电火花加工概述型孔电极设计

1、 特种加工项目之电火花加工：特种加工项目之电火花加工：电火花加工原理、型孔电极设计电火花加工原理、型孔电极设计教学目的要求教学目的要求: 了解了解电火花加工原理、特点、应用范围和机床组电火花加工原理、特点、应用范围和机床组成；掌握型孔电极的设计方法成；掌握型孔电极的设计方法主要教学内容：主要教学内容： 一、一、电火花加工原理、特点电火花加工原理、特点 二、二、型孔电极的设计型孔电极的设计教学重点、难点：教学重点、难点： 型孔电极的设计型孔电极的设计 一次脉冲放电过程一次脉冲放电过程一、加工原理一、加工原理模块一模块一 电火花加工电火花加工原理、特点原理、特点电火花加工系统电火花加工系统 1工件

2、；工件； 2脉冲电源；脉冲电源； 3自动进给调节装置；自动进给调节装置； 4工具电极；工具电极； 5工作液；工作液； 6过滤器；过滤器； 7工作液泵工作液泵 绝缘的液体介质绝缘的液体介质+ +工具和工件电极脉冲放电工具和工件电极脉冲放电电腐蚀电腐蚀加工工件加工工件1 1、极间介质电离、击穿及放电通道的形成、极间介质电离、击穿及放电通道的形成2 2、介质热分解、电极（工件）材料熔化、汽化热膨胀、介质热分解、电极（工件）材料熔化、汽化热膨胀3 3、电极（工件）材料抛出、电极（工件）材料抛出4 4、极间介质消电离、极间介质消电离二、一次放电过程二、一次放电过程（a）电离）电离 （b）放电与热膨胀）放

3、电与热膨胀 （c）抛出电蚀物）抛出电蚀物 （d）消电离）消电离图图3-3 一次脉冲放电过程一次脉冲放电过程1阳极；阳极；2阳极气化、熔化区；阳极气化、熔化区；3放电通道熔化的金属微粒；放电通道熔化的金属微粒；4热膨胀；热膨胀；5阴极气化、熔化区；阴极气化、熔化区；6阴极；阴极；7凸起；凸起；8凝固的金属微粒；凝固的金属微粒；9工作介质；工作介质；10凹坑凹坑 三、三、电火花加工的特点电火花加工的特点1、优点、优点:1 1）不受材料硬度的限制，便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材）不受材料硬度的限制，便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料。料。2 2）电极和工件之间作用力小，便于加工小孔

4、、深孔、窄缝零件。）电极和工件之间作用力小，便于加工小孔、深孔、窄缝零件。3 3）电极材料不必比工件材料硬。）电极材料不必比工件材料硬。4 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。5 5）比较容易选择和变更加工条件：在同一台机床上可连续进行粗、精加）比较容易选择和变更加工条件：在同一台机床上可连续进行粗、精加工工。 2、缺点：、缺点：1 1）必须制作工具电极）必须制作工具电极2 2）加工部分形成残留变质层）加工部分形成残留变质层3 3）放电间隙使加工误差增大）放电间隙使加工误差增大 4 4）加工精度受到电极损耗的影响

5、）加工精度受到电极损耗的影响广泛应用于广泛应用于凹模型孔、型腔凹模型孔、型腔加工加工四、四、电火花加工机床电火花加工机床组成组成1 1、脉冲电源、脉冲电源 单向、直流单向、直流脉冲电源脉冲电源2 2、机床主体、机床主体 床身、立柱、主轴头、工作台等床身、立柱、主轴头、工作台等3 3、自动进给调节系统、自动进给调节系统 使电极、工件间保持放电间隙使电极、工件间保持放电间隙0.01-0.50.01-0.54 4、工作液循环过滤系统、工作液循环过滤系统 排出电蚀产物、排出电蚀产物、工作液清洁工作液清洁电火花加工机床电火花加工机床1床身床身 2液压油箱液压油箱 3工作液槽工作液槽 4主轴头主轴头 5立

