特種加工-第二章型腔模加工

1、二、型腔模的電火花加工,型腔模包括鍛模、壓鑄模、膠木模、塑料模、擠壓模等。它的加工比較困難（盲孔）：1、工作液循環(huán)和電蝕產(chǎn)物排除條件差。2、工具電極損耗后無法靠主軸進(jìn)給補(bǔ)償精度，金屬蝕除量大。3、加工面積變化大，加工中電歸準(zhǔn)變化范圍也較大。4、型腔復(fù)雜，電極損耗不均勻，對(duì)加工精度影響很大。,,對(duì)型腔模的電火花加工，既要求蝕除量大，加工速度高，又要求電極損耗低，并保證所要求的精度和表面粗糙度。,,1、型腔模的電火花加工的工藝方法

2、： 單電極平動(dòng)法 多電極更換法 分解電極法,（1）單電極平動(dòng)法,加工過程：優(yōu)缺點(diǎn)：措施:,,,平動(dòng)和搖動(dòng)的區(qū)別：,,,,,利用數(shù)控功能，使用簡(jiǎn)單電極配合側(cè)向移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、分度等進(jìn)行多軸控制，可以實(shí)現(xiàn)一些普通機(jī)床難以或不能實(shí)現(xiàn)的加工,（2）多電極更換法,加工過程：要求：適用范圍：,（3） 分解電極法,方法介紹：適用范圍：優(yōu)缺點(diǎn)：,,2.型腔模加工用工具

3、電極(1)電極材料的選擇電極材料應(yīng)具備的性能: 高的耐腐蝕性常見的電極材料: 純銅、石墨、銅鎢合金、銀鎢合金（在寬脈沖粗加工時(shí)都能實(shí)現(xiàn)低損耗）,,純銅的特點(diǎn)：1）不容易產(chǎn)生電弧，在較困難的情況下也能穩(wěn)定加工。2）精加工比石墨電極損耗小3）采用精微加工能達(dá)到優(yōu)于Ra1.25的表面粗糙度４）材料可重復(fù)利用５）機(jī)械加工性能不如石墨好,,石墨電極的特點(diǎn)：１）機(jī)械加工成型容易，容易修正．２）在寬脈沖大電

4、流情況下具有更小的電極損耗３）容易產(chǎn)生電弧燒傷（加工時(shí)應(yīng)配合有短路快速切斷裝置）４）精加工時(shí)電極損耗大，表面粗糙度只能達(dá)到Ra2.5，,,（2）電極的設(shè)計(jì):與所加工模具的大小、形狀、復(fù)雜程度有關(guān)；與電極材料、電加工參數(shù)、深度、余量及間隙有關(guān)；當(dāng)采用平動(dòng)法加工時(shí)還應(yīng)考慮所選用的平動(dòng)量電極的尺寸包括：水平尺寸、高度尺寸,,水平尺寸確定：a=A±kbb:電極單邊縮 放量(單邊火花放電間隙)K為系數(shù)A:型腔

5、圖樣上的名義尺寸a:電極水平方向尺寸,,設(shè)計(jì)電極水平尺寸時(shí)注意:型腔圖樣上的名義尺寸A應(yīng)取中值尺寸。計(jì)算出的電極尺寸應(yīng)規(guī)定公差，一般可取凹模型孔公差的1/2—1/3,,,,電極總高度H的確定：（圖） H= L1+L2L1：電極每加工一個(gè)型腔，在垂直方向的有效高度，包括型腔深度和電極端面損耗量，并扣除端面加工間隙值。L2：考慮到加工結(jié)束時(shí)，電極夾具不和夾具模塊或壓板發(fā)生接觸，以及同一電極需重

6、復(fù)使用而增加的高度。,,（３）排氣孔和沖油孔設(shè)計(jì)問題：型腔加工一般為盲孔加工，排氣、排屑比較困難，會(huì)影響加工速度、穩(wěn)定性和表面質(zhì)量措施：在不易排屑的拐角、窄縫處開沖油孔?！　　≡谖g除面積較大以及電極端部有凹入的　　　　　　部位開排氣孔，孔徑一般為φ１－ φ２?！　∪魹橐粋€(gè)孔以上，則孔距一般２０－４０左右，孔要適當(dāng)錯(cuò)開。,,,,,３、工作液強(qiáng)迫循環(huán)的應(yīng)用　型腔加工時(shí)應(yīng)及時(shí)將電加工過程中產(chǎn)生的氣體排出，否則，容易出現(xiàn)“放炮”現(xiàn)象

