特种加工技术

1、关于特种加工技术第一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月第一章 特种加工概述 了解特种加工及其发展趋势； 掌握特种加工的特点及分类； 理解特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响。学习目标第二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月1.1 特种加工及其发展趋势 从蒸汽机的使用到第二次世界大战，传统的切削加工几乎占据了整个机械加工业。前苏联科学家拉扎连科夫妇在研究开关触点受电火花放电腐蚀损坏的现象时，发现电火花放电所产生的瞬间高温对金属材料有熔化和气蚀作用，于是产生了一种新的金属加工方法电火花加工。“特种加工（NTM，Non-Traditional Machining）”技术。即利用

2、电能、热能、光能、化学能等，在不产生切削力的情况下，以低于工件硬度的工具去除工件上多余材料，达到“以柔克刚”的目的。1. 特种加工的由来第三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2. 特种加工的发展趋势（1）设备向自动化、柔性化方向发展；（2）大力开发特种加工领域中的新方法，充分发挥特种加工的优势；（3）某些特种加工方法的应用会造成环境污染，充分做好防污、治污处理，向绿色加工方向发展。第四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月1.2 特种加工的特点及分类 （1）不是主要依靠机械能，而是采用其他能量（电能、热能、光能、化学能、电化学能等）去除工件上多余材料；与加工对象的力学性能无关，

3、故可加工各种硬、软、脆、耐腐蚀、高熔点、高强度等金属或非金属材料。 （2）非接触加工，即加工时工具与工件不发生直接接触，工具与工件间不存在作用力，故可加工高耐磨、刚性低和弹性工件。1. 特种加工的特点 特种加工无论在加工机理和加工形式上与传统的切削加工有着本质的区别，主要体现在以下几点：第五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 （3）加工时由于工具与工件不发生直接接触，故热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小。可获得较低的表面粗糙度，尺寸稳定性好。 （4）两种或两种以上的不同类型能量可以相互组合，形成新的复合加工，更突出其优越性，综合加工效果明显，且便于推广使用。如电解电火花加工（ECD

4、M）、电化学电弧加工（ECAM）就是两种特种加工复合而成的新的加工方法。第六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2. 特种加工存在的问题 虽然特种加工已解决了传统切削加工难以解决的许多问题，在提高产品质量、生产效率和经济效益上显示出很大的优越性，但目前仍存在一些问题与不足。 （1）有些特种加工机理（如超声加工、激光加工等）还不十分清楚，其工艺参数的选择、加工过程的稳定性均需进一步提高。 （2）有些特种加工（如电化学加工）在加工过程中会产生有毒的废渣、废气，若排放、处理不当会造成环境污染，影响工人健康。 （3）有些特种加工（如快速成型、等离子弧加工等）加工精度和生产效率有待提高。 （4）

5、有些特种加工（如电火花成型加工、电火花线切割加工等）只能加工导电材料，加工领域有待拓宽。第七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月加工方法主要能量形式作用形式英文缩写电火花加工电火花成型加工电、热能熔化、汽化EDM电火花线切割加工电、热能熔化、汽化WEDM电化学加工电解加工电化学能阳极溶解ECM电铸加工电化学能阴极溶解EFM涂镀加工电化学能阴极溶解EPM电解磨削电化学能、机械能阳极溶解、机械磨削ECG高能束加工激光束加工光、热能熔化、汽化LBM电子束加工电、热能熔化、汽化EBM离子束加工电、机械能切蚀IBM等离子弧加工电、热能熔化、汽化PAM物料切蚀加工超声加工声、机械能切蚀USM磨料流

6、加工流体能、机械能切蚀AFM液体喷射加工流体能、机械能切蚀LJC快速成型加工光固化法光、化学能增加材料SL粉末烧结法光、热能SLS叠层实体法光、机械能LOM熔丝堆积法电、热、机械能FDM复合加工电化学电弧加工电化学能熔化、汽化腐蚀ECAM电解电火花磨削电、热能阳极溶解、熔化、切削MEEC电化学腐蚀加工电化学能、热能熔化、汽化腐蚀ECP超声放电加工声、热、电能熔化、切蚀USEC复合电解加工电化学、机械能切蚀CECM复合切削加工机械、声、磁能切削CSMM其他加工方法化学铣削加工化学能腐蚀CM光化学加工光、化学能光化学、腐蚀OCM/OCC刻蚀加工化学能腐蚀CE3. 特种加工的分类第八张，PPT共一百

7、九十页，创作于2022年6月第二章 电火花加工技术 理解电火花加工原理基础； 了解电火花加工设备； 掌握电火花加工工艺； 掌握电火花加工方法。学习目标第九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.1 电火花加工原理基础电火花加工原理及特点图2-1 电火花加工原理图1工件 2进给装置 3工具电极 4工作液 5泵图 2-2 加工表面放大图第十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 与传统的金属切削加工相比，电火花加工有如下优点： （1）便于加工在传统切削加工中难以加工甚至是无法加工的材料； (2) 便于加工深孔、型腔及复杂形状的工件；因此适宜加工低刚度零件和微细加工； (3)电极材料不

