特种加工技术课件.ppt

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1、特种加工技术课件,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,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

2、，达到“以柔克刚”的目的。,1. 特种加工的由来,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。,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，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。

3、,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：,（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（ECDM）、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。,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

4、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）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。,3. 特种加工的分类,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,2.1 电火花加工原理基础,电火花

5、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,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,（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，

6、进而影响加工精度。,电火花加工也有一定的局限性：,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表示机床工作台宽度为320mm,D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）；,电火花加工机床结构,21,1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,机床主体,床身与立柱,工作台,主轴头,机床附件,夹头,平动头,永磁吸盘,油杯,工作介质循环过滤系统,210 工作液强迫循环方式,图211纸质过滤

7、芯,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,自动进给调节系统,组成,伺服进给系统,作用,电火花加工数控系统,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，请写出电极定位于O点的具体过程。,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 ,

8、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,数控摇动的伺服方式,自由摇动,锁定摇动,步进摇动,电火花数控摇动类型,数控电火花机床常见的功能,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,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,峰值电流150A,峰值电流80A,峰值电流40A,峰值电流

9、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,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,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,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,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,脉冲宽度与电

10、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,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,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,影响电极损耗的因素,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；d为电极单边损耗量。,工具电极的损耗,2.3.5 影响表面质量的因素,1

11、.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。,2.3.5 影响表面质量的因素,2. 电火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,2.3.6 加工稳定性和电参数的选择

12、,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,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,2.4 电火花加工工艺,图235 电火花加工步骤,2.4.1 电火花加工准备工作 1. 电极准备,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,（1）电极的结构形式, 整体电极,整体电极,阶梯电极, 组合电极,组合电极, 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,电极开孔示意图,3. 电极的制造,在进行电极制造时，尽可能将要加工的

13、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),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,石墨电极的装夹,按辅助基准面校正电极,5.工件的准备,(1)工件的预加工,(2) 热处理,(3) 其它工序,6.工件的装夹与找正,7.电极相对于工件的定位,找正工件中心,2.4.2 电火花加工方法,1.电火花穿孔加工方法,凹模的电火花加工,L1,L2,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

14、数与机床的精度。,（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。,（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,（a）加工前,（c）切除损耗部分,（b）加工后,直接法,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

15、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。,（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（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,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。,（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

16、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模,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

17、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。,（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

18、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。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。,（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,（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

19、加工，加工时边打边平动可以改善排屑性能，提高加工速度，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。,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

20、受材料硬度的限制，扩大了模具材料的选用范围。,凹模加工,1. 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。,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，

21、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。,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

22、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,4. 装夹、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：,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0.2m

23、m的脱模斜度，符合设计要求。,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。,请同学们尝试，自己动手写出具体的操作步骤。,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,电火花线切割加工(Wir

24、e 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。,3.1 电火花线切割加工概述,3.1.1 电火花线切割的加工原理,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

25、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,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70008000，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。,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

26、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,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

27、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。,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,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

28、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。,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,高速走丝电火花线切割机床是依据电火花线切割机

29、床参数（GB7925-87）进行设计制造的。,主要技术参数,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,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，检查输入信号与移动动作是否一致。,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,电火花线切割机床常

30、见的故障与排除方法,机床的润滑系统,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

31、编程,（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：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, 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，

32、如图39a所示；反之取Gy，如图39b所示。当Xe=Ye时，若是450和2250则取Gy，若是1350和3150则取Gx。, 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 a3600)。,（1）建立坐标系: 一般将坐标系原点设定在圆弧的圆心。 （2）格式中每个代码的含义: X、Y是圆弧的起点坐标值，即圆弧起始点相对于圆心的坐标值的绝对值。 计数方向G由圆弧的终止点坐标值中绝对值较小的值来确定。如Xe Ye，则取Ye；反之取X

33、e。 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种，顺时针4种。,2. 圆弧编程,a逆圆 b顺圆 图313 圆弧加工指令,表35 加工指令,“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：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,4. 间隙补偿量的确定,数控电火花线切割加工是采用电

34、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 +d,d,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 电极丝中心运动轨迹与给定图线的关系,3.4.2 ISO代码编程,电火花线切割机床常用ISO代码,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

