《模具制造工艺》-模块五

模块五模具零件的现代加工与成形方法任务一掌握电火花成形加工任务二电火花线切割加工任务三电化学及化学加工任务四认识超声波加工上一页任务一掌握电火花成形加工电火花加工是特种成形工艺方法的一种，它不同于传统的切削加工，虽然也属于材料去除成形工艺，但它是直接利用电能、热能对工件实施成形加工的，尤其是对那些具有特殊性能（硬度高、强度高、脆性大、韧性好、熔点高）的金属材料和结构复杂、工艺特殊的工件实现成形加工特别有效。在模具的制造过程中，对于一些形状复杂的型腔、型孔和型槽往往都采用电火花加工。电火花加工发展到今天，其技术在模具制造领域的应用已经非常成熟，成为主要的加工方法之一。电火花加工分为电火花成形加工和电火花线切割加工，本节主要介绍电火花成形加工。下一页返回任务一掌握电火花成形加工一、电火花加工的基本原理1.电火花加工的基本原理电火花成形加工（简称电火花加工）的基本原理是通过电极与工件之间脉冲放电时的电腐蚀现象，有控制地去除材料，达到成形工件的目的。图5-1所示是电火花加工的基本原理。工具电极2和工件3保持适当间隙，并相对置于绝缘的工作液4（如煤油）中，并分别与直流电源E的负极、正极相连接。脉冲发生器1由限流电阻R和电容器

C构成。它的作用是利用电容器C充电和放电，把电源

E的直流电转变为脉冲电流。当接上电源

E后，通过限流电阻

R使电容器

C充电，于是，电容器两端的电压由0迅速上升，电极与工件之间的电压也随之升高。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工当电压升高到等于电极与工件之间的放电间隙的击穿电压时，间隙介质被击穿，形成放电通道而产生火花放电，电容器将所储存的能量瞬间（在电极与工件之间）释放出来，形成脉冲电流。由于放电时间极短，放电区域集中，因此能量很大，放电区的电流密度很大，温度很高（可达10000℃左右），引起工件和工具电极表面的金属材料局部熔化或部分气化。熔化或气化了的金属在爆炸力的作用下被抛入工作液冷却为球状小颗粒，并被工作液立即冲离工作区，使工件表面腐蚀出一个微小凹坑，如图5-2所示。电火花加工是一次次火花放电蚀除金属的过程。每次放电产生一个微小凹坑，多次放电便产生无数小坑，就形成一个面（曲面或平面），如图5-3所示。电极在机床控制下，不断下降（相当于切削加工的进给运动），金属表面也就不断被蚀除，于是，电极的轮廓形状便可复制到工件上，达到加工的目的。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工一次脉冲放电的过程可以分为电离、放电、热膨胀、抛出金属和消电离等几个连续的阶段：①电离——液体介质被电离为电子和正离子。②放电——电场作用，电子奔向阳极，正离子奔向阴极，产生火花放电。③热膨胀——电子、正离子相互碰撞，两极间形成高温热源，金属熔化、气化。④抛出金属——热膨胀具有的爆炸力，将金属抛入液体介质。⑤消电离——放电区的带电粒子复合为中性粒子的过程。在脉冲放电过程中，工件和电极都要受到电腐蚀，但正、负两极的被腐蚀量是不同的，其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工产生极性效应的基本原因是由于电子的质量小，惯性也小，在电场力的作用下容易在短时间内获得较大的运动速度。而正离子由于质量大，惯性也大，在相同的时间内所获得的速度远小于电子。在短脉冲进行加工时，大部分正离子尚未到达负极表面，脉冲已结束，所以负极的蚀除量小于正极。但是，当用较长的脉冲加工时，正离子可以有足够的时间加速，获得较大的运动速度，并有足够的时间到达负极表面。又因为正离子的质量大，所以对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击，负极的蚀除量则大于正极。电极和工件的蚀除量不仅与脉冲宽度有关，而且还受电极及工件材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的综合影响。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工在电火花加工过程中，极性效应越显著越好，因此必须充分利用极性效应，合理选择加工极性，以提高加工速度，减少电极的损耗。在实际生产中把工件接正极，称为“正极性加工”或“正极性接法”。工件接负极，称为“负极性加工”或“负极性接法”。电极是以一定的尺寸关系或者公差关系，严格按照工件的表面形状加工出来的，也可以说，工件的表面形状是由电极复制出来的，只是表面的凹凸方向恰好相反而已。要使脉冲放电能够用于零件加工，应具备下列基本条件：①必须使接在不同极性上的工具和工件之间必须保持一定距离以形成放电间隙。放电间隙的大小与加工电压、加工介质等因素有关，一般为0.01～0.1mm。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工在加工过程中还必须用工具电极的进给和调节装置来保持这个放电间隙，使脉冲放电能连续进行。②放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。液体介质还能够将电蚀物从放电间隙中排出并对电极表面进行冷却。目前，大多数电火花机床采用煤油作为工作液进行穿孔和型腔加工。在大功率工作条件下（如大型复杂型腔的加工），为避免煤油着火，需采用燃点较高的机油或煤油与机油混合作为工作液。近年来，新开发的水基工作液可使粗加工效率大幅度提高。③脉冲波形基本是单向的。放电延续时间ti（即脉冲宽度）应小于10-3s，以使放电所产生的热量来不及从放电点过多传导扩散到其他部位，从而只在极小的范围内使金属局部熔化，直至气化。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工在电火花加工过程中，极性效应越显著越好，因此必须充分利用极性效应，合理选择加工极性，以提高加工速度，减少电极的损耗。相邻脉冲之间的间隔时间t0称为脉冲间隔，它使放电介质有足够的时间恢复绝缘状态（称为消电离），以免引起持续电弧放电，烧伤加工表面。脉冲周期

T是脉冲宽度和脉冲间隔之和，即

T=ti

+t0④有足够的脉冲放电能量。脉冲放电能量可保证放电部位的金属熔化或气化。自动进给装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工2.电火花加工的主要特点在电火花加工中工具电极相当于切削加工中的“刀具”，但它与工件不直接接触，也没有宏观的机械力作用，蚀除材料的方式也不是靠机械能做功。所以，电火花加工有如下特点：（1）“以柔克刚”由于电火花加工是一种腐蚀作用，对电极与工件材料的相对硬度没有必须的要求，所以工具电极的材料硬度可以比工件材料的硬度低。电火花加工适合加工用切削方法难以加工甚至无法加工的特殊材料，如淬火钢、硬质合金、耐热合金以及各种超硬材料。（2）工件不变形上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工由于电火花加工没有机械力作用，工件加工完后不会产生变形，所以，它适合加工小孔、深孔、窄槽等，这样就不会因为工具和工件的刚性太差而无法加工。对于各种型腔、型孔、立体型面和形状复杂的工件，均可采用成形电极一次成形。（3）易于实现控制和加工自动化（4）电火花加工的不足①工具电极的制造有一定难度。②电火花加工效率较低。③电火花加工只适用于导电材料的工件。3.电火花成形加工的设备1）电火花成形加工机床上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工电火花成形加工的设备通常指电火花成形机床，也称为电火花成形机。它主要由机械部分（包括床身、立柱、纵横工作台、主轴头等）、脉冲电源（内有脉冲电源、电极自动跟踪系统、操作系统）和工作液循环处理系统等组成，如图5-4所示。①电源箱中的脉冲电源连续产生火花放电的能源，它对加工速度、表面质量、加工稳定性以及工具电极损耗等各项经济技术指标都有很大影响。因此要求脉冲电源（参数如电流幅值、脉宽、脉冲间歇等）能在规定范围内可调，以满足粗、中、精、精微加工的需要。②电极自动跟踪系统用来保证电极与工件间的放电间隙，同时检测电极间电压或电流的变化，并通过液压伺服机构使主轴头按要求上下调节。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工③操作部分是操作控制面板上的各种按钮、按键，以实现电火花加工的自动化控制和CNC控制。④工作液循环处理系统是用来净化加工环境和工作液本身的循环过滤装置，包括工作液箱、工作液槽和液压油箱等。工作液的循环是在一定压力下的强迫循环，在循环过程中要带走电火花加工的电蚀产物（即前述的球状小颗粒）和加工热量，以达到净化加工环境的目的。⑤机械部分的床身起支撑作用，纵横工作台可以带着工件在水平面内沿