8、必比工件材料硬；（4）直接利用电能、热能作为加工能源，便于实现加工过程的自动化。电火花加工的特点第十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 （1）一般只能加工金属等导电材料。 （2）加工速度较慢，效率低。 （3）电火花加工中，电极也会损耗，影响加工精度。 （4）电蚀产物在排除过程中常会引起二次放电，形成加工斜度，进而影响加工精度。电火花加工也有一定的局限性：第十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.2 电火花加工设备机床型号、规格和分类：我国国标规定，电火花加工机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10表示。例如： D 71 32 71表示电火花机床； 32表示机床工作台

9、宽度为320mmD表示电加工机床（若该机 床为数控电加工机床，则在D后面加上K，即DK）；第十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月电火花加工机床结构211床身 2液压油箱 3工作液槽 4主轴头 5立柱 6数控电源柜图23 电火花机床 电火花机床外观第十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月机床主体床身与立柱工作台主轴头机床附件夹头平动头1）保证加工稳定性，维持最佳放电时间。2）放电过程中，如发现短路或起弧时，主轴头能迅速抬起使电弧中断。3）保证主轴移动的直线性，以满足精密加工的要求。4）主轴应有足够的刚性。5）主轴应有均匀进给而无爬行现象。永磁吸盘油杯第十五张，PPT共一百九

10、十页，创作于2022年6月工作介质循环过滤系统21图29 工作介质循环过滤系统油路1粗过滤器 2单向阀3涡旋泵 4电机 5安全阀 6压力表 7精过滤器8压力调节阀 9射流抽吸管 10冲油选择阀 11快速进油控制阀 12冲油压力表 13抽油压力表第十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月210 工作液强迫循环方式图211纸质过滤芯第十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月电火花加工脉冲电源图212 脉冲电源系统电路简图嵌入式系统模糊控制电源控制+工具-工件间隙电压检测第十八张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月自动进给调节系统组成伺服进给系统作用有较广的速度调节跟踪范围，以

11、适应粗、半精、精加工的要求； 有足够的灵敏度和快速性，及时应对间隙变化和调整间隙。这就要求伺服进给系统的惯性、摩擦、放大倍数等尽量小； 有必要的稳定性，以提高抗干扰能力和避免执行机构的低速爬行现象； 结构简单、工作可靠；比较环节放大环节执行环节测量环节间隙进给速度设定值图213 伺服进给系统的基本组成第十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月代码功 能代码功 能G00快速移动，定位指令G81移动到机床的极限G01直线插补G82回到当前位置与零点的一半处G02顺时针圆弧插补指令G90绝对坐标指令G03逆时针圆弧插补指令G91增量坐标指令G04暂停指令G92制定坐标原点G17XOYM00暂

12、停指令G18XOZM02程序结束指令G19YOZM05忽略接触感知G20英制M08旋转头开G21公制M09旋转头关G40取消电极补偿M80冲油、工作液流动G41电极左补偿M84接通脉冲电源G42电极右补偿M85关断脉冲电源G54选择工作坐标系M89工作液排除G55选择工作坐标系M98子程序调用G56选择工作坐标系M99子程序结束G80移动轴直到接触感知 电火花加工数控系统第二十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月如图2-15所示，ABCD为矩形工件，AB、BC边为设计基准，现欲用电火花加工一圆形图案，图案的中心为O点，O到AB边、BC边的距离如图中所标。已知圆形电极的直径为20 mm，

13、请写出电极定位于O点的具体过程。第二十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月平动与摇动摇动：对数控电火花机床，由于工作台是数控的，可以实现工件加工轨迹逐步向外扩张。平动：普通电火花加工机床为了修光侧壁和提高其尺寸精度而添加平动头，使工具电极轨迹向外可以逐步扩张。 LN STEP 摇动半径（m）摇动幅度05摇动轨迹形状02摇动加工所在平面02摇动加工伺服方式摇动加工第二十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月数控摇动的伺服方式自由摇动锁定摇动步进摇动第二十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月摇动轨迹 类型 所在平面无摇动 自由摇动00000100200300400501

14、0011012013014015020021022023024025步进摇动100101102103104105110111112113114115120121122123124125锁定摇动200201202203204205210211212213214215220221222223224225电火花数控摇动类型第二十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月数控电火花机床常见的功能第二十五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.2 影响加工速度的主要因素电参数的影响峰值电流的影响脉冲间隔对加工速度的影响脉冲宽度对加工速度的影响第二十六张，PPT共一百九十页，创作于2022

15、年6月2.3 电火花加工工艺规律2.3.1 影响材料电蚀量的因素1. 极性效应对电蚀量的影响“正极性”接线法“负极性”接线法2. 覆盖效应对电蚀量的影响3电参数对电蚀量的影响 4金属材料对电蚀量的影响5工作液对电蚀量的影响第二十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月峰值电流150A峰值电流80A峰值电流40A峰值电流20A脉冲间隔1200s脉冲间隔100s脉冲间隔50s脉冲间隔20s图219脉冲宽度与加工速度的关系图220 脉冲间隔与加工速度关系图221 峰值电流与加工速度关系第二十八张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.2 影响加工速度的主要因素电极材料和加工极性的影响