35、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,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

36、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；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。,2. 程序编制,（1）绝对坐标指令 G90：格式：G90 X_ Y_,（2）相对坐标指

37、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、G42 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,（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

38、整圆时，必须用I、J方式，而不能用R编程。,格式：,例1： 采用ISO代码编写程序切割如图331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,O1111 程序号N10 G90 绝对值编程方式N20 T84 T86 开冷却液、开丝N30 G

39、92 X0 Y0 设置当前电极丝位置的坐标值为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：,例2： 采用ISO代码编写程序切割如图3

40、32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）。,a,b,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5，20；加右刀补N40 G42 G01 X5 Y12.

41、5 OAN50 G01 X-5 Y12.5 ABN60 X-5 Y32.5 BCN70 X5 Y32.5 CDN80 X5 Y27.5 DEN90 G02 X5 Y12.5 R7.5 EAN100 G40 G01 X5 Y20 A0 ；取消刀补N160 T85 T87 关冷却液、关丝N170 M02 程序结束,此题也可以采用增量方式编程，但必须计算出当前点相对于前一点的相对坐标值。如图332b所示：O2222 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5，20；加右刀补N40 G42 G01 X0 Y-7

42、.5 OAN50 G01 X-10 Y0 ABN60 X0 Y20 BCN70 X10 Y0 CDN80 X0 Y-5 DEN90 G02 X0 Y-15 I0 J-7.5 EAN100 G40 G01 X0 Y7.5 A0 ；取消刀补N160 T85 T87 关冷却液、关丝N170 M02 程序结束,3.5.1 电火花线切割的主要工艺指标,1. 电火花线切割的切割速度； 2. 电火花线切割的加工精度； 3. 电火花线切割的加工表面质量； 4. 电极丝损耗量,3.5.2 影响电火花线切割主要工艺指标的因素,1. 电参数对电火花线切割工艺指标的影响；2. 非电参数对电火花线切割工艺指标的影响,电

43、参数的合理选择,3.5.3 工艺参数的合理选择,（1）切割速度,（2）表面粗糙度,（3）工件厚度,（4）断丝,例如：加工模具材料厚度为2060mm，表面粗糙度Ra值约为1.63.2m，脉冲电源参数可在以下范围内选取： 脉冲宽度： 420s 脉冲幅值： 6080V 功率管数： 36个 加工电流： 0.82A 切割速度： 1540 mm2/min 如果选择上述参数的下限，表面粗糙度约为1.6m，随着参数的增大，表面粗糙度值增至3.2m。加工薄工件和试切样板时，电参数应取小些，否则会使放电间隙增大。加工厚件时，电参数应适当取大些，否则会使加工不稳定，模具质量下降。,合理调整变频进给方法,（1）示波器

44、,根据进给状态给出的变频调整方法,（2）电压表和电流表,加工电流与短路电流的最佳比值,温馨提示：上述方法是在工作液供给充足、导轮精度良好、电极丝张力合适的正常条件下才能取得的效果。,3.6 电火花线切割加工工艺,电火花线切割加工模具或零件的过程，一般可分为以下几个步骤： 1. 分析图纸分析图纸对保证工件加工质量和工件的综合技术指标有决定性意义。在消化图纸时首先要挑出不能或不宜用电火花线切割加工的工件部分，大致有以下几种：（1）表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后无法进行手工研磨的工件。（2）窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件。（3）非导电材料。（4）厚度超过丝架跨距的工件。（5）加工长度超过X

45、、Y拖板的有效行程长度的工件。,2. 电极丝的准备,钼丝、钨丝的性能,电极丝材料、直径与切割速度、切割效率的关系,3. 工件准备,(1)工件材料的选择和处理 选择的依据如下：依据加工件的用途 例如冲模一般选用模具用钢；型腔模选用热作模具用钢；航空、航天业一般选用高温耐热合金等。依据图样设计确定 依据零件图纸的技术要求、使用寿命、加工精度等全面考虑选择工件材料。依据机床设备性能 有些工件材料虽然导电性能满足要求，但加工性能不好，仍然不适合做为工件材料，所以应依据设备性能，选择能够加工的材料。温馨提示：采用电火花线切割加工工件时，在加工前毛坯一般需要经过锻打（或淬火）和热处理。锻打的作用与目的是改

