模具零件电火花加工

1、成都电子机械高等专科学校 教案 课程名称 模具制造工艺及实训 任课教师 谢建 任课系 机械工程系 教研室 模具专业教研室 教学课题 第 4 章 模具零件电火花加工 4.1 电火花加工原理 4.2 电火花成型加工（ 1） 教学目的 与要求 、了解电火花加工原理及特点； 、了解电火花加工时影响工件表面质量的主要 因素； 、掌握常用电极材料的特点； 、掌握成型电极尺寸的确定； 教学 重点 成型电极尺寸的确定；影响电火花加工零件表面 质量的主要因素 难点 电火花加工的微观过程和电火花成型加工中的 参数控制 主要教学 方法和手段 讲授、讨论 教具 多媒体 课后作业 思考题与习题 1、简述数控电火花成型加

2、工的基本原理。 2、电火花成型加工的主要工艺参数有哪些? 3、什么是电火花加工过程中的极性效应?加 工时如何正确选择加工极性 ? 4、在电火花加工中怎样协调生产率和加工表 面粗糙度之间相互矛盾的关系 ? 第 4 章 模具零件电火花加工 电火花加工是在加工过程中，利用两极（工具电极和工件电极）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，以使零件的尺寸、 形状和表 面质量达到预定要求的加工方法。 电火花加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是两极的蚀除量不同，这种现象称 为极性效应 。工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。 电火花放电加工按工具电

3、极和工件的相互运动关系的不同，可以分为电火花穿孔成形 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。其 中，电火花穿孔成形加工和电火花线切割在模具加工中应用最广泛。 4.1 电火花加工的基础知识 4.1.1 电火花加工的基本原理及必要条件 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。 2）火花放电必须在一定绝缘性能的介质中进行。 3）放电点局部区域的功率密度足够高。放电所产生的热量就足以使电极表面的局部金 属瞬时熔化甚至汽化。 4）火花放电是瞬时的脉冲性放电。 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，使极间介质充分 消电离，恢复介

4、电性能， 以保证每次脉冲放电不在同一点进行，避免发生局部烧伤现象，使 重复性脉冲放电顺利进行 4.1.2 电火花加工的特点 、电火花加工中， 加工材料的去除是靠放电时的热作用实现的， 材料的可加工性主要 取决于材料的导电特性及其热学特性，如熔点、沸点（汽化点 ）、比热容、热导率、 电阻率等， 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。 、放电加工中，加工工具电极和工件不直接接触， 没有机械加工中的切削力，因此适 宜加工低刚度工件及微细加工。 由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上， 因此特别 适用于复杂表面形状的加工。 、加工范围可小至几微米的小轴、孔、缝

5、，大到几米的超大型模具和零件。 、电火花加工的局限性在于： 用于导电材料的加工；一般加工速度较慢； 存在电极损 耗。 4.1.3 电火花加工的微观过程 1. 极间介质的击穿与放电 图 4.1.4 矩形波脉冲放电时的电压（ u）和电流 （ i） 波形 2. 能量的转换、分布与传递 3. 电极材料的抛出 4. 极间介质的消电离 4.1.4 电火花加工常用术语和符号 1）工具电极 2）放电间隙 3）脉冲电源 4）伺服进给系统 5）工作液介质 6）电蚀产物 7）电规准电参数 8）脉冲宽度 ti（ s） 9）脉冲间隔 to（ s） 10）放电时间（电流脉宽） te（ s） 11）击穿延时 td（s） 1

6、2）脉冲周期 tp（ s） 13）开路电压（空载电压）或峰值电压ui（ V ） 14）加工电流 I（ A ） 15）峰值电流 ie（A） 16）正、负极性加工 17）放电状态 18）加工速度 V w（ mm3/min ）或 V m （g/min） 19）损耗速度 V E（ mm3/min 或 g/min ） 4.2 电火花成形加工 4.2.1 电火花成形加工机床 图 4.2.1 所示的电火花成形加工机床通常包括： 床身、立柱、工作台及主轴头等主机 部分；液压泵 （油泵 ）、过滤器、各种控制阀、管道等工作液循环过滤系统；脉冲电源、伺服 进给（自动进给调节）系统和其他电气系统等电源箱部分 。 4.