x、y方向移动。主轴头上装有主轴，可以在竖直（Z方向）方向移动，并使主轴与工作台保持垂直关系。x、y、z这3个方向互为垂直关系，是空间三坐标。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工加工时，工件放置在工作液槽内。工具电极通过合适的夹具装在主轴上，与工件（保持一定的间隙）同时放置（淹没）在工作液中。脉冲电源给工件和工具电极提供脉冲电压和电流，使得工件与工具电极之间产生火花放电，实现电蚀效果，形成电火花加工。电火花成形机床是机床行业中发展最快的机床之一，除单立柱式电火花机床外，还有台式、滑枕式和龙门式等。随着数控技术的不断发展与应用，近年来，一些能满足不同需要的新型电火花成形加工机床不断涌现，如三轴数控精密电火花加工机、三轴数控高速电火花小孔加工机、八轴数控高速电火花小孔加工机、数控电火花内圆磨床以及微孔加工机等。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工2）机床附件（1）平动头平动头主要用于型腔模在终加工和精加工时精修腔壁，目的是提高仿形精度，保证加工稳定性。平动头是电火花成形加工较常用的机床附件。（2）电极夹具电极夹具是装夹工具电极并将其固定在主轴上的机床附件。通过调节，它能使工具电极的轴线与主轴轴线重合或者平行。工具电极的装夹及调节装置的形式很多，常用的有十字铰链式和球面铰链式两种，如图5-5和图5-6所示。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工在十字铰链式夹具中，工具电极装在电极装夹套内，用紧定螺钉固定。电极夹好后，调整4个调节螺钉的松紧，通过百分表找正，便可调节工具电极与工作台面的垂直度。在球面铰链式夹具中，工具电极装在弹性夹头内，拧动4个调节螺钉，在钢球的作用下，弹性夹头的轴线相对连接板的轴线发生偏转，通过百分表找正，从而调节工具电极对工作台的垂直度。除上述两种夹具外，当工具电极的直径较小时，可直接采用钻夹头进行装夹。当工具电极较大时，可以采用如图5-7所示的螺纹夹头进行装夹，其连接螺杆是与主轴相连接的。3）影响电火花加工质量的主要工艺因素加工质量包括零件的加工精度和电蚀表面的质量。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工（1）零件的加工精度电火花加工过程是一个复杂的多参数输入、多参数输出系统，其影响因素很多，主要有机床本身的制造精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度、电极损耗、放电间隙、加工斜度等。这里主要讨论加工过程中电极损耗、放电间隙等因素的影响。①电极损耗的影响。电极损耗是一个影响加工精度的重要因素，掌握其规律，从各方面采取措施尽量减少电极损耗，对加工精度是很重要的。型腔加工时，多用电极的体积损耗率来衡量电极的损耗情况，电极的体积损耗率可通过式（5-1）计算，即

Cv=VE/VW×100%（5-1）上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工式中，Cv——电极的体积损耗率（％）；

