.4 定制循环 1.11.2 定制循环 定义定制循环是借助于变量表的一系列参数化的控制程序。这些程序使用普通的控制功能，并当需要计算时就利用proform子程序。定制循环的目的是什么？定制循环可“填充”不足的测量循环，以及创建专门的测量循环或针对保证优化生产工序的任何类型的循环。使用基本程序为了减少出错风险，建议仔细遵循推荐的