16、排屑条件的影响加工面积的影响工件材料的影响工作液的影响“抬刀”对加工速度的影响冲(抽)油压力的影响 非电参数的影响第二十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月峰值电流48A峰值电流30A 加工面积与加工速度的关系自适应抬刀定时抬刀抬刀方式对加工速度的影响第三十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.3 影响电极损耗的主要因素峰值电流的影响脉冲间隔的影响脉冲宽度的影响加工极性的影响电参数的影响第三十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月脉冲宽度与电极相对损耗的关系脉冲宽度50s脉冲宽度200s脉冲宽度1000s峰值电流与电极损耗的关系工件钢工具铜负极性加工脉冲间隔对电

17、极相对损耗的影响加工极性对电极损耗的影响负极性正极性第三十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.3 影响电极损耗的主要因素冲油或抽油的影响电极的形状和尺寸的影响加工面积的影响电极材料的影响非电参数的影响第三十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月加工面积对电极损耗的影响 冲油压力对电极损耗的影响石墨纯铜 电极加工方式第三十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月影响因素说明减少点击损耗的措施脉冲宽度脉宽越大，损耗越小脉冲宽度足够大峰值电流峰值电流越大，电极损耗越大减小峰值电流加工面积影响不大大于最小加工面积极性影响很大。应根据电源、电参数、工作液、电极材料、工件材

18、料，选择合适的极性脉宽大时用正极性；脉宽小时用负极性；钢电极用负极性电极材料黄铜的电极损耗最大，纯铜、铸铁和钢次之，石墨和铜钨、银钨合金较小石墨适宜做粗加工电极；纯铜适宜做精加工电极工件材料硬质合金工件的电极损耗比铜工件大采用高压脉冲或水做工作液工作液水和水溶液比煤油容易实现低损耗加工在许可条件下，最好不采用强迫冲（抽）油排屑条件和二次放电在损耗较小加工时，排屑条件越好则损耗越大；在损耗较大的参数加工时，二次放电会使损耗增加影响电极损耗的因素第三十五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.4 影响加工精度的主要因素加工斜度放电间隙dad其中：d为单边起始放电间隙；a为单边放电蚀除量

19、；d为电极单边损耗量。工具电极的损耗第三十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.5 影响表面质量的因素1.影响表面粗糙度的主要因素 电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能，如耐磨性、配合性质、接触刚度、疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速、高压条件下工作的模具和零件，其表面粗糙度往往决定其使用性能和使用寿命。 电火花加工工件表面的凹坑大小与单个脉冲放电能量有关，单个脉冲能量越大，则凹坑越大。若把粗糙度值大小简单地看成与电蚀凹坑的深度成正比，则电火花加工表面粗糙度随单个脉冲能量的增加而增大。第三十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.5 影响表面质量的因素2. 电火

20、花加工表面变化层和机械性能电火花加工表面熔化层热影响层基体金属疲劳性能力学性能显微硬度及耐磨性表面变化层残余应力第三十八张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.3.6 加工稳定性和电参数的选择电火花加工稳定性电参数与加工稳定性电极进给速度蚀除物的排出情况电极材料与工件材料极性加工形状第三十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月注：表示影响较小，表示降低或减小，表示增大。 常用参数对电火花加工工艺的影响第四十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.4 电火花加工工艺图235 电火花加工步骤第四十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月电极材料电加工性能机械加工性能说

21、明稳定性电极损耗钢较差中等好在选择电参数时注意加工稳定性铸铁一般中等好加工冷冲模时常用的电极材料黄铜好大较好电极损耗太大紫铜好较大较差机械加工性好，易成形；电加工稳定性好，不易产生烧弧。但磨削困难石墨较好小较好极易成形；密度小，易于大型电极的制作；成本低仅为纯铜电极的铜钨合金好小较好价格贵，在深孔、直壁孔、硬质合金模具加工中使用银钨合金好小较好价格贵，一般少用 2.4.1 电火花加工准备工作 1. 电极准备第四十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2. 电极设计加工电极实线为工件电极的理论形状、尺寸虚线为工件修正后的理论形状、尺寸工件型腔电极补偿图第四十三张，PPT共一百九十页，创作

22、于2022年6月（1）电极的结构形式 整体电极 整体电极阶梯电极第四十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 组合电极组合电极第四十五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 镶拼式电极 电极垂直尺寸图电极水平截面尺寸缩放示意图第四十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月电极开孔示意图第四十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月3. 电极的制造 在进行电极制造时，尽可能将要加工的电极坯料装夹在即将进行电火花加工的装夹系统上，避免因装卸而产生定位误差。常用的电极制造方法有：切削加工、线切割加工 电极的机械加工（a）与线切割加工(b)第四十八张，PPT共一百九十页，创作

23、于2022年6月4.电极装夹与校正 标准套筒形夹具 螺纹夹头夹具钻夹头夹具第四十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月石墨电极的装夹按辅助基准面校正电极第五十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月5.工件的准备(1)工件的预加工 所留余量要合适，尽量做到余量均匀，否则会影响型腔表面粗糙度和电极不均匀的损耗，破坏型腔的精度。 对一些形状复杂的型腔，可直接进行电火花加工。 预加工后使用的电极上可能有铣削等机加工痕迹，如用这种电极精加工则可能影响到工件的表面粗糙度。 预加工过的工件进行电火花加工时，在起始阶段加工稳定性可能存在问题。(2) 热处理(3) 其它工序 工件在预加工后，便可以