7、。放炮造成的震動(dòng)容易使工件錯(cuò)位?！‘?dāng)型腔較淺時(shí)可增設(shè)排氣孔排氣?！‘?dāng)型腔深而小時(shí)，除開排氣孔外，還應(yīng)開沖油孔，采用強(qiáng)迫沖油。沖抽油壓力一般為20KPA左右，可隨深度的增加而增加。沖油壓力增加，電極損耗也增加（如圖所示）,,,,,,沖抽油壓力會(huì)導(dǎo)致電極的損耗，電極損耗有將影響型腔的加工精度。因此對(duì)要求很高的鍛模往往不采用沖抽油的方法，采用定時(shí)抬刀來排除電蝕產(chǎn)物，但生產(chǎn)效率會(huì)有所降低。,,4、電規(guī)準(zhǔn)的選擇、轉(zhuǎn)換粗加工時(shí)，要求高生產(chǎn)

8、率和低電極損耗（小于1%）。應(yīng)優(yōu)先考慮采用較寬的脈沖寬度（400μs以上），然后選擇合適的脈沖電流。并應(yīng)注意電極的電流密度，一般，石墨電極加工鋼時(shí)，最高電流密度為3--5A/cm2。純銅電極加工鋼時(shí)可稍大些。（電流密度過大，放電過于集中，容易拉弧）,,中規(guī)準(zhǔn)：應(yīng)視具體對(duì)象而定。一般脈沖寬度 20--400μs，峰值電流為10—25A精規(guī)準(zhǔn)：精加工窄脈寬，電極損耗較大，一般為10%—20%，脈沖寬度一般為2

9、--20μs，峰值電流應(yīng)小于10A加工歸準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的原則：P42平動(dòng)量的分配：P42,,5、電火花加工工藝參數(shù)曲線圖表穿孔和型腔加工的主要工藝指標(biāo)： 表面粗糙度、精度（側(cè)面放電間隙）、生產(chǎn)率（蝕除速度）、電極損耗率。對(duì)加工過程起重大影響主要因素： 工具電極、工件材料、沖抽油、抬刀、平動(dòng)等。工藝參數(shù)曲線圖表的使用： 選擇電規(guī)準(zhǔn)的順序應(yīng)根據(jù)主要矛盾來決定如：粗加工、精加工（舉例見教案）,,,,,,,,,,脈沖間隙t0

10、的選擇： 粗加工長(zhǎng)脈寬時(shí)取脈寬的1/5—1/10, 精加工窄脈寬時(shí)取脈寬的2—5倍注意: 加工面積小時(shí),不易選擇過大的峰值電流,否則放電集中,易于拉弧,一般,小面積時(shí)電流密度3--5A/cm2,大面積時(shí)一般1--3A/cm2, 另外,在粗加工剛開始時(shí),應(yīng)暫時(shí)減小峰值電流或加大脈沖間隔.,,,,電極的結(jié)構(gòu),根據(jù)電極外形尺寸的大小與復(fù)雜程度、電極結(jié)構(gòu)的工藝性等因素綜合考慮，可分為： 整體式電極： 組

11、合式電極：在同一個(gè)凹模上有多個(gè)型孔時(shí)，可將多個(gè)電極組合在一起，一次穿孔完成各型孔的加工，這種電極稱為組合式電極。 鑲拼式電極：形狀復(fù)雜，整體加工困難的電極，可采用鑲拼式結(jié)構(gòu)。,,,三、小孔電火花加工：特點(diǎn)：加工面積小，深度大，直徑一般為φ0.05－ φ2mm，深徑比達(dá)20以上；盲孔加工，排屑困難。 工具電極截面積小，易變形，不易散熱電極損耗大。措施：采用雙孔管狀電極（后圖），電極作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，管電極中通入高壓工作液

12、，并設(shè)工具電極導(dǎo)向裝置，可得到較快的加工速度。電極材料可選銅鎢合金絲、鎢絲、鉬絲、銅絲等。,,,另外，為了改善小孔加工的排屑條件，可進(jìn)行電火花超聲波復(fù)合加工或電磁振動(dòng)頭，使工具端面有軸向高頻振動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)小深孔（更小的直徑，更大的深徑比）的高速加工，降低工具電極的損耗，使電極不易偏斜，加工時(shí)讓電極作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可得到很好的加工效果。工作液:自來水、去離子水、蒸餾水、乳化液或 煤油,,應(yīng)用：加工線切割零件的預(yù)

