第三章特种加工ppt课件

1、第三章第三章 特种加工特种加工 v特种加工就是当传统切削加工方法对产品特种加工就是当传统切削加工方法对产品或资料无法实施或保证不了规定的精度或资料无法实施或保证不了规定的精度要求时而运用物理的力、热、声、光、电要求时而运用物理的力、热、声、光、电或化学的方法进展加工的手段。或化学的方法进展加工的手段。v1用机械能以外的其他能量去除工件上多余的资料，以到达图样上全部技术要求。v2突破传统的硬刀具加工软资料的规律，刀具硬度可低于被加工资料的硬度，可谓“以柔克刚。v3在切削加工中，工具与工件不受切削力的作用。特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：

2、v1 1电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火花线切割加工、电子束加工和等离子束加工。花线切割加工、电子束加工和等离子束加工。v2 2电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀加工。加工。v3 3化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨。化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨。v4 4声能与机械能作用方式有：超声波加工声能与机械能作用方式有：超声波加工v5 5光能与热能作用方式有：激光加工。光能与热能作用方式有：激光加工。v6 6电能与机械能作用方式有：离子束加工。电能与机

3、械能作用方式有：离子束加工。v7 7液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。特种加工的分类特种加工的分类第一节第一节 电火花加工电火花加工v电火花加工电火花加工electrical discharge machining, electrical discharge machining, EDMEDM 放电加工或电蚀加工：放电加工或电蚀加工：v利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀资料。高温来熔蚀资料。 一、电火花加工的原理一、电火花加工的原理1-1-工件工件 2-2-脉冲电源脉冲

4、电源 3-3-自动进给调理安装自动进给调理安装 4-4-工具工具 5-5-任务液任务液 6-6-过滤器过滤器 7-7-任务液泵任务液泵 8-8-被蚀除的资料被蚀除的资料工具和工件与电源的两极相接，均浸工具和工件与电源的两极相接，均浸在有一定绝缘度的流体介质通常用在有一定绝缘度的流体介质通常用煤油或矿物油中。煤油或矿物油中。脉冲电压加到两极之间，在工具电极脉冲电压加到两极之间，在工具电极向工件电极运动中，将极间最近点的向工件电极运动中，将极间最近点的液体介质击穿，构成火花放电。由于液体介质击穿，构成火花放电。由于放电通道截面积很小，通道中的瞬时放电通道截面积很小，通道中的瞬时高温使资料熔化和气化

5、。单个脉冲能高温使资料熔化和气化。单个脉冲能使工件外表构成微小凹坑，而无数个使工件外表构成微小凹坑，而无数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。随着工具电极不断地向工件作进给运随着工具电极不断地向工件作进给运动，工具电极的外形便被复制在工件动，工具电极的外形便被复制在工件上。上。加工过程中所产生的金属微粒，那么加工过程中所产生的金属微粒，那么被流动的任务液流带走。被流动的任务液流带走。同时，总能量的一小部分也释放到工同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上构成一定的工具损耗。具电极上构成一定的工具损耗。电火花加工应具备如下条件：电火花加工应具备如下条件：v工具电

6、极和工件电极之间必需坚持一定的间工具电极和工件电极之间必需坚持一定的间隙。隙。v这可由自动进给调理安装调理。间隙可在几微米至这可由自动进给调理安装调理。间隙可在几微米至几百微米之间，间隙过大极间电压不能击穿两极间几百微米之间，间隙过大极间电压不能击穿两极间介质而不能产生火花放电，间隙过小那么会引起拉介质而不能产生火花放电，间隙过小那么会引起拉弧烧伤或短路。弧烧伤或短路。v由于工件不断被蚀除，工具电极也有一定的损耗，由于工件不断被蚀除，工具电极也有一定的损耗，间隙将不断扩展。这就要求工具不但要随着工件资间隙将不断扩展。这就要求工具不但要随着工件资料的不断蚀除而进给，构成工件要求的尺寸和外形，料的

7、不断蚀除而进给，构成工件要求的尺寸和外形，而且还要不断地调理进给速度，有时甚至要停顿进而且还要不断地调理进给速度，有时甚至要停顿进给或回退以坚持恰当的放电间隙。给或回退以坚持恰当的放电间隙。v由于放电间隙很小，且位于任务液中无法察看和直由于放电间隙很小，且位于任务液中无法察看和直接丈量，因此必需求有自动进给调理系统来坚持恰接丈量，因此必需求有自动进给调理系统来坚持恰当的放电间隙。当的放电间隙。v必需采用脉冲电源。必需采用脉冲电源。v因火花放电必需是瞬时的脉冲放电，放电延因火花放电必需是瞬时的脉冲放电，放电延续一段时间通常续一段时间通常10-710-710-8s10-8s后，需停歇后，需停歇一段