24、进行淬火、回火等热处理，即热处理工序尽量安排在电火花加工前面，因为这样可避免热处理变形对电火花加工尺寸精度、型腔形状等的影响。工件在电火花加工前还必须除锈去磁，否则在加工中工件吸附铁屑，很容易引起拉弧烧伤。第五十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月6.工件的装夹与找正工件可直接装夹在垫块或工作台上，通过压板压紧即可，也可采用永磁吸盘将工件吸牢在工作台上。若工作台有坐标移动时，应使工件基准线与拖板一轴移动方向一致，便于电极与工件间的校正与定位。7.电极相对于工件的定位找正工件中心第五十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.4.2 电火花加工方法1.电火花穿孔加工方法 凹模的

25、电火花加工L1L2若凹模的尺寸为L2，工具电极相应的尺寸为L1单边火花间隙值为SL，则 ： L2=L1+2SL 其中：火花间隙值SL主要取决于脉冲参数与机床的精度。第五十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（1）间接法间接法 间接法的优点是： 可以自由选择电极材料，电加工性能好。 因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹模的配合间隙与放电间隙无关。 间接法的缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。第五十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（2）直接法凸模刃口主轴头工具电极（冲头）工件（凹模）主轴头工件（凹模）切除部分主轴头工具电极（冲头）工件（凹模）凸模刃口（

26、a）加工前（c）切除损耗部分（b）加工后 直接法第五十五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月直接法的优点是： 可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。 无须另外制作电极。 无须修配工作，生产率较高。直接法的缺点是： 电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。 电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。第五十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（3）混合法凸模刃口主轴头工具电极（冲头）工件（凹模）主轴头工件（凹模）切除部分主轴头工具电极（冲头）工件

27、（凹模）凸模刃口（a）加工前（c）切除损耗部分（b）加工后 混合法凸模冲头第五十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月混合法的特点是： 可以自由选择电极材料，电加工性能好。 无须另外制作电极。 无须修配工作，生产率较高。 电极一定要粘结在冲头的非刃口端。 第五十八张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（4）阶梯工具电极加工法 阶梯工具电极加工法在冷冲模具电火花成型加工中极为普遍，其应用方面有两种： 无预孔或加工余量较大时; 在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，精加工段工具电极（冲头）粗加工段工件精加工段精加工段工具电极（冲头）工具电极冲头粗加工段工件工件粗加工段 阶梯工具电极加工冲

28、模第五十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2. 电火花成型加工方法电火花成型加工和穿孔加工相比有下列特点： 电火花成型加工为盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差。 型腔多由球面、锥面、曲面组成，且在一个型腔内常有各种圆角、凸台或凹槽，有深有浅，还有各种形状的曲面相接，轮廓形状不同，结构复杂。这就使得加工中电极的长度和型面损耗不一，故损耗规律复杂，且电极的损耗不可能由进给实现补偿，因此型腔加工的电极损耗较难进行补偿。 材料去除量大，表面粗糙度要求严格。 加工面积变化大，要求电规准的调节范围相应也大。电火花成型加工方法主要有：单电极直接成型工艺、多电极更换成型工艺、数控平动成型

29、工艺等。选择时要依据工件的技术要求、复杂程度、以及机床类型等确定。第六十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（1）单电极直接成型法单电极直接成型法是指在电火花加工中只用一只电极加工出所有的型腔部位。该方法操作简单、不需要重复装夹定位，提高了生产效率。下列几种情况适宜单电极直接成型法。 没有精度要求的电火花加工场合。 例如模具钳工中取出折断在工件中的钻头、丝锥等，利用单电极简单、方便、省时、省力。 加工形状简单、精度要求不高的型腔。 模具零件中很多部位是没有精度要求的，电火花加工时由于电极损耗而残留的部位还可以通过钳工修复来完成。 加工深度很浅的型腔。 例如模具表面上的一些图案、花纹等。

30、由于深度较浅，所以电极损耗小，单电极完全能满足其加工精度的要求。第六十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（2）多电极更换成型法采用几个尺寸有缩放量的电极分别完成型腔的粗、半精、精加工。粗加工半精加工精加工 多电极更换成型法示意图第六十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（3）数控平动成型法 电火花加工机床的数控系统能够实现X、Y、Z等多轴控制，电极和工件间可以按照预先编制好的程序进行微量移动。称为数控平动加工法。 平动加工是数控电火花加工的一种重要工艺方法，平动方式一般分为两种：自由平动和伺服平动。自由平动一般用于浅表加工，加工时边打边平动可以改善排屑性能，提高加工速度，

31、减少积炭；伺服平动一般用于深度加工场合，先加工完底面再修侧面。第六十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.5 电火花加工操作实例例1 ：冲模加工 材料为钢温馨提示： 冲模是在生产中常用的一种模具，零件的尺寸精度、表面粗糙度直接取决于模具的凸凹模的加工精度。所以凸凹模的制造就成为生产上的关键技术之一。尤其是凹模，采用常规的机械加工方法是困难的甚至是无法加工的，仅靠钳工修配一则劳动强度大，质量很难保证，二则往往因为淬火变形而导致工件的报废。如果采用电火花成型加工就可以很好的解决这一难题。一方面电火花成型加工可以安排在工件淬火后进行，避免了因热处理而导致的工件变形，另一方面可以不受材料硬