VE——电极的体积损耗速度（mm3/min）；

VW——工件的体积蚀除速度（mm3/min）。穿孔加工时，多用长度损耗来衡量电极的损耗，即

CL=hE/hW

（5-2）式中，CL——电极的长度损耗率（%）；

hE——电极长度方向上的损耗尺寸（min）；

hW——工件上已加工出的深度尺寸（min）。电极的不同部位在加工过程中的损耗是不同的。电极的尖角、棱边等凸起部位的电场强度较强，易形成尖端放电，所以这些部位比平坦部位的损耗要快。电极的不均匀损耗必然使加工精度下降。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工电极的损耗还受电极材料的热学物理常数影响。电极材料的熔点、沸点、比热容、熔化与气化潜热越高，导热系数越大，其耐腐蚀性越好，传热能力越强，因而能降低电极的损耗。②放电间隙对加工精度的影响。电火花加工模具时，工具电极与工件之间发生脉冲放电需要保持一定的放电间隙，使加工出的工件型孔尺寸与电极尺寸相比，沿加工轮廓上要相差一个放电间隙。放电间隙主要影响加工稳定性，一般增大脉冲放电间隙时可提高加工稳定性，而提高峰值电流将使生产率提高，但电极损耗将加大。表面变质层加深，粗糙度会变大。要使放电间隙保持稳定，必须使脉冲电源的电参数保持稳定，此外还应使机床精度和刚度也保持稳定，同时要特别注意电蚀产物引起的二次放电对放电间隙的影响。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工（2）电蚀表面的质量①加工对表面粗糙度的影响。电蚀表面的粗糙度评定参数Ra随脉冲宽度和电流峰值增大而增大。在一定加工条件时，脉冲宽度和电流峰值增大会使单个脉冲能量增大，使电蚀凹坑的断面尺寸增大，因此表面粗糙度主要取决于单个脉冲能量的大小。要减少表面粗糙度Ra的值，必须减少单个脉冲的能量。②表面变化层对模具表面质量的影响。模具经电火花加工后的表面将产生包括凝固层和热影响层的表面变化层。凝固层是工件表层材料在脉冲放电的瞬时高温作用下发生熔化而未能抛出，在脉冲放电结束后迅速冷却、凝固而保留下来的金属层。该层金属晶粒非常细小，有较强的抗腐蚀能力。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工热影响层位于凝固层与工件基体材料之间，由于受放电点处的高温影响，使材料金相组织发生变化。在加工过程中由于所选用的电参数、冷却条件及工件材料原来的热处理状况不同，变化层的硬度变化情况就会不一样。表面变化层的厚度与工件材料及脉冲电源的电参数有关，随脉冲能量的增大而增厚，且凝固层硬度通常较高，因此，电火花加工后的模具表面耐磨性比普通机械加工要好。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工二、型孔的加工用电火花加工方法加工通孔称为穿孔加工。它在模具制造中主要用于机械切削加工方法难于加工的凹模型孔。对于型孔复杂的凹模，可以不采用镶拼结构，而采用整体结构，这样既可节约模具设计和制造工时，又能提高凹模强度。用电火花加工的冲模，容易获得均匀的配合间隙和所需要的落料斜度，刃口平直耐磨，可相应提高冲件质量和模具的寿命。一般冲模工作零件的电火花加工已逐渐为线切割加工所代替，冲模工作零件的电火花加工主要用于多（凸）模的加工，以保证凸模、凹模的均匀间隙。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工1.冲模的配合间隙冲模的配合间隙是一个很重要的技术指标，在电火花加工中，保证配合间隙常用的方法有以下几种：（1）直接加工法直接加工法适用于形状复杂的凹模或多型孔凹模，如电动机转子、定子硅钢片冲模等，如图5-8所示。直接加工法是指将凸模直接作为电极加工凹模型孔的方法，加工后将凸模上的损耗部分去除。凸模、凹模的配合间隙靠控制脉冲间隙来保证，通过直接加工法可以获得均匀的配合间隙，模具质量高，不需另外制造电极，工艺简单。但是，直接加工法的不足之处是，凸模作电极加工速度低，在直流分量的作用下易磁化，使电蚀产物吸附在电极放电间隙的磁场中，形成不稳定的二次放电。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工（2）混合加工法电极与凸模连接在一起加工，电极形状、尺寸与凸模一致，加工后凸模、凹模配合间隙均匀，是一种使用较广泛的方法，如图5-9所示。混合加工法是将凸模加长，加长部分选用与凸模不同的材料（如铸铁等），黏结或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以黏结或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。加工后再将电极部分去除。混合加工法电极材料可选择，所以电加工性能比直接加工法好。（3）间接加工法用间接加工法时，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，达到配合间隙要求。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工间接加工法的优点是电极可以选用电加工性能好的电极材料。由于凸模、凹模的配合间隙是靠修配凸模来保证的，所以不论凸模、凹模配合间隙的大小如何，均可采用。由于电火花加工会产生加工斜度，型孔加工后孔壁会产生倾斜，所以，为防止型孔工作部分产生反向斜度，影响模具正常工作，在穿孔加工时应将凹模底面朝上。间接加工法的缺点是增加了制造电极和钳工的工作量，而且不易得到均匀的配合间隙，所以修配凸模法只适于加工形状比较简单的冲模。2.凹模模坯准备凹模模坯准备指完成电火花加工前的全部工序。常用的凹模模坯准备工序见表5-1。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工任务一掌握电火花成形加工三、型腔的加工型腔的作用是成形制件的外表面，其加工精度和表面质量一般要求较高，工艺过程复杂。对于前面提到的型孔加工，只要按常规正确设计电极，正确装夹电极，正确选择电规准及排屑方式，通常就能加工出合格的产品。但是，用电火花加工方法进行模具型腔加工时，由于大多属于盲孔加工，所以在工艺条件上存在诸多不良因素。例如，金属蚀除量大、工作液循环困难、排屑条件差、加工面积变化大、加工过程中要求电规准的调节范围大。当型腔较复杂时，电极损耗不均匀，直接影响加工精度。因此，型腔加工需从设备、电源、工艺等各方面采取措施来弥补或补偿上述因素造成的影响，从而保证加工精度和提高生产率。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工与机械加工相比，电火花加工的型腔具有加工质量好、表面粗糙度值小、减少了切削加工和手工劳动、缩短了模具生产周期的特点。特别是近年来由于电火花设备和工艺的日趋完善，电火花成形加工已成为模具型腔加工的重要手段。1.型腔加工工艺方法（1）单电极加工方法单电极加工法是指用一个电极加工出所需的型腔。它可以直接加工形状简单、精度要求不高的型腔。当型腔要求较高时，通常采用先预加工再电加工的方法完成形腔加工。为了提高电火花加工效率，型腔在电火花加工前先采取机械切削加工方法进行预加工，留出电火花加工余量，待型腔淬火后用一个电极进行精加工。留出的余量要均匀、适量。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工一般情况下，侧面单边余量留0.1～0.5mm，底面余量留0.2～0.7mm。对于多台阶复杂型腔的电加工余量还应适当减小。（2）单电极平动法加工型腔单电极平动法在模具型腔加工中应用非常广泛，它采用一个电极完成型腔的粗、半精、精加工，如图5-10所示。先采用粗规准加工，然后利用平动头的平面小圆运动，按照粗、半精、精的顺序逐渐改变电规准，并依次加大平动量，修光型腔侧面，完成整个型腔的加工。平动加工的特点是只需一个电极、一次安装便可完成加工，并且排屑方便，但是难以获得高精度的型腔，尤其是清棱、清角差。（3）数控电火花机床加工数控电火花机床加工是利用工作台按照数控程序作摇动来修光型腔侧面，它有别于夹持在主轴上的平动头的平面运动。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工由于机床是用多轴联动控制工作台的微量运动，因此，工作台的运动不仅仅是平面移动，其运动轨迹既有平面的，也有空间的。例如，利用球头电极加上工作台的变径摇动及主轴的上下移动，可以加工或者修光锥面和球面；利用简单电极配合侧向（X、Y向）移动、转动、分度等进行多轴控制，可加工复杂曲面、螺旋面、坐标孔等。（4）创成加工所谓创成加工是指用简单形状电极来完成形腔的加工。它是近年来才得到重视和发展的一种电火花加工方法。创成加工的基本原理是用简单形状的圆柱形电极（相当于铣床的铣刀）对工件进行成形加工。加工时，工具电极按照数控程序给出的轨迹移动，对工件进行“铣削”加工，如图5-11所示。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工创成加工的最大特点是省略了复杂的电极加工，大大缩短了模具制造周期。同时，加工时由于放电面积很小，因此，加工稳定性好。（5）多电极加工多电极加工就是用多个电极加工同一个型腔的方法，如图5-12所示。将电火花加工过程分成粗、精加工几个阶段。先用一个电极粗加工，蚀除大量金属，再换上一个新电极进行精加工。对精度要求高、粗糙度小的型腔则需要更多的电极。多电极加工法仿形精度高，适合加工精度高、粗糙度值小、棱角清晰的型腔，但是由于需更换电极，因此对电极的定位要求更高。而且，型腔随加工的进行在不断扩大，放电间隙也在变化，因此，前后电极的尺寸是不一样的，这给电极的设计和制造增加了工作量。另外，各阶段对电规准的选择是不一样的。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工2.型腔加工电蚀产物的排除型腔加工由于多为盲孔加工，因此，排屑条件很差，若不很好地解决排屑问题，会直接影响加工状态，甚至使加工无法进行。常用的排屑方法有排屑孔法和定时抬刀法。排屑孔法即在电极上设置排屑排气孔。所谓定时抬刀是指在电极放电进给的过程中，按一定的时间间隔周期性地抬起电极，让工作液在电极与工件之间强迫循环，以带走电蚀产物，保持良好的加工环境。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工四、电极设计与制造凹模型孔的加工精度与电极的精度和穿孔时的工艺条件密切相关。电极的结构形式应根据型孔的大小与复杂程度、电极的结构工艺性等因素确定。为了保证型孔加工精度，设计电极时必须合理选择材料和确定尺寸，保证结构合理，以便于制造和安装。1.电极的材料根据电火花加工原理，几乎任何导电材料都可以作为电极。但在实际使用中，电极材料应选择损耗小、加工过程稳定、生产率高、机械加工性能好、来源丰富、价格低廉的导电材料。表5-2所示为电火花加工常用电极材料。选用时应根据加工对象、工艺方法、脉冲电源的类型等因素综合考虑。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工2.电极的结构电极结构形式应根据电极外形尺寸的大小与复杂程度、电极结构的工艺性等因素综合确定。电火花加工模具的尺寸精度主要靠工具电极来保证，因此对工具电极的要求也较高。为了保证电极的精度，在电极设计时，必须选择合适的电极材料、合理的几何尺寸以及较好的加工工艺性。电极常用的结构形式有四种：整体式、组合式、分解式和镶拼式。根据型孔或者型腔的大小和复杂程度以及机械加工的工艺性来确定选择的结构形式。由于型孔与型腔的加工工艺不尽相同，因此，电极的结构还分为加工型孔的电极和加工型腔的电极。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工1）加工型孔的电极（1）整体式电极这种电极是用整块材料加工出的，是一种最常用的结构形式，特别适合尺寸较小、不太复杂的型孔加工。如果型孔的加工面积较大，需要减轻电极本身的重量，则可以在电极上加工一些“减轻孔”或者将其“挖空”，如图5-13所示。对减轻孔的设置，有两点要求：一是为了不影响工作液的强迫循环，减轻孔应设成盲孔；二是孔口向上，以免孔内聚集气体引起爆鸣，以影响加工稳定性。对一些容易变形或断裂的小电极，可在其尾部设置台肩，以起加强作用，如图5-14所示。（2）镶拼式电极有些电极由于结构的原因，做成整体较为困难，不易加工，所以可以将其分成几块，加工完后再镶拼在一起，形成一个整体的电极。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工这样可以保证电极的加工精度，节约材料。图5-15所示是F形硅钢片冲裁模加工凹模的电极，可先将其分成4块，分别加工，然后再拼成整体。（3）分解式电极所谓分解式电极，就是将复杂形状的电极分解成若干简单形状的电极，对型孔进行若干次分别加工成形。图5-16所示是用分解式电极加工凹模的示意图。先用电极Ⅰ加工中间的矩形孔，再用电极Ⅱ加工四周的帽形孔。（4）组合式电极在冲模加工中，经常遇到“一模多孔”的问题。在这种情况下，为了简化定位工序，提高型孔之间的位置精度和加工速度，可以采用组合式电极，如图5-17所示。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工所谓组合式电极，就是将多个电极装夹在一起，同时完成凹模各型孔的穿孔加工。2）加工型腔的电极型腔电极与型孔电极一样，也可分为整体式、镶拼式、组合式和分解式，用得较多的是前两种。由于型腔加工几乎都是盲孔加工，排气、排屑条件较差，会严重影响加工状态的稳定性，甚至使加工无法进行。所以，在设计时往往都通过设置排气、排屑孔和冲油孔来改善加工条件，如图5-18和图5-19。3电极尺寸的确定电极尺寸包括横截面尺寸、电极长度尺寸以及公差。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工电极的截面尺寸分为横向截面和纵向截面尺寸，如穿孔电极只涉及横向截面尺寸的确定。纵向尺寸指电极的长度尺寸，如型腔电极既涉及横向截面尺寸又涉及纵向截面尺寸的确定。（1）电极长度尺寸的确定影响穿孔电极长度尺寸的因素较多，除凹模的有效厚度外，还与电极材料、型孔的复杂程度、电极的使用次数、装夹形式以及制造工艺等因素有关。图5-20（a）、（b）所示为穿孔电极长度计算图，其电极有效长度