13、穿絲孔、噴嘴等難加工材料的小、深、斜孔。五、異形小孔的電火花加工 加工情況與圓形小孔加工基本一致，關(guān)鍵是異形電極的制造和裝夾,,,,異形小孔電極的制造方法：1、冷拔整體電極法： 需要硬質(zhì)合金拉絲模，生產(chǎn)效率高，適用于較大批量的生產(chǎn)。 2、電火花線切割加工整體電極法 3、電火花反拷加工整體電極法（圖）,,,,第八節(jié) 其它電火花加工1、工具電極相對(duì)工件采用不同組合運(yùn)動(dòng)方式的電火花加工方法 如：電火花磨

14、削 電火花共軛回轉(zhuǎn)加工 電火花展成銑削加工等 （微機(jī)控制的五坐標(biāo)數(shù)控電火花機(jī)床）,,2、工具電極和工件在氣體介質(zhì)中進(jìn)行放電的電火花加工方法 如：金屬電火花表面強(qiáng)化 電火花刻字等,,3、工件為非金屬材料的加工方法如：半導(dǎo)體、聚晶金剛石、立方氮化硼 的加工,,幾種典型的電火花加工,,,一、電火花小孔磨削,對(duì)于較深較小的孔，精度、表面粗

15、糙度要求較高，工件材料的機(jī)械加工性能很差，采用電火花磨削或鏜磨能較好的解決問題。電火花磨削：可在穿孔、成型機(jī)床上附加一套磨頭來實(shí)現(xiàn),使工具電極作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),如工件也附加一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),則磨出的孔可更圓，也可使用專用電火花磨床或電火花坐標(biāo)磨孔機(jī)床等。電火花鏜磨：工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電極作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（沒有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）如圖,,,為了保證被加工孔的直線度和表面粗糙度工件或電極絲還作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)由工作臺(tái)提供。,,,電火花鏜磨生產(chǎn)效率低，但比較

16、容易實(shí)現(xiàn)，而且加工精度高，表面粗糙度小，目前已用來加工小孔徑的彈簧夾頭（淬火-開縫-磨孔）、小孔徑精度要求較高鉆套及偏心鉆套、粉末冶金壓模（多為硬質(zhì)合金材料）,,聚晶金剛石等高阻抗材料的電火花加工：聚晶金剛石：人造金剛石微粉+粘結(jié)劑（銅、鐵粉）攪拌、混合后加壓燒結(jié)而成，具有一定的導(dǎo)電性（天然金剛石幾乎不導(dǎo)電）加工要點(diǎn)：1、400—500V的較高峰值電壓 2、50A以上的峰值電流原理：粘結(jié)劑被蝕除

17、掉，人造金剛石微粉在高溫作用下“碳化”為可加工的石墨。或因粘結(jié)劑被腐蝕掉金剛石微粒自行脫落。（有些導(dǎo)電的工程陶瓷及立方碳化硼材料等可采用類似的方法加工）,,金屬電火花表面強(qiáng)化和刻字：電火花強(qiáng)化工藝： 電火花強(qiáng)化（電火花表面合金化） 工作原理:(后圖) 特點(diǎn):(P53),,,作業(yè),1、要利用電腐蝕現(xiàn)象對(duì)金屬材料進(jìn)行尺寸加工，必須解決那幾個(gè)問題？指出具體措施？2、結(jié)合圖2-2說明電火花加工機(jī)床的工作原理？3、指出電火花加工

18、的特點(diǎn)？4、指出電火花加工工藝方法分類？5、結(jié)合圖2-4說明電火花加工機(jī)理？6、什么是極性效應(yīng)，產(chǎn)生極性效應(yīng)的原因，影響極性效應(yīng)的因素？7、什么是正極性加工？什么是負(fù)極性加工？什么時(shí)候采用正極性加工？什么時(shí)候采用負(fù)極性加工？要在加工過程中利用極性效應(yīng)，應(yīng)采用什么樣的脈沖電源？,,8、電參數(shù)主要是指哪幾個(gè)？指出電參數(shù)對(duì)電蝕量的影響？9、簡(jiǎn)述金屬材料的熱學(xué)常數(shù)對(duì)電蝕量的影響？10、電加工工作過程中工作液的作用？11、影響加