32、度的限制，扩大了模具材料的选用范围。凹模加工第六十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月脉冲宽度ms脉冲间歇ms峰值电流702011. 凸模的加工: 以采用线切割或成形磨削来加工完成； 2. 凹模的加工:采用直接配合法来加工完成；3. 电极、工件的装夹:首先将选好的电极安装在机床主轴的电极夹头中，用直角尺在X、Y方向调整，保证电极与机床工作台面的垂直，其次将工件安装在工作台面上，利用压板固定。最后移动工作台，保证电极中心与工件中心一致； 4. 选择电参数： 5. 工作液的选择：采用煤油作为工作液； 具体加工步骤如下：最后启动电源，加工深度由模具深度决定。第六十五张，PPT共一百九十页，

33、创作于2022年6月例2：电火花加工塑料叶轮注塑模型腔叶轮电极温馨提示：工件的形状：在120圆范围内，以其轴心作为对称中心，均匀分布六片叶片的型槽。槽的最深处尺寸为15 mm；槽的上口宽2.2mm；槽壁有0.2mm的脱模斜度(约30)。参见右侧257叶轮电极图，工件的中心有一个10+0.03mm孔。第六十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月1. 工件在电火花加工前的工艺路线： 车：精车10+0.03mm孔和其它各尺寸，上、下面留磨量； 磨：精磨上、下两面； 最好待加工的6个叶片部位，各钻一个1mm的冲油孔，加工时下冲油。具体加工步骤如下：2. 工具电极的技术要求：分别用紫铜材料加工6

34、片成型工具电极，然后镶在一块固定板上。电极固定板中心加工一个10+0.03mm孔，与工件中心孔相对应。电火花加工之前的工艺路线： 铣或用线切割：加工6个叶片电极； 钳：拼镶或焊接工具电极并修型、抛光； 车：校正后加工10+0.03mm孔。3. 工艺方法单电极平动修光法第六十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月脉冲宽度ms脉冲间歇ms功放管数峰值电流总进给深度平动量表面粗糙度 a/m极性高压低压5122004121512.50负256200481014.50.212负1281044214.80.37负6410441.3150.363负2408240.815.10.401.5正4. 装夹

35、、校正、固定： 准备定位心轴：用45圆钢车长为40mm、直径10 mm定位心轴作为校正棒； 工具电极：以各叶片电极的侧壁为基准校正后予以固定。固定后将定位心轴校正棒装入固定板中心孔； 工件：将工件平置于工作台面。移动X、Y坐标，对准心轴校正棒与工件上对应孔，直到能自由插入止。将工件夹紧后抽出定位心轴。5. 加工参数：第六十八张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月6. 加工效果 因精加工中采用了低损耗参数，工具电极综合损耗约为1%2%； 加工表面粗糙度值Ra=1.52m，可以直接使用，不需要钳工抛光； 加工后，槽侧壁有0.2mm的脱模斜度，符合设计要求。第六十九张，PPT共一百九十页，创作

36、于2022年6月例3：手机电池盖的加工。如图所示。要求：T型部位采用电火花加工，深度为0.2mm，此部位对尺寸、形状、位置及表面粗糙度均无严格要求,工件材料：4Cr5MoV1Si。 零件图 电极结构请同学们尝试，自己动手写出具体的操作步骤。第七十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2.7 电火花加工中应注意的一些问题1加工精度问题2表面粗糙度问题3影响模具表面质量的“波纹”问题第七十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月第三章 电火花线切割加工技术掌握电火花线切割加工原理、特点、应用;了解电火花线切割机床的种类与性能; 掌握电火花线切割3B代码、ISO代码编程指令及格式； 介绍

37、电火花线切割加工工艺及影响因素; 掌握电火花线切割应用。学习目标第七十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 电火花线切割加工(Wire Cut EDM，简称WCEDM)自20世纪50年代末诞生以来，获得了极其迅速的发展，已逐步成为一种高精度和高自动化的电加工方法。在模具制造、成形刀具加工、难加工材料和精密复杂零件的制造等方面获得了广泛应用。目前电火花线切割机床已占电加工机床的60以上。 电火花线切割加工是一种用线状电极做工具的电火花加工，又称线电极电火花加工。其特点是电极丝作双向高速的走丝运动，工件相对电极作X、Y方向的任意轨迹运动，直接利用电能、热能进行尺寸加工的一种工艺方法。3.