7、2.2 电火花成形加工的控制参数和主要影响因素 、影响工件的加工速度、工具电极的损耗速度的主要因素 （1）极性效应的影响 在用短脉冲加工时，正极材料的蚀除速度大于负极材料的蚀除速度，这时工件应接正 极；当采用长脉冲加工时， 质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速， 到达并轰击负极表 面，由于正离子的质量大，对负极表面的轰击破坏作用强， 故采用长脉冲时负极的蚀除速 度要比正极大，工件应接负极。 （ 2）工具电极材料的影响 铜钨、银钨合金等复合材料，熔点高，并且导热性好，因而电极损耗小，但也由于成本 高且机械加工比较困难， 一般只在少数的超精密电火花加工中采用。 故常用的是纯铜和石墨， 这两种材料

8、在宽脉冲粗加工时都能实现低损耗。 铜的熔点虽然低， 但其导热性好， 会使电极表面保持较低温度从而减少损耗。 纯铜不易 4 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；用过的电极经锻造后还 可加工为其他形状的电极，材料利用率高。但纯铜的机械加工性能不如石墨好。 石墨电极的优点是：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， 因此目前已广泛用做型 腔粗加工的电极。缺点是石墨电极容易产生电弧烧伤现象。 （ 3）

9、电参数的影响 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。 3.影响工件加工精度的主要因素 （1）放电间隙的大小 （ 2）工具电极的损耗 4.影响工件表面质量的主要因素 （1）表面粗糙度 对表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量。 （ 2）表面力学性能 电火花表面由于瞬间的先热胀后冷缩， 因此加工后的 表面存在残余拉应力 ，使抗疲劳 强度减弱， 比机械加工表面低了许多。 采用回火热处理来降低残余拉应力， 或进行喷丸处理 把残余拉应力转化为压应力，能够提高其耐疲劳性能。 4.2.3 电火花成形加工工具电极的设计与制造 1. 对电极的技术

10、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。 2、电极材料 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。这些材料 的性能见表 4.2.2 所示。 3、电极的结构形式 常用的电极结构有下列几种形式： （ 1）整体

11、电极 （ 2）组合电极 1）分解式电极 2）镶拼式电极 4、电极尺寸的确定 （1）电极横截面尺寸的确定 1）按凹模尺寸和公差确定电极横截面尺寸如图 4.2.9 所示为凹模型孔不同部位的尺寸 公差标注。其相应部位电极横截面尺寸的计算公式如下： a (A 2S ) 0 b (B 2S)0 cC r1 (R1 S )0 2）按凸模尺寸和公差确定电极横截面尺寸 于凹模、凸模配合间隙的不同又存在三种情况： 凸模、凹模单边配合间隙等于放电间隙（ 完全相同，电极公差取凸模公差的1/22/3。 凸模、凹模单边配合间隙小于放电间隙（ 一个值（ S Z/2），电极横截面尺寸计算公式如下： 图 4.2.10 所示为

12、凸模尺寸及公差标注， 由 Z/2 S）：电极横截面尺寸和凸模截面尺寸 Z/2 S），电极应按凸模四周每边均匀放大一个 值（ Z/2S），电极横截面尺寸计算公式如下： a A 2（Z /2 S）0 b B 2（Z /2 S）0 cC r1 R1 （Z /2 S）0 r2 R2 （Z /2 S）0 以上式中： S单面放电间隙； Z/2 凸模、凹模单边间隙； 1/2 2/3，并按 “入体原则” 标注。 电极制造公差，通常取模具公差的 （2）电极长度的确定 在电极长度确定方面， 穿孔加工与型腔加工是不同的， 穿孔加工只计算电极长度， 而型 腔加工还须考虑各纵截面的形状和尺寸。 1）穿孔加工电极长度的确

13、定 图 4.2.11 所示为穿孔加工用电极长度。电极长度按下式 计算： L L1 L2 t 1.3 1.8 T1 1.6 2.0 TT2 2） 型腔加工电极纵截面尺寸的确定 底部的形状和尺寸并考虑放电间隙而确定。 也有所不同。图 4.2.12 所示为加工型腔时， 型腔加工电极纵截面的形状和尺寸，应根据型腔 对型腔底部不同部位的尺寸， 其电极的尺寸计算 电极纵截面尺寸，尺寸的计算如下： H H R1 R1 S R2 R2 S B B 2S tan (90 )/2 教学课题 4.2 电火花成型加工 （2） 教学目的 与要求 了解各种材料电极的制造工艺；掌握常用材料电极的制造工艺 教学 重点 电极的