8、时间。一段时间。v必需在有一定绝缘性能的流动的任务必需在有一定绝缘性能的流动的任务液中进展火花放电液中进展火花放电. .v这有利于产生脉冲性火花放电，并排除放电这有利于产生脉冲性火花放电，并排除放电间隙中的电蚀物，以免间隙中电蚀产物过多间隙中的电蚀物，以免间隙中电蚀产物过多而引起已加工过的侧外表间而引起已加工过的侧外表间“二次放电，二次放电，影响加工精度，还可以对电极及工件外表起影响加工精度，还可以对电极及工件外表起较好的冷却作用。较好的冷却作用。v可加工难切削加工的导电资料，如淬火钢、硬质合可加工难切削加工的导电资料，如淬火钢、硬质合金、不锈钢、工业纯铁等。金、不锈钢、工业纯铁等。v工具的硬

9、度可以低于被加工资料的硬度。工具的硬度可以低于被加工资料的硬度。v加工时无显著机械切削力，有利于小孔、窄槽、型加工时无显著机械切削力，有利于小孔、窄槽、型孔、曲线孔及薄壁零件加工，也适宜于精细细微加工。孔、曲线孔及薄壁零件加工，也适宜于精细细微加工。v脉冲参数可恣意调理，加工中只需改换工具电极或脉冲参数可恣意调理，加工中只需改换工具电极或采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上延续进展粗、半采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上延续进展粗、半精和精加工。精和精加工。v通常效率低于切削加工，可先用切削加工粗加工，通常效率低于切削加工，可先用切削加工粗加工，再用电火花精加工。再用电火花精加工。v放电过程

10、中有一部分能量耗费于工具电极而导致工放电过程中有一部分能量耗费于工具电极而导致工具电极耗费，对成形精度有一定影响。具电极耗费，对成形精度有一定影响。二、电火花加工的特点二、电火花加工的特点三、电火花加工的根本工艺规律三、电火花加工的根本工艺规律1 1加工速度和工具损耗速度加工速度和工具损耗速度v加工速度：单位时间内工件的电蚀量，即消加工速度：单位时间内工件的电蚀量，即消费率；费率；v损耗速度：单位时间内工具的电蚀量损耗速度：单位时间内工具的电蚀量加工速度加工速度 vqp-qp-正极的总蚀除量；正极的总蚀除量；vkp-kp-工艺系数与电极资料、脉冲参数和任务液有关；工艺系数与电极资料、脉冲参数和

11、任务液有关；vwM-wM-单个脉冲能量；单个脉冲能量；vf -f -脉冲频率；脉冲频率；vt-t-加工时间；加工时间；vvp-vp-正极蚀除速度。正极蚀除速度。v有效脉冲利用率，有效脉冲利用率，% %；fwktqvMPPP/提高加工速度途径提高加工速度途径 v提高脉冲频率：提高脉冲频率： 减少脉冲停歇时间或压窄脉减少脉冲停歇时间或压窄脉冲宽度。冲宽度。v添加单个脉冲能量：添加单个脉冲能量： 加大脉冲电流或添加脉加大脉冲电流或添加脉冲宽度，但会影响外表质量和加工精度，通常只用冲宽度，但会影响外表质量和加工精度，通常只用于粗、半精加工之中。于粗、半精加工之中。v提高工艺参数提高工艺参数 ：如合理选

12、用电极资料、任务：如合理选用电极资料、任务液及放电参数，改善任务液循环过滤方式等，来有液及放电参数，改善任务液循环过滤方式等，来有效地提高脉冲利用率，以到达提高工艺参数的目的。效地提高脉冲利用率，以到达提高工艺参数的目的。v正确选择工件的极性：正确选择工件的极性： 窄脉冲加工选用正极窄脉冲加工选用正极性加工工件接脉冲电源的正极，而采用宽脉冲性加工工件接脉冲电源的正极，而采用宽脉冲加工时，采用负极性加工工件接电源的负极。加工时，采用负极性加工工件接电源的负极。工具的相对损耗 v 加工中衡量工具电极能否耐损耗，不仅要看工具损耗速度，还要看同时能到达的加工速度，所以采用相对损耗损耗比作为衡量工具电极