46、变工件材料中合金分布不均匀的状态，同时为热处理做好准备。,例如：以电火花线切割加工为主要工艺时，钢件的加工工艺路线一般为：下料 锻造 退火 机械粗加工 淬火与高温回火 磨加工(退磁) 电火花线切割加工 钳工修整。,(2)工件加工基准的选择。,以外形为校正基准和加工基准 外形是矩形状的工件，一般需要有两个相互垂直的基准面，并垂直于工件的上、下平面, 以外形为校正基准、内孔为加工基准 无论是矩形、圆形还是其他异形工件，都应准备一个与工件的上、下平面保持垂直的校正基准，此时其中一个内孔可作为加工基准,矩形工件的校正和加工基准,加工基准的选择(外形侧边为校正基准，内孔为加工基准),（3）切割起点、穿丝

47、孔位置和切割路线的选择,合理选择加工起点: 应在表面粗糙度要求较小的表面上选择切割起点。 应尽量在切割图形的交点上选择切割起点。 对于无切割交点的工件，切割起点应尽量选择在便于钳工修复的部位. 使用穿丝孔切割工件，可使坯料保持完整，从而有利于保持刚度，减小工件的变形。在切割起点确定后，可以确定穿丝孔的位置，一般穿丝孔安排在切割起点的附近，直径不易太大或太小，一般选在310范围内，,4. 工件的装夹和位置校正,工作台与工件之间的关系,电火花线切割加工机床的工作台比较简单，一般在通用夹具上采用压板固定工件即可。如图343所示。为了适应各种形状的工件加工，机床还可以使用旋转夹具和专用夹具。工件装夹的

48、形式与精度对机床的加工质量及加工范围有着明显的影响。,工件的装夹方式,悬臂式支撑方式,两端支撑方式,桥式支撑方式,板式支撑方式,复式支撑方式,工件的找正,拉表法找正,划线法找正,固定基面靠定法,电极丝位置的调整,目视法,自动找中心法,火花法,3.8 电火花线切割加工的常见工艺问题和解决方法,3.9.1 电火花线切割加工操作流程,操作中几种常见的故障与排除方法,3.9.4 电火花线切割加工实例,例1：试加工如图356所示工件的外形，该工件的材料为淬火后的T10钢，上下表面都已经磨削平整，厚度为1mm。,工件外形图,毛坯图,1. 分析图纸：（如图356）该工件直棱直角，材料硬，件薄，数控铣可以加工

49、该零件，但由于材料较硬，加工时刀具磨损大；电火花线切割加工的工艺性与材料的硬度无关，故采用电火花线切割加工方法。,2. 电极丝准备：电极丝采用钼丝，直径为0.18mm。 3. 毛坯准备：采用规格如图357，材料淬火后的T10钢。,4. 工件的装夹与校正:用螺钉和夹板直接把毛坯装夹在台面上， 如图358所示的悬臂式支撑。 由于工件的装夹要求不高， 可用直角尺与工作台靠一下，使工件的侧边与工作台的 Y 轴平行。,5. 电极丝位置的调整:该方法是工厂中常用的一种调整方法，如图359所示。移动工作台，使电极丝逼近工件的基准面（采用弱电参数）当出现均匀火花时，记下工作台的相应坐标即可。,6. 手工编程

50、确定加工路线 如图356，起始点为A； 计算坐标值 按照坐标系和坐标X、Y的规定，分别计算程序段的坐标值。 逐段编写3B程序，见表318。,7. 参数的选择： 此工件作为样板零件，对切割的表面质量要求不高，板也比较薄，属于粗加工。故线切割参数选择如下： 脉冲宽度： 20s 脉冲幅值： 80V 功率管数： 6个 加工电流： 2A 切割速度： 40 mm2/min8. 进行零件加工，完成后，取下并测量工件。,第四章 电化学加工技术,理解电化学加工原理、特点； 掌握各种电化学加工； 了解电化学加工设备及加工规律。,学习目标,4.1.1 电化学加工的基本原理,1. 电化学加工的基本过程,4.1 电化学