14、找正；型腔模具的电火花加工工艺 难点 电极的制造；电极的装夹和找正； 主要教学 方法和手段 讲授、讨论 教具 多媒体 课后作业 思考题与习题 1、 电火花加工型腔与其它型腔加工的方法相比有何特点? 2、 教材 P.166第 19 题 5、电极的制造 （ 1）机械加工方法 机械加工电极除采用一般的加工方法外，已广泛采用成形磨削。 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 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 4.2.13 所示。 但对 于截面积较小的工件则不易粘牢， 为防止

15、在磨削过程中发生电极或凸模脱落， 可采用锡焊或 机械方法使电极与凸模连接在一起。 当电极材料为钢时， 可把凸模加长些， 将其作电极。即 把电极和凸模做成一个整体。 电极与凸模联合成形磨削，其共同截面的公称尺寸应直接按凸模的公称尺寸进行磨削， 公差取凸模公差的 1/2 1/3。 当凸、 凹模的配合间隙等于放电间隙时， 正好适用磨削后电极的轮廓尺寸与凸模完全相 同的情况。 当凸、 凹模的配合间隙小于放电间隙时， 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。 腐蚀的方法为： 将干净的电极垂直浸入腐蚀剂中， 根据其腐蚀速度的大小， 每隔一定的时间后取出， 测量其尺

16、寸是否符合要求， 若尺寸仍偏大 时应继续侵入，直到适合为止。 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。 （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0.2 0.4mm 的精加工 余量

17、。形状复杂的可适当加大，但不超过0.8mm。 5）钳工：钻、攻电极装夹螺孔。 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。 （ 4）由线切割加工电极 除用机械方法制造电极以外，在比较特殊需要的场合下也可用线切割加工电极。 （5）石墨电极的加工 石墨电极是电火花型腔加工中最常用的电极之一。 石墨电极的制作一般是采用传统的机 械加工，

18、即车、铣、刨、磨、手工修磨，样板检验等方法。 4.2.4 电火花成形时电极与工件的装夹与定位 1. 电极装夹夹具 在电火花加工之前， 电极必须安装在电加工机床主轴头上， 并使电极轴线平行于主轴头的轴线，必要时还应使电极的横剖面基准与机床的纵横滑板平行。为保证电极装夹的要求， 必然要使用电极装夹夹具。因此，电极装夹夹具是电火花加工中必不可少的工装之一。 （1）整体式电极装夹夹具 （2）镶拼式电极装夹夹具 （3）多电极装夹夹具 （ 4）电极装夹的调节装置 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

19、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。 5）高精度电极夹具 a）用精密角尺校正电极垂直度 b）用千分表校正电极垂直度 c）型腔加工用电极校正 图 4.2.25 电极垂直度的校正 1-电极； 2-精密角尺 ；3-凹模； 4-工作台 2. 电极与工件间的定位方法 在电火花加工中的定位， 是指将已安装完成的电极 对准 工件的加工位置， 以保证加工型 孔或型腔在凹模上的位置精度。 在定位过程中需要一些专门的定位装置， 下面介绍常用的定 位装置的形式和使用方法。 1）量块角尺法（图 4.2.26） 先在凹模 X 和 Y 方向的外侧表面上磨出两个定位基准面，并根据加工要求计算出电极 至

20、两基准面之间的距离 吻合，然后在角尺与电极之间垫入尺寸分别为 程度适宜， 便可使工件正确定位并加以紧固。 模基准互相平行的单型孔或多型孔的定位。 x、y。电极装夹后下降至接近凹模，用精密角尺与凹模定位基准面 x和 y的量块，调整凹模的位置使块规的松紧 这种方法操作简单省时， 适用于电极基准与凹 图 4.2.26 量块角尺法 1-凹模； 2-电极； 3-量块； 4-角尺 图 4.2.27 测定器法 1-凹模； 2-电极； 3- 量块； 4 测定器； 5-千分表 （2）测定器法（图 4.2.27 ） 测定器中两个基准平面间的尺寸 z 是固定的， 它可配合量块和千分表进行定位。 在凹模 外侧磨出基准