13、耐损耗之目的。vvN/100%100%降低工具电极的相对损耗途径：降低工具电极的相对损耗途径： v极性效应极性效应 v覆盖效应：黑膜只能在正极外表构成，覆盖效应：黑膜只能在正极外表构成，因此须采用负极性加工因此须采用负极性加工 v传热效应传热效应 v4 4堆积效应堆积效应 v5 5选择适宜的工具电极资料选择适宜的工具电极资料 工具电极资料工具电极资料v铜：制成各种精细复杂电极，可用于中小型腔加工铜：制成各种精细复杂电极，可用于中小型腔加工v钨、钼：熔点和沸点较高、损耗少，但其机械加工钨、钼：熔点和沸点较高、损耗少，但其机械加工性能不好，价钱较贵，普通仅用于线切割。性能不好，价钱较贵，普通仅用于

14、线切割。v石墨：用于型腔加工石墨：用于型腔加工v铜碳、铜钨和银钨合金等合金资料：导热性好，熔铜碳、铜钨和银钨合金等合金资料：导热性好，熔点高，电极损耗少，价钱较贵、制呵斥型困难，通点高，电极损耗少，价钱较贵、制呵斥型困难，通常只用于精细电火花加工。常只用于精细电火花加工。2 2影响加工精度的主要要素影响加工精度的主要要素v放电间隙的大小和一致性放电间隙的大小和一致性 v工具电极的损耗及工具电极的损耗及“二次放电二次放电 v二次放电是指已加工外表上由于电蚀产物等二次放电是指已加工外表上由于电蚀产物等的介入而再次进展的非正常放电。的介入而再次进展的非正常放电。v二次放电主要是在加工深度方向的侧面产

15、生二次放电主要是在加工深度方向的侧面产生斜度和使加工棱角边变钝。斜度和使加工棱角边变钝。图图3-4 3-4 加工斜度的产生加工斜度的产生a)a)工具损耗产生加工斜度工具损耗产生加工斜度 b)b)轮廓对比图轮廓对比图1-1-工具电极无损耗时的轮廓线工具电极无损耗时的轮廓线2-2-工具电极有损耗但不思索二次放电时的工具电极有损耗但不思索二次放电时的工件轮廓线工件轮廓线1-1-工具电极有损耗时的轮廓线工具电极有损耗时的轮廓线2-2-工具电极有损耗且产生二次放电时的工工具电极有损耗且产生二次放电时的工件轮廓线件轮廓线3-3-工件工件 4-4-工具电极工具电极v另外，工具的尖角或凹角很难准确地复制在另外

16、，工具的尖角或凹角很难准确地复制在工件的外表上。工件的外表上。图图3-5 3-5 尖角变圆景象尖角变圆景象a)a)加工外外表加工外外表 b)b)加工内外表加工内外表1-1-工件电极工件电极 2-2-工具电极工具电极3 3影响外表质量的要素影响外表质量的要素v外表粗糙度外表粗糙度 ：单个脉冲能量、工具：单个脉冲能量、工具电极的外表粗糙度电极的外表粗糙度 、加工速度、加工速度 。 v外表蜕变层外表蜕变层 ：熔化凝固层、热影响：熔化凝固层、热影响层及显微裂纹。层及显微裂纹。v外表力学性能：外表最外层硬度与耐外表力学性能：外表最外层硬度与耐磨性、剩余应力磨性、剩余应力 、耐疲劳性能、耐疲劳性能 v电火

17、花加工运用在穿孔加工、型腔加工、线电火花加工运用在穿孔加工、型腔加工、线切割加工、电火花磨削与镗磨加工、电火花切割加工、电火花磨削与镗磨加工、电火花展成加工、外表强化、非金属电火花加工或展成加工、外表强化、非金属电火花加工或用于打印标志、刻字、跑合齿轮啮合件、取用于打印标志、刻字、跑合齿轮啮合件、取出折断在零件中的丝锥或钻头等方面。出折断在零件中的丝锥或钻头等方面。四、电火花加工的运用四、电火花加工的运用1 1穿孔加工穿孔加工v常指贯穿的等截面或变截面的二维型孔圆孔、方常指贯穿的等截面或变截面的二维型孔圆孔、方孔、多边孔、异形孔、曲线孔弯孔、螺旋孔、孔、多边孔、异形孔、曲线孔弯孔、螺旋孔、小孔