L为：

L＝Kt+h+l+（0.4～0.8）（n–1）（5-3）式中，t——凹模有效厚度（电火花加工的深度）（mm）；

h——当凹模下部挖空时，电极需要加长的长度（mm）；上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工l——夹持电极而增加的长度（约为10～20mm）；

n——电极的使用次数；

K——与电极材料、型孔的复杂程度以及加工方式有关的系数。K

值的经验数据：紫铜为2～25，黄铜为3～35，石墨为17～2，铸铁为25～3，钢为3～35。当电极材料损耗小、型孔简单、电极轮廓无尖角时，K取小值，否则取大值。计算完毕后的穿孔电极长度，除夹持端外，有效长度经验数据一般为100～110mm。加工硬质合金时，由于电极损耗大，电极长度应适当加长些，但总长不宜过长，太长会带来制造上的困难。在生产中为了减少脉冲参数的转换次数，简化操作，有时将电极适当加长，并将加长部分和截面尺寸均匀减小，做成阶梯状，称为阶梯电极，如图5-20（c）所示。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工阶梯部分的长度

L1一般取凹模加工厚度的15倍左右；阶梯部分的缩小量h1=0.1～0.15mm。对阶梯部分不便进行切削加工的电极，常用化学浸蚀方法将断面尺寸均匀缩小。（2）电极横截面尺寸的确定在实际工作中，电极的截面尺寸是按凹模的标注公差和凸模的标注公差两种类型进行设计的。①当凹模型孔标注尺寸及公差时，电极的轮廓应比型孔均匀地缩小一个放电间隙值，如图5-21。与型孔尺寸相对应的电极截面尺寸为：

a=A－2δb=B＋2δc=C（5-4）上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工r1=R1＋δr2=R2－δ式中，A、B、C、R1、R2——型孔基本尺寸（mm）；

a、b、c、r1、r2——电极横截面基本尺寸（mm）；

δ——单边放电间隙（mm）；②当用凸模标注尺寸和公差确定横截面尺寸时，电极的横截面尺寸随凸模、凹模配合间隙

Z（双面）的不同，分以下三种情况：（a）配合间隙等于放电间隙（Z=2δ）时，电极与凸模截面尺寸完全相同。（b）配合间隙小于放电间隙（Z<2δ）时，电极轮廓应比凸模轮廓均匀地缩小一个数值，但形状相似。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工（c）配合间隙大于放电间隙（Z>2δ）时，电极轮廓应比凸模轮廓均匀地放大一个数值，但形状相似。电极缩小或放大的数值可按下式计算：