6、柱立柱 6工作液过滤箱工作液过滤箱 7电源箱电源箱模块二、型孔电极的设计模块二、型孔电极的设计刃口斜度刃口斜度一、电火花穿孔加工方法一、电火花穿孔加工方法1、原理、原理l2=l1+2l2=l1+2单面放电间隙（与电参数和机床精度有关）单面放电间隙（与电参数和机床精度有关）电极损耗和二次放电引起加工斜度电极损耗和二次放电引起加工斜度 （1 1）直接加工法）直接加工法 加长的凸模作电极（适用于复杂或多加长的凸模作电极（适用于复杂或多型孔凹模，如：型孔凹模，如：电机转子硅钢片冲模电机转子硅钢片冲模） （2 2）混合法混合法 将凸模的加长部分选用与凸模不同的将凸模的加长部分选用与凸模不同的好电极材料，

7、与凸模一起加工，以粘接或好电极材料，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。钎焊部分作穿孔电极的工作部分。 2 2、保证冲裁模双边间隙、保证冲裁模双边间隙z z的加工方法的加工方法 （3 3）修配凸模法（或间接加工法）修配凸模法（或间接加工法） 凸模和工具电极分别制造，在凸模上留一定的修配余量，按凸模和工具电极分别制造，在凸模上留一定的修配余量，按电火花加工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模的电火花加工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模的配合间隙。（配合间隙。（适用于形状简单冲模适用于形状简单冲模） （4 4）二次电极法）二次电极法 利用一次电极制造出二次电极，利

8、用一次电极制造出二次电极，再分别用一次和二次电极加工出凹模再分别用一次和二次电极加工出凹模和凸模，并保证凸、凹模配合间隙。和凸模，并保证凸、凹模配合间隙。 （5 5）阶梯电极加工法）阶梯电极加工法 无预孔或加工余量较大；小间隙或无无预孔或加工余量较大；小间隙或无间隙冲模间隙冲模 精密冲模如硬质合金，无成型磨情况下精密冲模如硬质合金，无成型磨情况下z/2=1+3-2z/2=1+3-2二、电极材料和结构形式二、电极材料和结构形式1、常用材料的种类和性能、常用材料的种类和性能电极材料电极材料电火花加工性能电火花加工性能机械磨削加机械磨削加工性能工性能说说明明加工稳定性加工稳定性电极损耗电极损耗紫铜紫

9、铜好好较小较小较差较差常用的电极材料，磨削困难常用的电极材料，磨削困难石墨石墨较好较好较小较小较好较好常用的电极材料，但机械强度差，易崩角常用的电极材料，但机械强度差，易崩角铸铁铸铁一般一般中等中等好好常用的电极材料常用的电极材料钢钢较差较差中等中等好好常用的电极材料，选择电规准时应注意其常用的电极材料，选择电规准时应注意其加工稳定性加工稳定性黄铜黄铜好好大大较好较好电极损耗太大电极损耗太大铜钨合金铜钨合金好好小小较好较好价格贵，多用于深孔、直壁孔、硬质合金价格贵，多用于深孔、直壁孔、硬质合金的穿孔的穿孔银钨合金银钨合金好好小小较好较好价格昂贵，多用于精密冲模或有特殊要求价格昂贵，多用于精密冲

10、模或有特殊要求的加工的加工2 2、电极结构、电极结构（1）整体式）整体式（2）组合式）组合式（3）镶拼式）镶拼式三、电极的设计三、电极的设计 1 1、技术要求、技术要求1）电极的几何形状要和模具型孔或型腔的）电极的几何形状要和模具型孔或型腔的几何形状完全几何形状完全相同相同，其尺寸大小根据模具型孔或型腔的尺寸及公差、放电间，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、凸模和凹模配合间隙来决定。隙的大小、凸模和凹模配合间隙来决定。2）电极的尺寸精度应比凹模高一级，一般电极的尺寸精）电极的尺寸精度应比凹模高一级，一般电极的尺寸精度不低于度不低于it7。公差一般取型孔公差的公差一般取型