38、1 电火花线切割加工概述第七十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月3.1.1 电火花线切割的加工原理 第七十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月a)放电过程b）放电后放电间隙微观示意图l阳极2阳极电蚀区3金属融滴4工作液5金属微粒6阴极电蚀区 7阴极8放电通道和气泡9小气泡10凸缘11凹坑12镀覆物第七十五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月火花放电与电弧放电的主要区别有以下几点：1. 电弧放电是多次连续且在同一处放电，是稳定的放电过程，爆炸力小，蚀除量低。而火花放电是非稳定的放电过程，具有明显的脉冲特性，爆炸力大，蚀除量高;2. 电弧放电通道和电极上的温度大约为7

39、0008000，而火花放电通道和电极上的温度大约为1000012000;3. 电弧放电的击穿电压低，而火花放电的击穿电压高。第七十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月1. 直接利用线状的金属丝（如钼丝）做工具电极，不需要制造特定形状的工具电极，可节约工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备周期。2. 可以加工用传统金属切削加工方法难以加工甚至是无法加工的微细异形孔、窄缝和形状复杂的工件。3. 利用电蚀原理加工，电极丝与工件不发生直接接触，两者之间的作用力很小，因而工件的变形很小，电极丝、夹具不需要太高的强度。3.1.2 电火花线切割加工特点第七十七张，PPT共一百九十页，创作于202

40、2年6月4. 传统的车、钳、铣、刨、钻等加工中，刀具硬度必须比工件硬度大，而电火花线切割的电极丝材料不必比工件材料硬，可以加工硬度很高或很脆、在加工过程中作为刀具的电极丝无须刃磨，可节省辅助时间和刀具费用。5. 直接利用电能、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的电参数(如脉冲宽度、脉冲间隔、放电电流等)进行调整，便于实现加工过程中的自动化控制。6. 电极丝是不断移动的，单位长度损耗较少。7. 采用线切割加工冲模时，可实现凸模、凹模一次加工成形，大大缩短加工时间。8. 由于电极丝的直径比较小，在加工过程中工件材料的蚀除量小，有利于“少屑”加工，可以高效的使用贵重稀有的高价材料。第七十八张，P

41、PT共一百九十页，创作于2022年6月3.2 电火花线切割加工机床1. 常用电火花线切割机床的种类（1）按走丝速度分类 高速走丝线切割机床 低速走丝线切割机床（2）按控制轴的数量分类 X、Y两轴控制， X、Y、U、V四轴控制。 （4）按丝架结构形式分类 固定丝架 可调丝架 （3）按步进电动机到工作台丝杠的驱动方式分类 经减速齿轮驱动丝杠 由步进电动机直接驱动丝杠 第七十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月2. 常用电火花线切割机床的主要性能 机床与高频脉冲电源柜配套使用。 T形床身结构，可使工作台完全在床身内运动，提高了机床刚性，有效保证了工作台运动精度，使机床稳定可靠。 机床采用大

42、型可调式线架，结构合理，刚性好，适于大厚度切割，可调范围根据机床型号的不同分为100300mm 、100400mm或100500mm。 锥度线架采用独特的四连杆技术，可实现大锥度切割。锥度加工时上下导轮同步旋转，既保证了加工精度和光洁度，又可有效地防止锥度加工时的跳丝现象。第八十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月机床型号的主要技术参数高速走丝电火花线切割机床的型号编制是根据金属切削机床型号编制方法（GB/T15375-1994）进行编制的，如： D K 7 7 40基本参数代号（工作台横向行程400mm）型别代号（7为高速走丝线切割机床、6为低速走丝线切割机床）组别代号（电火花加工机

43、床）机床特性代号（数控）机床类别代号（电加工机床）第八十一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月机床型号DK7716DK7720DK7725DK7732DK7740DK7750DK7763DK77120工作台行程20016025020032025050032050040080050080063020001200最大切割厚度100200140300400300 500表面粗糙度2.52.52.52.56.32.52.5 加工精度0.010.0150.0120.0150.0250.010.02 切割速度708080100120120120 加工锥度3控制方式各种型号均有单板（或单片）机或微机

44、控制高速走丝电火花线切割机床是依据电火花线切割机床参数（GB7925-87）进行设计制造的。主要技术参数第八十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月3.2.2 电火花线切割机床的基本结构电火花 线切割机床外观示意图第八十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月3.3电火花线切割机床的基本操作操作前的准备1. 将工作台移动到中间位置。2. 摇动储丝筒，检验拖板往复运动是否灵活，调整左右撞块，控制拖板行程。3. 开启总电源，启动走丝电机，检验运转是否正常，检查拖板换向动作是否可靠。换向时“高频电源”是否自行切断，并检查限位开关是否起到停止走丝电机的作用。4. 工作台作纵横向移动，检查

45、输入信号与移动动作是否一致。第八十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月机床的操作程序1. 安装钼丝2. 穿丝3. 垂直找正块的使用方法4. 安装工件 钼丝的安装第八十五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月电火花线切割机床常见的故障与排除方法序 号加工故障产 生 原 因排 除 方 法1工件表面丝痕大钼丝松、抖动导轮和轴承坏按排除松丝或抖丝方法处理，检查更换导轮及轴承。2导轮转动不灵活导轮跳动有噪音导轮磨损过大，轴承精度降低，轴向间隙大，工作液进入轴承。更换导轮，更换轴承， 调整轴向间隙，清除轴承脏物，充分润滑。3丝 抖钼丝松动，导轮轴承精度低，导轮槽磨损。更换导轮，导轮轴承检查