（5-5）式中，a——电极横截面轮廓的单边缩小或放大量（mm）；

Z——凸模、凹模双边配合间隙（mm）；

δ——单边放电间隙（mm）。（3）电极尺寸的公差及表面粗糙度电极横截面尺寸的公差一般取模具刃口相应尺寸公差的1/2～2/3。电极长度方向上的尺寸公差没有严格要求。电极侧面的平行度误差要求在100mm长度上不超过0.01mm。电极工作表面的粗糙度不大于凹模型孔的表面粗糙度值。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工（4）电极的制造模具的生产往往都是单件生产，按要求准确地制造出电极是一个十分重要的问题。电极的制造不仅与材料有关，还与复杂程度和尺寸大小有关。对于穿孔电极除采用普通的机械加工和数控加工方法外，还广泛采用成形磨削的方法进行精密加工。成形磨削的电极是与凸模用黏结剂黏结在一起并同时磨削的，也可以用锡焊将电极与凸模连接在一起。多型孔穿孔电极可采用数控加工方法制造，也可按组合式电极制造。组合电极的固定方法：焊接、铆接、螺钉连接和低熔点金属浇灌等。有些电极形状较为复杂，可采用数控加工方法制造，也可按镶拼式电极进行制造。当机械加工难于胜任时，还可以采用电火花线切割的方法加工。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工阶梯电极的小端也可以成形磨削，但大多数情况下都采用腐蚀的方法。下面介绍几种材料电极的制造方法。①石墨电极及其加工。石墨电极是电火花加工中最常用的电极材料之一。石墨电极的制造基本上都采用切削加工和成形磨削。由于石墨性脆，机械加工时容易产生粉尘，因此，在加工前要先在煤油中浸泡若干天。石墨电极还可以用压力振动的方法加工。无论是整体电极还是拼合电极，都应使压制时的施压方向与电火花加工的进给方向垂直，拼合电极各拼块的材料应选用同一牌号的石墨。②铜电极及其加工。铜属软金属材料，加工时易变形，加工的电极表面粗糙度较差。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工切削加工时要用肥皂水作工作液，同时进刀量要尽可能小。铜电极的磨削特别困难，非常容易堵塞砂轮。磨削时砂轮粒度不能太细，要加磨削液，同时需采用低转速磨削，且砂轮进给量要小。紫铜电极也可以用锻造或放电压力成形方法制造。表5-3是以机械加工方法为例的电极制造工序。③铜钨合金、银钨合金电极及其加工。这类合金系高温烧结而成，制造时宜选用硬质合金刀具作切削加工。磨削加工时容易堵塞砂轮；选择的砂轮粒度不能太细，宜选用白刚玉砂轮；磨削时要加磨削液。薄的工件加工时容易回弹，因此进刀量要尽可能小。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工五、电规准的选择与转换电火花加工中选用的一组电脉冲参数称为电规准。电规准应根据工件的加工要求、电极和工件材料、加工工艺指标等因素来进行选择。在生产中，通常要用几个规准才能完成凹模型孔加工的全过程。电规准的选择是否恰当，不仅影响模具的加工精度，还直接影响加工生产率和经济效益。电规准主要通过工艺试验确定。（1）电规准的选择电规准可分为粗规准、中规准和精规准三种。从一个规准调整到另外一个规准称为电规准的转换。①粗规准主要用于粗加工，对它的要求是生产率高、工具电极损耗小、被加工表面的粗糙度

Ra≤125

m。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工因此粗规准一般采用较大的电流峰值、较长的脉冲宽度（t1=20～60

s），采用钢电极时，电极损耗应低于10％。②中规准是粗、精加工间过渡性加工所采用的电规准，用以减小精加工余量，促进加工稳定性和提高加工速度。中规准采用的脉冲宽度一般为6～20

s，被加工表面粗糙度

Ra=32～63

m。③精规准用来进行精加工，要求在保证冲模各项技术要求（如配合间隙、表面粗糙度和刃口斜度）的前提下尽可能提高生产率。采用精规准时，多用小的电流峰值、高频率和短的脉冲宽度（t1=2～6

s），被加工表面粗糙度Ra

可达0.8～1.6

m。（2）电规准的装换电规准的转换因不同的加工条件而异，目的是为了较好地解决电火花加工质量和生产率之间的矛盾。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工凹模型孔用阶梯电极加工时，电规准转换的程序是：当阶梯电极工作端的台阶进给到凹模刃口处时，转换成中规准过渡加工1～2mm后，再转入精规准加工。若精规准有两挡，还应依次进行转换。转换电规准时，其他工艺条件也要适当配合，如粗规准加工时排屑容易，冲油压力应小些。转入精规准后加工深度增加，放电间隙小，排屑困难，冲油压力应逐渐增大。当穿透工件时，冲油压力适当降低。对于加工斜度、表面粗糙度要求较高的冲模加工，可将液体介质的循环方式由上部入口处冲油改为下端抽油，以减小二次放电的影响。【例5-1】图5-22所示为电动机定子片复合冲裁凸凹模零件图。冲件厚度为05mm，配合间隙为0.03～0.07mm（双边），凹模型孔有24个槽，模具材料为Cr12MoV，硬度为60～62HRC。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工图5-23所示为电动机定子片冲槽凸模零件图。由于配合间隙小，对凸模和相应凹模型孔的制造公差要求较严，使用常规的配件存在一定难度。采用凸模作电极对凹模型孔异形槽进行电火花加工既简单又能保证配合间隙要求。1.电极（凸模）的制造加工工艺锻造→退火→粗铣→精铣→淬火与回火→成形磨削。2.电极（凸模）固定板的加工工艺锻造→退火→粗车→精车→划线→车削加工孔（孔比凸模单边放大1～2mm，作为浇注合金间隙）→磨平面。3电极（凸模）的固定在专用分度坐标装置（万能回转台）上分别找正各凸模位置，用锡基合金（固定电极用合金）将凸模固定在固定板上达到各槽位置要求。上一页下一页返回任务一掌握电火花成形加工4.凸凹模加工工艺锻造→退火→粗车→精车（上、下面）→样板划线→加工螺钉孔、粗加工各槽孔→淬火与回火→磨平面→退磁→用组合后的凸模作电极，电火花加工槽孔。上一页返回任务二电火花线切割加工数控电火花线切割加工是在电火花成形加工基础上发展起来的。电火花线切割加工是在机床数字控制系统的控制下，采用线装电极通过火花放电对工件进行切割，因此，电火花线切割加工又称为数控电火花线切割加工，习惯上简称为线切割。数控电火花线切割适合于加工淬火钢、硬质合金等难于加工材料和窄槽、尖角、轮廓复杂的直线形表面，因此，在模具行业中应用非常广泛，尤其适合于冲模、挤压模、塑料模以及电火花成形加工使用的电极等。下一页返回任务二电火花线切割加工一、电火花线切割加工原理与特点1.线切割加工机床目前，国内外广泛使用的线切割机床主要是数控电火花线切割机床，按其走丝速度分为快速走丝线切割机床和慢速走丝线切割机床两种。图5-24所示为线切割机床外形图。（1）快速走丝线切割机床采用直径为0.08～0.2mm的钼丝或直径为0.03～0.1mm的钨丝作电极，走丝速度约为8～10m/s，双向往复循环运行，反复通过加工间隙，一直使用到断丝为止。由于电极丝的快速运动能将工作液带进狭窄的加工缝隙，所以工作液除了起冷却作用外，还能将电蚀产物带出加工间隙以保持加工间隙的“清洁”状态，有利于切割速度的提高。工作液通常采用5％左右的乳化液和去离子水等。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工目前，线切割加工精度可达±0.01mm，表面粗糙度为Ra25～063

m，最大切割速度可达50m2／min以上，一般生产效率可达30～40mm2／min，切割厚度与机床结构参数有关，最大可达500mm，可满足一般模具的加工要求。（2）慢速走丝线切割机床用直径为0.03～0.35mm的铜丝作电极，走丝速度为3～12m／min，线电极只是单向通过间隙，不重复使用，可避免电极损耗对加工精度的影响。工作液主要是去离子水和煤油。加工精度可达±0.001mm，表面粗糙度可达