18、、微孔等加工的电火花加工。小孔、微孔等加工的电火花加工。 a)a)圆孔圆孔 b)b)方槽方槽 c)c)异形孔异形孔 d)d)弯孔弯孔v穿孔加工的尺寸精度主要取决于工具电极的穿孔加工的尺寸精度主要取决于工具电极的尺寸和放电间隙。尺寸和放电间隙。v工具电极的截面轮廓尺寸要比预定加工的型工具电极的截面轮廓尺寸要比预定加工的型孔尺寸均匀地减少一个加工间隙，其尺寸精孔尺寸均匀地减少一个加工间隙，其尺寸精度要比工件高一级，外表粗糙度应比工件的度要比工件高一级，外表粗糙度应比工件的小。小。v普通电火花加工后尺寸公差可达普通电火花加工后尺寸公差可达IT7IT7级，外表级，外表粗糙度粗糙度RaRa值值1.251

19、.25。v电火花加工较大孔时，普通先预制孔，留适电火花加工较大孔时，普通先预制孔，留适宜余量单边余量为宜余量单边余量为0.50.51mm1mm左右，余量左右，余量太大，消费率低，电火花加工时不好定位。太大，消费率低，电火花加工时不好定位。v细微孔：直径小于细微孔：直径小于0.2mm0.2mm的孔。的孔。v国外目前可加工出深径比为国外目前可加工出深径比为5 5，直径为，直径为0.015mm0.015mm的细微孔。在我国普通可加工出深径的细微孔。在我国普通可加工出深径比为比为1010，直径为，直径为0.05mm0.05mm的细微孔。的细微孔。v但加工巧微孔的效率较低，由于工具电极制但加工巧微孔的效

20、率较低，由于工具电极制造困难，排屑也困难，单个脉冲的放电能量造困难，排屑也困难，单个脉冲的放电能量须有特殊的脉冲电源控制，对伺服进给系统须有特殊的脉冲电源控制，对伺服进给系统要求更严。要求更严。 v电火花主要运用在直径为电火花主要运用在直径为0.30.33mm3mm的高速小孔的加的高速小孔的加工，可防止小直径钻头工，可防止小直径钻头d1mmd1mm易折断问题。易折断问题。v还适用于斜面和曲面上加还适用于斜面和曲面上加工小孔，并可达较高尺寸工小孔，并可达较高尺寸精度和外形精度。精度和外形精度。 v在加工时可采用管状电极，在加工时可采用管状电极，内通高压任务液，工具电内通高压任务液，工具电极在回转

21、的同时又作轴向极在回转的同时又作轴向进给运动，速度可达进给运动，速度可达60mm/min60mm/min。电火花型腔加工电火花型腔加工v普通指三维型腔和型面加工，如挤压模、压普通指三维型腔和型面加工，如挤压模、压铸模、塑料模及胶木模等型腔的加工及整体铸模、塑料模及胶木模等型腔的加工及整体式叶轮、叶片等曲面零件的加工。式叶轮、叶片等曲面零件的加工。v型腔多为盲孔加工，且外形复杂，致使任务液难以循环，排出型腔多为盲孔加工，且外形复杂，致使任务液难以循环，排出蚀除渣困难，因此比穿孔加工困难。蚀除渣困难，因此比穿孔加工困难。v为了改善加工条件，有时在工具电极中间开有冲油孔，以便冷为了改善加工条件，有时

22、在工具电极中间开有冲油孔，以便冷却和排出加工产物却和排出加工产物 电火花线切割加工电火花线切割加工v电火花线切割加工简称电火花线切割加工简称“线切割，它是经过线状工具电极线切割，它是经过线状工具电极按规定的轨迹与工件间相对运动，切割出所需工件的。按规定的轨迹与工件间相对运动，切割出所需工件的。 1-1-储丝筒储丝筒 2-2-任务台驱动电机任务台驱动电机 3-3-导轮导轮 4-4-电极丝电极丝5-5-工件工件 6-6-脉冲电源脉冲电源v我国：高速往复走丝方式，普通走丝速度为我国：高速往复走丝方式，普通走丝速度为8 810m/s10m/s，v国外：慢速单向走丝方式，通常走丝速度低国外：慢速单向走丝方式，通常走丝速度低于于0.2m/s0.2m/s。v线切割机床普遍采用计算机数字控制线切割机床普遍采用计算机数字控制CNCCNC安装。安装。 电火花线切割加工特点：电火花线切割加工特点：v1 1由于加工外表的轮廓是由由于加工外表的轮廓是由CNCCNC控制的复合运动所获得，所以可切割复杂外表。控制的复合运动所获