46、调整导轮轴承，重新张紧或更换钼丝。4烧 丝高频电源电规准选择不当，工作液太脏，及供应不足，变频跟踪过慢不稳。调整电规准，更换工作液，检查高频电源检测电路及数控装置变频电路，跟紧调稳变频。5断 丝钼丝使用时间长老化变脆， 工作液供应不足或太脏，工件厚度与电规准选择不当，钼丝太紧或抖丝严重，限位开关失灵，导轮转动不灵活，导轮进电块、断丝保护块磨损过大出沟槽。更换钼丝，正常选择电 规准。增加工作液流量或更换清洁工作液。检查限位开关，重新卷丝，清洗调整导轮轴承或更换导轮，调整进电块位置，使其接触表面良好。6工件精度不符传动丝杠间隙过大，传动齿轮间隙过大，导轮调整滚珠丝杠副和减速齿轮间隙，及传动链中联轴

47、器，检查数控装置。更换导轮及轴承，电参数应保持一件加工不变为好。第八十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月序号润滑部位润滑油脂类别润滑方式注油次数换 油周 期1丝筒拖板导轨20#注油1 2丝筒拖板丝杠副20#压配式压注油杯1 3丝筒支架轴承轴承润滑脂填封 14工作台导轨凡士林 黄油填封 15滚珠丝杠副凡士林 黄油填封 16滚珠丝杠轴承轴承润滑脂填封 17导轮轴承4#注油2 8可调线架丝杠支撑轴承轴承润滑脂填封 1机床的润滑系统第八十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月3.4 电火花线切割编程目前国内的电火花线切割机床多数采用“3B 指令”格式，有些机床既使用3B格式代码，同

48、时也支持ISO格式的代码。 “3B 指令”的一般格式如下： B X B Y B J G Z其中 B 分隔符，它将X、Y、J的数值分隔开； X X轴坐标值，取绝对值，单位为m； Y Y轴坐标值，取绝对值，单位为m； J 计数长度， 取绝对值，单位为m； G计数方向，分为按X方向计数(Gx)和按Y方向计数(Gy)； Z 加工指令(共有12种指令，其中直线4种，圆弧8种)。 注意： X、Y、J的数值最多6位，而且都要取绝对值，即不能使用负数。“3B”代码编程第八十八张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 （1）建立坐标系： 一般将坐标原点设定在线段的起点。 （2）格式中每个代码的含义： X、Y

49、：线段的终点坐标值(Xe，Ye)，也就是切割线段的终止点相对于线段的起始点的相对坐标的绝对值。当直线与X轴或Y轴重合时， X、Y均可写作0，也可在B后可不写数字。例如：程序B 0 B 4000 B 4000 Gy L1可简化为B B 4000 B 4000 Gy L1。（其中作为分隔符的“B”在任何时候均不能省略） 计数长度J：由线段的终止点坐标值中较大的值来确定。如Xe Ye，则取Xe；反之取Ye。1. 直线的编程第八十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 计数方向G：由线段的终止点坐标值中较大值的方向来确定。如：XeYe，则取Gx，如图39a所示；反之取Gy，如图39b所示。当X

50、e=Ye时，若是450和2250则取Gy，若是1350和3150则取Gx。第九十张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 直线加工指令Z：直线加工指令有4种：L1、L2、L3、L4，如图310所示。第一象限取L1，(00a900)；第二象限取L2，(900a1800)；第三象限取L3，(1800 a2700)；第四象限取L4，(2700 aYe，则取Ye；反之取Xe。 计数长度J应取从起始点到终止点的某一坐标移动的总距离。当计数方向确定后，J就是被加工曲线在该方向(计数方向)投影长度的总和。对圆弧来讲，它可能跨越几个象限。 加工指令Z由圆弧起始点所在的象限决定。该指令共有8种，其中逆时针4

51、种，顺时针4种。2. 圆弧编程第九十二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月第一象限第二象限第三象限第四象限逆圆NR1NR2NR3NR4顺圆SR1SR2SR3SR4 a逆圆 b顺圆 图313 圆弧加工指令表35 加工指令第九十三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月序号BXBYBJGZ1B40000B0B40000GxLl2B10000B90000B90000GyL13B30000B40000B60000GxNR14B10000B90000B90000GyL45D “3B”代码编程举例例题：试用3B格式编写如图317所示轨迹的程序，切割路线为：ABCDA，不考虑切入路线。温馨提示：

52、该图形是由3段直线(直线AB、斜线BC、斜线DA)、1段圆弧（圆弧CD）组成.完整的工件加工程序见表第九十四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月4. 间隙补偿量的确定数控电火花线切割加工是采用电极丝(如：钼丝)作为工具电极来进行加工的，因为电极丝具有一定的直径d；加工时又有放电间隙d的存在，致使电极丝中心运动轨迹与给定图形相差距离L，如图320所示，即: L=d/2 +dd第九十五张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月加工模具中凸模类零件时，电极丝中心轨迹应放大；加工模具中凹模类零件时，电极丝中心轨迹应缩小，如图321所示。 （a）凸模加工 （b）凹模加工图321 电极丝中心运动