Ra≤0.32

m。这类机床还能进行自动穿电极丝和自动卸除加工废料等操作，自动化程度较高，但其售价比快速走丝切割机床要高得多。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工2.电火花线切割加工原理图5-25所示电火花线切割加工原理图。电火花线切割加工是通过电极和工件之间脉冲放电时的电腐蚀作用，对工件进行加工的。电火花线切割加工原理与电火花成形加工相同，但加工方式不同，电火花线切割加工采用连续移动的金属丝作电极，工件接脉冲电源的正极，电极丝接负极。工件（工作台）相对电极丝按预定的要求运动，从而使电极丝沿着所要求的切割路线进行电腐蚀，实现切割加工。在加工中，电蚀产物由循环流动的工作液带走。电极丝以一定的速度运动（称为走丝运动），其目的是减小电极损耗，且不被火花放电烧断，同时也有利于电蚀产物的排除。3电火花线切割加工的特点与电火花成形加工相比，电火花线切割加工有如下特点：上一页下一页返回任务二电火花线切割加工①无需考虑电极损耗。电火花加工中电极损耗是不可避免的，并且因电极损耗还会影响加工精度。在线切割加工中，电极丝始终按一定速度移动，不但和循环流动的工作液一道带走电蚀产物，而且自身的损耗很小。它的损耗量在实际工作中可以忽略不计，因此也不会因电极损耗造成对工件精度的影响。②不需要单独制造电极。电火花穿孔加工必须精确地制造出电极，而电火花线切割加工用的电极是成品的金属丝（如钨丝、钼丝、黄铜丝，其中钼丝最常用），不需要重新制造。这对模具制造来说，节约了生产成本，缩短了制造周期。③能加工精密细小、形状复杂的通孔零件或零件外形。线切割用的电极丝极细，很适合加工微细模具、电极、窄缝和锐角，以及贵重金属的下料等。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工④自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低，较安全。⑤工作液选用水基乳化液，而不是煤油，非但不易引发火灾，还可以节省能源物资。⑥不能加工盲孔。电火花线切割加工时，电极丝的运行状态是“循环走丝”，而加工盲孔却无法形成电极丝的循环。因此，电火花线切割只能对零件的通孔或外形进行加工。⑦采用四轴联动，可加工锥度和上、下异形体等零件。4.电火花线切割加工的应用场合线切割广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件等。如形状复杂、带有尖角窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结构淬火后加工，既能保证模具精度，又可简化模具设计制造。电火花线切割加工不能加工盲孔，但可用于加工一些难加工的金属零件。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工二、线切割加工工艺电火花线切割加工，一般作为零件加工的最后工序。为达到加工零件的精度和表面粗糙度要求，应合理控制线切割加工时的各种因素（电参数、切割速度、工件装夹等），同时应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备。1毛坯的准备毛坯在电火花线切割加工前，应该合理安排工序，从而达到零件精度要求。毛坯的准备工序如下：下料→锻造→退火→铣削平面→磨削平面→划线→铣漏料孔→孔加工→淬火→低温回火→磨削平面。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工模具工作零件一般采用锻造毛坯，其线切割加工常在淬火与回火后进行。除选用锻造性能好、淬透性好、热处理变形小的合金工具钢（如Crl2、Crl2MoW、CrWMn）作模具材料外，对模具毛坯锻造及热处理工艺也应正确进行。当凹模型孔较大时，为减少线切割加工量，需将型孔下部漏料部分铣出（并在型孔部位钻穿丝孔），只切割刃口高度；对淬透性差的材料，还应将型孔的部分材料去除，单边留3～5mm切割余量。凸模的准备可参照凹模的准备工序，将毛坯锻造成六面体，并去除多余的余量，保留切割轮廓线与毛坯之间的余量（一般不小于5mm），注意留出装夹部位。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工2.工艺参数的选择脉冲参数主要有加工电流、脉宽、脉冲间隔比等，这些参数对电火花线切割加工效率和工件表面质量都会产生一定影响。（1）电参数的选择下面是针对不同的加工条件给出的定性方案。①当要求切割速度高时，对表面粗糙度的要求一般不高，可以选择高的电源电压、大的峰值电流和大的脉冲宽度。但是由于切割速度与表面粗糙度间相互矛盾的关系，因此，在选择电规准时要掌握一个原则：在满足粗糙度要求的前提下再追求高的切削速度。②当要求表面粗糙度小时，单个脉冲能量的大小对加工表面的粗糙度影响较大，因此，应该选择小的脉冲宽度、小的峰值电流、低的电源电压，同时脉冲频率要适当。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工③当要求电极丝损耗小时，如前所述，脉冲宽度增大，电极丝损耗减小，因此，应该选择大的脉冲宽度。④当切割厚度加大时，有两个明显的特点，一是切割量大，二是排屑困难。考虑这两方面的因素，应该选择高电压、大电流、大的脉冲宽度和大的脉冲间隔。脉冲间隔选得大一些，有利于排除电蚀产物，保证加工的稳定性。（2）速度参数的选择①进给速度。工作台进给速度太大，容易产生短路和断丝；工作台进给速度太慢，则加工表面的腰鼓量就会增大，但表面粗糙度较小。正式加工时，一般应将试切的进给速度下降10％～20％，以防止短路和断丝。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工②走丝速度。走丝速度应尽量快一些，对快走丝线切割来说，会有利于减少因线电极损耗对加工精度的影响，尤其是对厚工件的加工，由于线电极的损耗，会使加工面产生锥度。一般走丝速度是根据工件厚度和切割速度来确定的。③线径偏移量的确定。正式加工前，按照确定的加工条件，切制一个与工件材料相同、厚度相同的正方形，测量尺寸，确定线径偏移量。在积累了足够的工艺数据或生产厂家提供了有关工艺参数时，可参照相关数据确定。（3）电极丝的选择电极丝应具有良好的抗电蚀性以及较高的抗拉强度。常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝等。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工钨丝抗拉强度高，直径在

0.03～0.1mm范围内，用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵；黄铜丝抗拉强度较低，直径在