21、面， 并根据加工要求计算出电极至基准面之间的距离x ，在测定器内垫入量块， 尺寸为 H=z x，然后靠上千分表使表头接触量块，并记下读数。 定位时， 将千分表靠在凹模基准面上， 表头接触电极， 移动凹模使千分表指示为原读数 这时定位尺寸即为 x，即可紧固工件。此方法也应在相互垂直的两个方向上进行定位。 （3）角尺千分表法 用角尺和千分表定位的方法如图 4.2.28 所示。先在凹模外侧磨出两个相互垂直的基准 面，将两个基准面调整与机床纵横拖板平行， 并将凹模固紧在机床工作台上。 同时根据加工 要求，计算出电极至凹模基面之间的距离x 和 y。 1-千分表； 2-角尺； 3-工作台； 4-凹模； 5

22、-电极 将两只千分表装在精密角尺上，借助另一个精密角尺调整两只千分表的读数均在“0” 位（见图 4.2.28a），然后用下面的千分表靠上已装夹的凹模基准面，调整角尺的位置使千分 表读数为“ 0”（图 4.2.28b）。移动工作台，使电极的基准面（电极基准面已调整与机床纵横 拖板平行） 与上面的千分表相靠并使其读数为 “ 0”，此时电极与凹模的基准面处于同一垂直 平面（见图 4.2.28c ）。最后移动工作台使电极至凹模之间的相对位置为x，即实现定位（见 图 4.2.28d ）。在 Y 方向上定位的方法与此相同。 （4）同心环（轮毂）定位法 （ 5）套板、定位销法 （ 6）角尺测十字线的定位方法

23、（图4.2.30） 该方法分别在电极固定板和凹模板的上面和两个侧面同时划出中心十字线， 用刀口角尺 在两个垂直方向上进行测量， 注意角尺的垂直度。 调整凹模的位置使电极固定板和凹模板上 的十字线重合，即可实现定位。这种方法简便易行，适用于定位精度要求不高的型腔加工。 4.2.5 电火花成形加工的工艺过程及实例 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 型腔模电火花加工方法主要有： 单工具电极直接成形法、 单电极平动法、 多电极更换法 和分解电极加工法等。 （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

24、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。 10 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。（ 3） 型腔电火花加工工艺实例 实例一：表 4.2.4 为洗衣机调节螺母注塑模型腔电火花加工工艺实例。 （教材 P.142） 实例二：表 4.2.5 塑料叶轮注射模型腔电火花加工工艺实例（教材P.143） 教学课题 4.3 数控电火花线切割加工 教学目的 与

25、要求 、了解线切割加工原理、特点和应用范围； 、了解电火花加工机床的结构组成； 、了解数控电火花线切割加工的控制原理； 、掌握 3B 程序的编制 教学 重点 3B 程序的编制和穿丝孔位置的确定 难点 根据凸、凹模轮廓编制 3B 程序；工件的装夹；电火花加工后工件出现 变形的解决方法 主要教学 方法和手段 讲授、讨论 教具 多媒体 课后作业 思考题与习题 、简述数控线切割机床的加工原理。 、电火花线切割加工的主要特点是什么 ? 4.3 数控电火花线切割加工 电火花线切割加工（ Wire Cut EDM ，简称 WEDM ）是在电火花加工基础上，于 20世纪 50 年代末在前苏联发展起来的一种新的

26、工艺形式，是用线状电极（钼丝或铜丝）靠火花放 电对工件进行切割，故称为电火花线切割，有时简称线切割。 11 4.3.1 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 电火花线切割加工的基本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。 根据电极丝的运行速度， 电火花线切割机床分为两大类： 一 类为高速走丝电火花线切割机床，另一类为低速走丝（或称慢走丝）电火花线切割机床 （ WEDM-LS ），电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，这是国外生产和使用 的主要机种。 图 4.3.1a、 b 为高速走丝电火花线切割工艺及装置的示意图。