11、孔公差的1/21/3，按入体原则标，按入体原则标注。注。3）电极的表面粗糙度）电极的表面粗糙度ra应在应在0.631.25m以上（以上（一般取一般取型孔型孔ra值值），如果采用铸铁或铸铜时，表面不能有砂眼。），如果采用铸铁或铸铜时，表面不能有砂眼。4）各表面的）各表面的平行度平行度，在，在100mm长度内不能大于长度内不能大于0.010.02mm。5）电极加工成形后变形小，具有）电极加工成形后变形小，具有一定强度一定强度。2 2、电极尺寸、电极尺寸(1)(1)横截面尺寸设计横截面尺寸设计 1)1)以凹模为基准以凹模为基准 a a，b b，c c，r1r1，r2r2均为凹模尺寸均为凹模尺寸 a=

12、a-2a=a-2b=b+2 b=b+2 c=cc=cr1=r1+r1=r1+r2=r2-r2=r2-2)2)以凸模为基准以凸模为基准 按凸模均匀增大的电极图按凸模均匀增大的电极图 按凸模均匀减小的电极图按凸模均匀减小的电极图z=2 z=2 电极与凸模尺寸相同电极与凸模尺寸相同z2z2 z2 电极比凸模尺寸均匀增大电极比凸模尺寸均匀增大 ( (z/2-z/2-) ) 电镀电极电镀电极 (2)(2)长度尺寸设计长度尺寸设计 l=kh+h1+h2+(0.4l=kh+h1+h2+(0.40.8)(n-1)kh0.8)(n-1)kh h- h- 加工深度加工深度 h1- h1- 挖空深度挖空深度 h2-

13、h2-夹持长度：夹持长度：101020mm20mm n- n-电极的使用次数电极的使用次数 k-k-电极材料、型孔复杂系数。电极材料、型孔复杂系数。（紫铜（紫铜2 22.5,2.5,石墨石墨1.71.72 2，黄铜、，黄铜、钢钢3 3 3.53.5，铸铁，铸铁2.5 2.5 3 3，电极电极材料损耗小、型孔简单、轮廓无材料损耗小、型孔简单、轮廓无尖角时，尖角时，k k取小值；反之，则取大取小值；反之，则取大值值） 。 3 3、阶梯电极、阶梯电极（1）阶梯电极中原有电极的截面尺寸）阶梯电极中原有电极的截面尺寸d1和长度尺寸和长度尺寸l1按前面所述方法确定。按前面所述方法确定。（2）阶梯部分的截面

14、尺寸：）阶梯部分的截面尺寸： d2=d12f d2阶梯部分横截面直径阶梯部分横截面直径 d1原有电极横截面直径原有电极横截面直径 f阶梯部分单面缩小量，通常取阶梯部分单面缩小量，通常取0.080.15mm。（3）阶梯部分长度：）阶梯部分长度：l2=h l2阶梯部分长度阶梯部分长度 h型孔厚度型孔厚度电极长度损耗系数。当电极材料为铸铁和纯铜时，电极长度损耗系数。当电极材料为铸铁和纯铜时，取取1.11.5；当；当电极材料为钢和黄铜时，电极材料为钢和黄铜时，取取1.21.6；对形状简单的电极，；对形状简单的电极，值可取小些，值可取小些，当加工硬质合金模具时当加工硬质合金模具时值取大些值取大些( (取取3)3)。 例题例题 粗加工凹模刃口，尺寸见图，粗加工放粗加工凹模刃口，尺寸见图，粗加工放电间隙取双面电间隙取双面0.6mm，试确定电极截面尺寸，试确定电极截面尺寸。解：解： （1）先画出电极截面形状与凹模刃口截面形状的关系图）先画出电极截面形状与凹模刃口截面形状的关系图 （2）从分析电极基本尺寸与凹模刃口实际差值入手，确）从分析电极基本尺寸与凹模刃口实际差值入手，确定电极基本尺寸：定电极基本尺寸： a22=22-2=21.4a22=22-2=21.4 a20=20-2=19.4 a2