0.1～0.3mm范围内，适于慢速走丝加工，加工精度高，表面质量好；钼丝抗拉强度高，直径在

0.08～0.2mm范围内，适于快速走丝加工，应用广泛。电极丝直径的选择应根据切缝的宽窄、工件厚度和拐角尺寸来选择。若加工大厚度或大电流切割时应选用较粗的电极丝；若加工带尖角、窄缝的小型模具则宜选用较细的电极丝。（4）工作液的选配线切割加工的工作介质就是指工作液。工作介质是线切割加工的必备条件，从放电机理看，如果在电极丝与工件之间没有工作液作介质，加工就很难进行，即使有放电，其结果也不是短路就是只有电弧，无法正常切割。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工在电火花线切割加工中，工作液的作用要比在电火花成形加工中重要得多，这主要是因为线切割加工间隙小，工作液只有靠强迫喷入和电极丝带入切割区。根据放电理论，工作液在正常供给的情况下，电力击穿得要快，放电后形成的颗粒越小越好。工作液要有捕捉这些微小颗粒的能力，使其变成一种融合物或者及时带走，否则就会破坏加工的稳定性。工作液对加工工艺指标的影响很大，尤其对切割速度、表面粗糙度、加工精度的影响。电火花线切割加工用的工作液种类很多，有煤油、乳化液、去离子水、蒸馏水、洗涤剂、酒精溶液等。在使用中无论是哪一种液体，都应该具备一定的绝缘性能、较好的洗涤性能和较好的冷却性能，同时对环境无污染。此外，工作液还应配制方便、使用寿命长、乳化充分，冲制后油水不分离，长时间储存也不应有沉淀或变质现象。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工不同的工作液对工艺指标的影响各不相同，特别是对加工速度的影响较大。早期采用慢速走丝方式、RC电源时，多采用油类工作液。其他工艺条件相同时，油类工作液的切割速度相差不大，一般为2～3mm/min，其中以在煤油中加30％的变压器油为好。与油类工作液相比醇类工作液不能适应高切割速度。采用快速走丝方式、矩形波脉冲电源时，结果如下：①自来水、蒸馏水、去离子水等水类工作液，对放电间隙冷却效果较好，特别是在工件较厚的情况下，冷却效果更好。然而采用水类工作液时，切割速度低，易断丝。这是因为水的冷却能力强，电极丝在冷热变化频繁时，丝易变脆，容易断丝。此外，水类工作液洗涤性能差，对放电产物排除不利，放电间隙状态差，故表面黑脏，加工速度低。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工②煤油工作液切割速度低，但不易断丝。因为煤油介电强度高，间隙消耗放电量多，分配到两极的能量少，同时，同样电压下放电间隙小，排屑困难，所以导致切割速度低。但煤油受冷热变化影响小，且润滑性能好，电极丝运动磨损小，因此不易断丝。③水中加入少量洗涤剂、皂片等，切割速度就可能成倍增长。这是因为水中加入洗涤剂或皂片后，工作液洗涤性能变好，有利于排屑，改善了间隙状态。④乳化型工作液比非乳化型工作液的切割速度高。因为乳化液的介电强度比水高、比煤油低，冷却能力比水弱、比煤油好，洗涤能力比水和煤油都好，故切割速度高。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工总之，工艺条件相同时，改变工作液的种类或浓度，就会对加工效果产生较大影响。工作液的脏污程度对工艺指标也有较大影响。工作液太脏，会降低加工的工艺指标，纯净的工作液也并非加工效果最好，往往经过一段放电切割加工之后，脏污程度还不大的工作液可得到较好的加工效果。纯净的工作液不易形成放电通道，经过一段放电加工后，工作液中存在一些悬浮的放电产物，这时容易形成放电通道，有较好的加工效果。但工作液太脏时，悬浮的加工屑太多，使间隙消电离变差，且容易发生二次放电，对放电加工不利，这时应及时更换工作液。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工三、工件的装夹与调整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螺钉固定工件。为了适应各种形状工件加工的需要，还可以使用磁力夹具、旋转夹具和专用夹具。1工件装夹的基本要求①夹具精度要高，工件至少有两个侧面固定在夹具或工作台上，如图5-26所示。②工件的装夹基准面应清洁无毛刺。③装夹工件的位置要有利于工件的找正，并能满足加工行程的需要，工作台移动时不得与丝架相碰。④装夹工件的作用力要均匀，不得使工件变形或翘曲。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工⑤装夹细小、精密、壁薄的工件时，工件应固定在辅助工作台或不易变形的辅助夹具上，如图5-27所示。2工件的装夹方式（1）悬臂支撑方式悬臂支撑方式通用性强，装夹方便，但工件在重力作用下或者薄板件变形后，其底面（基准面）难以与工作台面贴合，工件受力时其位置容易发生变化，如图5-28所示。因此，悬臂支撑方式只能在工件加工要求较低或悬臂部分较小的情况下使用。（2）桥式支撑方式桥式支撑方式是在两端支撑的夹具上，再架上两块支撑垫铁，如图5-29所示。此方式通用性强，装夹方便，大、中、小型工件都适用。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工（3）板式支持方式板式支撑方式是根据常规工件的形状，制成具有矩形或圆形孔的支撑板夹具，如图5-30所示。此方式装夹精度高，适用于常规与批量生产。同时，也可增加纵、横方向的定位基准。（4）两端支撑方式两端支撑方式是将工件两端固定在夹具上，如图5-31所示。这种方式装夹方便，支撑稳定，定位精度高，但不适宜用于小工件的装夹。（5）复式支撑方式在通用夹具上装夹专用夹具，便成为复式支撑方式，如图5-32所示。此方式对于批量加工尤为方便，可大大缩短装夹和校正时间，提高生产效率。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工3.工件的调整经过上述方法装夹工件，还必须经过适当的调整，使工件的定位基准面分别与机床的工作台面和工作台的进给方向保持平行，以保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。常用的方法如下：（1）百分表找正用百分表找正，往复移动工作台，按百分表的指示值调整工件位置，直至百分表指针的偏摆范围达到所要求的数值。（2）划线找正法工件的切割图形与定位基准间的相互位置精度要求不高时，可采用划线法找正，往复移动工作台，目测划针与基准间的偏离情况，将工件调整到正确位置。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工4.电极丝位置的调整线切割加工之前，应将电极丝调整到切割的起点位置上，常用的调整方法有以下几种：（1）目测法图5-33所示为目测法。通过目测或借助放大镜来观察电极丝与基准之间的位置进行调整。利用穿丝孔处划出的十字基准线，分别从不同方向观察电极丝与基准线的相对位置，根据偏离情况移动工作台，电极丝与基准线中心重合时，工作台纵、横方向上的读数就是电极丝中心的坐标位置。目测法适用于加工精度要求较低的工件。（2）火花法上一页下一页返回任务二电火花线切割加工图5-34所示为火花法。移动工作台使工件基准面逐渐靠近电极丝，在出现火花的瞬时，记下工作台的相应坐标值，再根据放电间隙推算电极丝中心的坐标。（3）自动找中心法图5-35所示为自动找中心法。这种方法适用于数控功能较强的线切割机床。所谓自动找中心就是让电极丝在工件孔的中心自动定位，让电极丝在X轴或Y轴方向与孔壁接触，接着在另一轴的方向进行上述过程，经过几次重复，数控线切割机床的数控装置自动计算后，就可找到孔的中心位置。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工四、凸模、凹模线切割加工编程程序编制就是从被加工的零件图到获得机床所需控制介质的全过程。要使数控线切割机床按照预定的要求，自动完成切割加工，首先要把被加工零件的切割顺序、切割方向及有关参数等信息，按一定格式记录在机床所需要的输入介质上，输入给机床的数控装置，经数控装置运算变换以后，控制机床的运动。下面通过实例介绍凸模、凹模线切割加工程序的编制方法。1.手工编程对于由直线、圆弧所组成的简单的凸模、凹模常采用手工编程。我国常用数控线切割机床为3B、4B程序格式。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工（1）3B格式程序编制

BX××××BY××××BJ××××GZ①分格符号B用来将数码X、Y、J隔开，以免混淆。坐标值X、Y规定为绝对值，单位为

m。对于圆弧，坐标原点为圆心，X、Y为圆弧起点的坐标值；对于直线（斜线），坐标原点为直线起点，X、Y为终点坐标值。编程时允许将X和Y的值按相同比例放大或缩小；对于平行于X轴和Y轴的直线，X和Y都按为“0”处理，X、Y值均可不写，但分隔号B必须保留。②计数方向G，选取X方向进行计数的称为计X，用GX表示；选取Y方向进行计数的称为计Y，用GY表示。为了保证加工精度，应正确选择计数方向。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工③计数长度J是指被加工图形在计数方向上的投影长度（绝对值）的总和（累计值），单位为

m。某些数控线切割机床的计数长度J应补足六位数。④加工指令Z，数控线切割机床的加工指令共12种。当被加工直线在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限时，分别用L1、L2、L3、L4

表示；当按逆时针方向加工圆弧，而起点在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限时，分别用NR1、NR2、NR3、NR4表示；当按顺时针方向加工圆弧，而起点在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限时，分别用SR1、SR2、SR3、SR4表示。（2）4B格式程序编制

BX××××BY××××BJ××××BRGD（或DD）Z①程序段中R为要加工的圆弧半径，对加工图形的尖角一般取R＝0.1mm的过渡圆弧来编程。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工数控装置接收补偿信息后，根据凸模、凹模开关的位置和