27、利用细钼丝4 作工具电极 进行切割， 贮丝筒 7使钼丝作正反向交替移动， 加工能源由脉冲电源 3供给。 在电极丝和工 件之间浇注工作液介质， 工作台在水平面两个坐标方向各自按预定的控制程序， 根据火花间 隙状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线轨迹，把工件切割成形。 2. 线切割加工的特点 电火花线切割加工过程的工艺和机理，与电火花成形加工既有共性，又有特性。 （ 1）电火花线切割加工与电火花成形加工的共性 线切割加工的电压、 电流波形与电火花加工的基本相似。 单个脉冲也有多种形式的放电 状态，如开路、正常火花放电、短路等。 线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也

28、与电 火花成形加工的基本相似，可以加工一切导电材料。 （2）线切割加工与电火花成形加工的不同特点 由于电极工具是直径较小的细丝，故脉冲宽度、平均电流等不能太大，加工工艺参数 的范围较小，属中、精正极性电火花加工，工件常接脉冲电源正极。 采用水或水基工作液，不会引燃起火，容易实现安全无人运转。但由于工作液的电阻 率远比煤油小，因而在开路状态下，仍有明显的电解电流。 用简单丝状工具电极，省掉了成形的工具电极，大大降低了成形工具电极的设计和制 造费用，靠数控技术实现复杂的切割轨迹，缩短了生产准备时间，加工周期短。 由于电极丝比较细，可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。由于切缝很窄， 可对工件材

29、料可进行“套料”加工，实际金属去除量很少，材料的利用率很高，这对加工、 节约贵重金属有重要意义。 由于采用移动的长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的 影响比较小， 特别在低速走丝线切割加工时， 电极丝一次性使用， 电极丝损耗对加工精度的 影响更小。 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）加工试制新产品的零件 4.3.2 电火花线切割加工机床 电火花线切割加工设备主要由机床机械部分、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统 和机床附件等几部分组成。图 4.3.2与图 4.3.3 别为高速和低速走丝线切割加工设备组成图。 12本书以

30、讲述高速走丝线切割为主。 1.机床机械部分 机床机械部分由床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等几部分 组成。 4.3.3 数控电火花线切割控制系统及编程方法 、轨迹控制原理 采用 逐点比较法 时，X 或 Y 每进给一步，每次插补的过程都要进行以下四个工作节拍 （图 4.3.7）： 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。一般 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。 2）拖板进给 根据 F 值控制坐标工作台沿 +X 或-X 向

31、； +Y 或-Y 向进给。加工点向规 定的轨迹靠拢，缩小偏差。 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 偏差，作为下一步判别走向的依据。 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。若到达终点、则停止 插补和进给，结束该段程序，进入下一新程序段； 否则再回到第一拍。 如此不断地重复上述 循环过程，就能加工出所要求的轨迹和轮廓形状。 3. 数控电火花线切割编程方法 （ 1） 3B 格式程序编制 1）平面坐标系和坐标值 x、y 的确定 平面坐标系是这样规定的：面对机床工作台， 3B 程序格式如表 4.3.1 所示。 表 4.3.1 3B 程序格式

32、 N B x B y B J G z 序号 分隔符 X 轴坐标值 分隔符 y 轴坐标值 分隔符 计数长度 计数方向 加工指令 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，均取绝对值， 单位为 m。 2）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来确定。 具体确定的原则如下： 加工直线时，计数方向取与直线终点投影较长的

33、那个坐标轴。 例如，在图 4.3.8 中，加 工直线 OA ，计数方向取 X 轴，记作 GX；加工 OB，计数方向取 Y 轴，记作 GY；加工 OC， 计数方向取 X 轴、 Y 轴均可，记作 GX 或 GY。 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） 。例如在图 4.3.9 中，加工圆弧 AB ，计 数方向应取 X 轴，记作 GX，加工 MN ，计数方向应取 Y 轴，记作 GY；加工 PQ，计数方向 取X 轴、 Y轴均可，记作 GX或GY。 13 图 4.3.8 直线计数方向确定 图 4.3.9 圆弧计数