19、工穩(wěn)定性的因素？應(yīng)采用那些措施提高加工穩(wěn)定性？12、什么是加工速度？如何提高加工速度以及應(yīng)注意的事項(xiàng)？采用哪個(gè)指標(biāo)度量工具電極損耗？如何降低工具電極損耗（指出具體措施）？,,13、影響加工精度的主要因素有哪幾個(gè)？如何提高加工精度（是指措施）？14、電火花加工的表面質(zhì)量主要包括那幾部分？指出表面粗糙度與脈沖能量的關(guān)系？電火花加工的表面粗糙度與加工速度的關(guān)系如何？影響表面粗糙度的因素？15、電火花加工過程中材料的表面層由哪兩部分組成

20、？并指出它們的特點(diǎn)？16、簡(jiǎn)述電火花加工后材料表面的力學(xué)性能？17、對(duì)脈沖電源的總的要求？具體要求？脈沖電源的種類及各自的特點(diǎn)？,,18、結(jié)合圖2-21說明自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用？19、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成？指出各部分的作用？20、指出電火花穿孔加工機(jī)床的主要組成部分？并指出主機(jī)主要由哪幾部分組成？21、在沖模的電火花加工中，指出直接用凸模加工凹模的各方面注意事項(xiàng)？22、指出型腔模電火花加工常用的工藝方法？及各種方法

21、的特點(diǎn)？23、電火花表面強(qiáng)化的原理及電火花表面層的特點(diǎn)？24、純銅電極和石墨電極的特點(diǎn)？25、穿孔和型腔加工的主要工藝指標(biāo)？26、對(duì)加工過程起重大影響的主要因素有那些？27、型腔加工中電歸準(zhǔn)的選擇、電歸準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的原則？單電極平動(dòng)發(fā)加工平動(dòng)量分配的一般原則？28、小孔、小深孔加工的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)？29、請(qǐng)列舉除電火花穿孔成形加工及電火花線切割加工外的其它電火花加工方法？30、加工型腔模時(shí)，電極的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些方面的因素？,考

22、試安排（15分鐘）,學(xué)號(hào)尾數(shù)為8、9的同學(xué)： 完成題目：3、12、14學(xué)號(hào)尾數(shù)為6、7的同學(xué)： 完成題目：4、11、13學(xué)號(hào)尾數(shù)為0、1的同學(xué)： 完成題目：5、10、15學(xué)號(hào)尾數(shù)為2、3的同學(xué)： 完成題目：6、9、16學(xué)號(hào)尾數(shù)為4、5的同學(xué)： 完成題目：7、8、17,,1、什么是極性效應(yīng)，產(chǎn)生極性效應(yīng)的原因，影響極性效應(yīng)

23、的因素？2、什么是正極性加工？什么是負(fù)極性加工？什么時(shí)候采用正極性加工？什么時(shí)候采用負(fù)極性加工？要在加工過程中利用極性效應(yīng)，應(yīng)采用什么樣的脈沖電源？3、電參數(shù)主要是指哪幾個(gè)？指出電參數(shù)對(duì)電蝕量的影響？電加工工作過程中工作液的作用？4、指出影響加工穩(wěn)定性的因素？應(yīng)采用那些措施提高加工穩(wěn)定性？5、什么是加工速度？如何提高加工速度以及應(yīng)注意的事項(xiàng)？采用哪個(gè)指標(biāo)度量工具電極損耗？如何降低工具電極損耗（指出具體措施）？6、影響加工精度的

24、主要因素有哪幾個(gè)？如何提高加工精度（是指措施）？7、電火花加工的表面質(zhì)量主要包括那幾部分？指出表面粗糙度與脈沖能量的關(guān)系？電火花加工的表面粗糙度與加工速度的關(guān)系如何？影響表面粗糙度的因素？8、電火花加工過程中材料的表面層由哪兩部分組成？并指出它們的特點(diǎn)？9、指出型腔模電火花加工常用的工藝方法？及各種方法的特點(diǎn)？10、穿孔和型腔加工的主要工藝指標(biāo)？對(duì)加工過程起重大影響的主要因素有那些？11、型腔加工中電歸準(zhǔn)的選擇的原則?電歸準(zhǔn)轉(zhuǎn)