53、轨迹与给定图线的关系第九十六张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月代码功 能代码功 能G00快速定位G55加工坐标系G01直线插补G56加工坐标系G02顺圆插补G57加工坐标系G03逆圆插补G58加工坐标系G05XG59加工坐标系G06YG80接触感知G07XD82半轴移动G08XG90绝对坐标指令G09XG91增量坐标指令G10YG92设定加工起点G11XM00程序暂停G12消除镜像M02程序结束G40取消电极丝补偿M05接触感知解除G41电极丝左补偿M98调用子程序G42电极丝右补偿M99调用子程序结束G50取消锥度T84切削液开G51锥度左偏T85切削液关G52锥度右偏T86走丝机

54、构开G54加工坐标系T87走丝机构关3.4.2 ISO代码编程电火花线切割机床常用ISO代码第九十七张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月1.程序的结构一个完整的加工程序有程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。 程序号：程序号即为程序的编号，位于程序的开头，为了区别存储器中的其他程序，每个程序都要有自己的程序号，且不能重复。程序号的地址为英文字母，一般采用O、P或等，其后紧接表示序号的数字。 程序内容：程序内容部分是整个程序的核心，它由若干个程序段组成，每个程序段又由若干个指令字组成，每个指令字又由字母、数字、符号组成，它表示数控设备要完成的全部动作。 程序结束：程序结束是以程序结束指

55、令M02或M30作为整个程序结束的符号，来结束整个程序。2.程序段能够完成一个动作，作为一个单位的一组连续的字，称为程序段。程序段由程序段号及各种功能字组成。如：N0010 G92 X0 Y50程序格式第九十八张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 3.G功能该功能的作用主要是指定数控电火花线切割机床的加工方式，为机床的插补运算、刀补运算等做好准备。其后续数字一般为2位数字。如：G54、G00、G01等。 4.尺寸坐标字尺寸坐标字主要用于指定坐标移动的数据。如：X、Y指定到达点的直线坐标尺寸；I、J指定圆弧中心坐标的数据。 5.T功能用于指定有关机械控制的事项。如：T84表示冷却液开启；

56、T85表示冷却液关闭；T86表示开启走丝；T87表示关闭走丝。 6.M功能用于控制数控机床中辅助装置的开关动作或状态，其后一般为2位数字。如：M00 表示暂停程序运行；M02、M30表示加工结束；M20开走丝电机、工作液泵和加工电源；M21关走丝电机、工作液泵和加工电源。第九十九张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月 2. 程序编制（1）绝对坐标指令 G90：格式：G90 X_ Y_ （2）相对坐标指令 G91 ：格式：G91 X_ Y_ （3）设置当前点坐标 G92：格式：G92 X_ Y_ (4）快速定位指令 G00：格式：G00 X_ Y_ （5）电极丝半径补偿 G40、G41、G

57、42 如图326所示。 格式： G40 取消电极丝补偿 G41 D 电极丝左补偿 G42 D 电极丝右补偿第一百张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月（6）圆弧插补指令 G02、G03格式说明 : G02 是顺时针切割圆弧的编程指令，G03 是逆时针切割圆弧的编程指令。 X_ Y_ 圆弧终点的坐标值。 R 圆弧半径，当圆心角小于180时，R取正值，否则，R取负值。 I和J 是圆心坐标，即I、J分别是在X轴、Y轴上，圆心相对于圆弧起点的投影。 切割整圆时，必须用I、J方式，而不能用R编程。格式：第一百零一张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月例1： 采用ISO代码编写程序切割如图33

58、1所示的五角星图形。温馨提示：根据图形特点，将加工原点设为O点。加工路线为：OABCDEFGHIJAO该题为切割五角星外形，所以从工件外部引入，采用左刀补G41。设各点的坐标为：O（0，0），A（0，134）B（80，134），C（103，210），D（130，134），E（210，134），F（142，87），G（163，11），H（100，58），I（35，11），J（60，87）。 3. 编程举例第一百零二张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月O1111 程序号N10 G90 绝对值编程方式N20 T84 T86 开冷却液、开丝N30 G92 X0 Y0 设置当前电极丝位置的坐标值

59、为0，0；加左刀补N40 G41 G00 X0 Y134 OAN50 G01 X80 Y134 ABN60 X103 Y210 BCN70 X130 Y134 CDN80 X210 Y134 DEN90 X142 Y87 EFN100 X163 Y11 FGN110 X100 Y58 GHN120 X35 Y11 HIN130 X60 Y87 IJN140 X0 Y134 JAN150 G40 GO0 X0 Y0 AO；取消刀补N160 T85 T87 关冷却液、关丝N170 M02 程序结束具体编程如下：第一百零三张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月例2： 采用ISO代码编写程序切割

60、如图332所示的型孔，穿丝孔中心坐标为（5，20）。温馨提示：根据图形特点，将加工原点设为O点，即穿丝孔中心。 加工路线为：OABCDEAO 该题为切割型孔的内腔，所以从穿丝孔中心引入，顺时针加工，采用右刀补G42。 设各点的坐标为：O（5，20），A（5，12.5）B（-5，12.5），C（-5，32.5），D（5，32.5），E（5，27.5）。ab第一百零四张，PPT共一百九十页，创作于2022年6月若采用绝对值编程其编程如下如图332a所示：O1111 程序号N10 G90 绝对值编程方式N20 T84 T86 开冷却液、开丝N30 G92 X5 Y20 设置当前电极丝位置的坐标值为5