34、方向确定 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。注意圆弧可能跨几个象限，要正确 求出所有在计数方向上的投影总和，如图 4.3.10 所示。 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，如图 4.3.11。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） NR 1NR 4， 如图 4.3.12。 a）取 GX 为计数方向，计数长度为 J=JX1+JX2 b）取 GY 为计数方向，计数长度为 J=JY1+JY2+JY3 图 4.3.10 计数长

35、度计算 图 4.3.11 直线加工指令 图 4.3.12 圆弧的加工指令 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； 加工凹模型孔时， 电极丝中心轨迹应在所加工图形的内侧。 所加工工件图形与电极丝中心轨迹间的距离， 在圆 弧的半径方向、在线段的垂直方向都应考虑一个偏移距离 f 。偏移距离有正偏移和负偏移。 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） ，

36、这时凸模尺寸由孔的尺寸确定。若凸模和 凹模基本尺寸相同，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定，若凹模和 凸模基本尺寸相同，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。 14 教学课题 4.3 数控电火花线切割加工（ 2） 教学目的 与要求 掌握 3B 程序的编制 教学 重点 3B 程序的编制和穿丝孔位置的确定 难点 根据凸、凹模轮廓编制 3B 程序；工件的装夹；电火花加工后工件出现 变形的解决方法 主要教学 方法和手段 讲解例题 教具 多媒体 课后作业

37、 思考题与习题 3、教材 P.166第21 题 例题一： 如图所示的冷冲模的凹模型孔，采用数控线切割作精加工， 请编制切割型孔的 3B 程序。切割顺序为： A BCDEFGHA， （不考虑钼丝半径和放电间隙的补偿量） 型孔部分交点的通一坐标如下： G（-50，9.789）、 E（ -14.362 ， 16）、 D （ 3.420 ，9.397）（假设钼丝偏移量 f=0） 15 4.3.4 数控线切割加工工艺及常用夹具、工件的正确装夹方法 （）常用夹具及工件的正确装夹方法 1）线切割常用的夹具工件装夹的形式对加工精度有直接影响。 电火花线切割加工机 床的夹具比较简单， 一般是在通用夹具上采用压板

38、、 螺栓固定 （双丝压板） 工件，如图 4.3.24 所示。 2 ）工件装夹时一般要求 工件的基准面应清洁无毛刺。 经热处理的工件， 在穿丝孔内及扩孔的台阶处， 要清除 热处理残余物及氧化皮。 夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺栓时用力要均匀。 工件装夹的位置应有利于工件找正， 并应与机床行程相适应， 工作台移动时工件不得 与 Z 轴相碰。 对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。 大批零件加工时最好采用专用夹具，以提高生产效率。 细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。 3）工件的正确装夹方法 ）工件的找正 4） 工件的装夹位置及防止工件变形开裂的方法 有

39、些工件切割后， 尺寸总是出现明显偏差， 检查机床精度、 数控加工的硬件和程序都正 常，最后才发现是变形引起的。常见切割工件的变形如图4.3.27 所示。 16 切缝闭合变形 由于从坯料外直接切入切割凸模时，因材料应力不平衡产生变形，如张口或闭口变形， 以致影响工件加工精度。 消除这种变形的方法是： 在切割凸模时， 应在坯料上钻出切割凸模 外形起点的穿丝孔。 切缝张开变形 有时不便于钻凸模外形起点穿丝孔， 可以改变切割路线及夹压位置， 就可减小或避免变 形对切割工件尺寸精度的影响。如图中的凸模，若把切割路线改为AKJ I，按逆时针 方向由 B A ，由于夹压工件的位置在最后一条程序处，所以在切割过程中产生的变形不至 于影响凸模的尺寸精度。 未淬火件张口变形。如图 4.3.27c 所示为未经淬火的工件，切割后在开口处张开，使 开口尺寸增大。 解决办法： 用多次切割，第一次切割放一定余量，以便材料应力变形释放，再精加工切 割。或采用分段切割。 淬火工件切割后开口变小。如图 4.3.27d 所示为切割经过淬火的材料，切割后开口部 位的尺寸变小。 解决办法：用多次切割，第一次切割放一定余量，以便材料应力变形释放，再精加工。 或采用分段切割。 尖角处开裂。 如图 4.3.27e 所示为较大的凹模， 因内腔尖角处没有较大的工艺圆角 R