R值，能自动区别应作正补偿还是负补偿的偏移计算。②D代表凸圆弧曲线，DD代表凹圆弧曲线。半径增大为正补偿，半径减小为负补偿。为了减少数控线切割编程的工作量，目前已广泛采用带有间隙自动补偿功能的数控系统。这种数控系统能根据工件图样平均尺寸所编制的程序，使电极丝相对于编程的图样自动向内或向外偏移一个补偿距离，完成切割加工。同一模具只要编写一个程序便可加工凹模、凸模、固定板和卸料板等零件，不仅减少了编程工作量，而且保证了模具有关要素的位置精度。（3）ISO码数控程序编制按照国际统一规范—ISO代码进行数控编程是线切割编程和控制的发展趋势。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工目前国内厂家生产和使用的线切割机床，多为ISO代码和3B、4B格式并存方式。（4）锥度线切割加工编程数控线切割机床加工锥度是通过驱动U、V工作台（轴）实现的。U、V工作台通常装在上导轮部位。进行锥度加工时，数控系统驱动U、V工作台，使上导轮相对X、Y工作台平移，带动电极丝在所要求的锥角位置上运动。顺时针加工时，锥度左偏（G51）加工出来的工件为上大下小；锥度右偏（G52）加工出来的工件为上小下大。2自动编程自动编程是用计算机自动进行计算并生成线切割程序。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工对于由直线、圆弧所组成的复杂截面凸模、凹模，特别是由非圆弧曲线所组成的凸模、凹模，若采用手工编程，计算工作量太大，所以经常采用自动编程法。（1）采用源程序自动编程首先编写并向计算机输入源程序，然后由计算机进行编译计算。①选择3B、4B或ISO码程序。②给定入丝点坐标。③输入补偿值。④选择正（左）、负（右）补偿方式。⑤输入单边间隙Z（用于同一程序加工凸模、凹模）。⑥程序存盘。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工（2）CAD/CAM自动编程数控线切割机床的CAD／CAM自动编程软件很多，如TURBOCAD、AutoCAD、CADKEY或MASTERCAM等。编程的基本原理是利用绘图软件进行绘图并存档，然后利用机床所配置的CAM软件系统读出图形信息资料，并输入穿丝孔、切入点坐标和钢丝中心补偿值等工艺参数，经计算机编译计算生成数控加工程序（3B、4B或ISO码）或直接控制数控线切割机床进行加工。【例5-2】编制图5-36中凸凹模（图中尺寸为计算后的平均尺寸）的电火花线切割加工程序。电极丝为

0.18mm的钼丝，单边放电间隙为0.01mm。（1）建立坐标系，确定穿丝孔位置上一页下一页返回任务二电火花线切割加工切割凸凹模时，不仅要切割外表面，还要切割内表面，因此，加工顺序应先内后外，选取

20mm的圆心

O为凹模穿孔的位置，选取B点作为凸模穿丝孔的位置。（2）确定间隙补偿量

R=（0.18/2＋0.01）＝0.10（mm）（3）计算交点坐标将图形分成单一的直线段或圆弧，求

F点是直线段

FE与圆的切点，其坐标值可通过图5-37得到。

＝arctan560＝4°46′上一页下一页返回任务二电火花线切割加工XF

＝Rcos

＝8.46mmYF

＝Rsin

＝23.53mm其余交点坐标可直接由图形尺寸得到。（4）编写程序采用自动补偿时，图形中直线段OA和BC

为引入线段，需减去间隙补偿量0.10mm。其余线段和圆弧不需要考虑间隙补偿。切割时，由数控装置根据补偿特征自动进行补偿，但在

D点和E点需加过渡圆弧，取

R＝0.15mm。加工顺序为：先切割内孔，然后走到外形

B处，再按B—C—D—E—F—C

的顺序切割，其加工程序见表5-4。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工【例5-3】如图5-38所示为冲孔凸模，编写凸模的线切割加工程序。（1）工艺分析加工如图1所示零件外形，毛坯尺寸为60mm×60mm，对刀位置必须设在毛坯之外，以图中

G点坐标（-20,-10）作为起刀点，A点坐标（-10，-10）作为起割点。为了便于计算，编程时不考虑钼丝半径补偿值。逆时针方向走刀。（2）ISO程序上一页下一页返回任务二电火花线切割加工程序G92X-20000Y-10000G01X10000Y0G01X40000Y0G03X0Y20000I0J10000G01X-20000Y0G01X0Y20000G03X-20000Y0I-10000J0G01X0Y-40000注解以O点为原点建立工件坐标系，起刀点坐标为(-20，-10)从G点走到A点，A点为起割点；从A

点到B

点；从B

点到C

点；从C

点到D

点；从D

点到Ｅ点；从E

点到F

点；从F

点到A

点；上一页下一页返回任务二电火花线切割加工程序注解G01X-10000Y0从A

点回到起刀点G

；M00程序结束。（3）3B格式程序程序注解B10000B0B10000GXL1从G点走到A点，A点为起割点；B40000B0B40000GXL1从A

点到B

点；B0B10000B20000GXNR4从B

点到C

点；B20000B0B20000GXL3从C

点到D

点；B0B20000B20000GYL2从D

点到E

点；B10000B0B20000GYNR4从E

点到F

点；上一页下一页返回任务二电火花线切割加工程序注解B0B40000B40000GYL4从F

点到A

点；B10000B0B10000GXL3从A

点回到起刀点G，程序结束。【例5-4】图5-39（a）所示为落料凹模图。利用ISO码编制线切割加工程序。电极丝的直径为0.15mm，单边放电间隙为0.01mm。建立图5-39（b）所示的编程坐标系，按平均尺寸计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标（见表5-6）。程序中I、J值为圆弧起点相对圆心的增量坐标值，称圆心坐标。【例5-5】图5-40所示为落料凹模。电极丝直径为0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，图中的凹模尺寸为计算后平均尺寸。试编制其加工程序。上一页下一页返回任务二电火花线切割加工（1）建立坐标系按图样平均尺寸计算轮廓交点坐标及圆心坐标。（2）确定间隙补偿量

R

＝0.18/2＋0.01＝0.10（mm）D

点坐标按例5-2计算为（8.456，23.526）。选O

点为加工起点，其加工顺序为：O―A―B―C―D―A―O加工程序如下：G92X0Y0G41D100G01X0Y-25000G01X60000Y-25000上一页下一页返回任务二电火花线切割加工G01X8456Y23526G03X0Y-25000I-8456J-23526G40G01X0Y0M02上一页返回任务三电化学及化学加工电化学加工按其作用原理可分为三大类：第一类是利用电化学阳极溶解来进行加工，主要有电解加工、电解抛光等；第二类是利用电化学阴极沉积涂覆进行加工，主要有电镀、涂镀电铸等；第三类是利用电化学加工和其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺，如电解磨削、电化学阳极机械加工（阳极溶解、电火花蚀除、机械刮削）等。下一页返回任务三电化学及化学加工一、电解加工1.电解加工的基本原理和特点（1）电解加工的基本原理电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理，将工件加工成形的一种工艺方法。如图5-41（a）所示，加工时，工具接直流稳压电源（6～24V）的阴极，工件接阳极。两极之间保持一定的间隙（0.1～1mm），具有一定压力（0.49～1.96MPa）的电解液，从两极的间隙间高速流过。当电路接通后（电流可达1