數(shù)控電火花機(jī)床的使用和操作

1、數(shù)控電火花機(jī)床的使用與操作教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)數(shù)控電火花機(jī)床的操作課時(shí)安排8任務(wù)名稱(chēng)§數(shù)控電火花機(jī)床傳動(dòng)原理及相關(guān)部件介紹，圓形工件的加工通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床使用說(shuō)明及各部件的結(jié)構(gòu)原理，為鞏固線切割的任務(wù)描述相關(guān)知識(shí)和技能，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，綜合練習(xí)，提升技能水平。1. 了解數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床各部分的結(jié)構(gòu)、名稱(chēng)及相關(guān)原理；教學(xué)目標(biāo)2. 正確掌握數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床各部件的操作方法；3. 獨(dú)立安全規(guī)范操作機(jī)床，完成數(shù)控?cái)?shù)控電火花機(jī)床的加工流程。1、 電極、工件的安裝、調(diào)試；教學(xué)重點(diǎn)2、 對(duì)刀、操作界面各參數(shù)處理。教學(xué)難點(diǎn)1、 加工中相關(guān)加工參數(shù)的處理教學(xué)方法練習(xí)、檢測(cè)教學(xué)資源1、獨(dú)立操作機(jī)

2、床2、課件、車(chē)間機(jī)床及配套工量刃具電加工技術(shù)三三14LK114LK21、2、1、2、3、43、48電火花設(shè)備的概述掌握 電火花設(shè)備 的基本結(jié)構(gòu)及操作原理1. 電火花加工的物理本質(zhì)；2. 電火花加工設(shè)備簡(jiǎn)介。1電火花加工的物理本質(zhì)；2 電火花加工設(shè)備各部件簡(jiǎn)介；3 電火花加工設(shè)備的操作方法介紹；啟發(fā)式 + 行為引導(dǎo)法2x3 2x5 2x2 精選文庫(kù)鄧偉文新課2x75 2x5 -2精選文庫(kù)ZNC_350系列數(shù)控電火花機(jī)床使用說(shuō)明一、概述?電火花加工的物理本質(zhì)? 電火花加工基于電火花腐蝕原理，是在工具電極與工件電極相互靠近時(shí)，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，使金屬局部熔化，甚至氣

3、化，從而將金屬蝕除下來(lái)。那么兩電極表面的金屬材料是如何被蝕除下來(lái)的呢？這一過(guò)程大致分為以下幾個(gè)階段( 如圖 2-1 所示) ：A工具電B極脈沖(a)(b)(c)電源工件電極(d)(e)圖 2-1 電火花加工原理? (1) 極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道 ( 如圖 2-1(a) 所示 ) 。工具電極與工件電極緩緩靠近，極間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平的，因此在兩極間距離最近的 A、B 處電場(chǎng)強(qiáng)度最大。? 工具電極與工件電極之間充滿(mǎn)著液體介質(zhì)，液體介質(zhì)中不可避免地含有雜質(zhì)及自由電子，它們?cè)趶?qiáng)大的電場(chǎng)作用下，形成了帶負(fù)電的粒子和帶正電的粒子，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，帶電粒子就越多，最終導(dǎo)

4、致液體介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道。放電通道是由大量高速運(yùn)動(dòng)的帶正電和帶負(fù)電的粒子以及中性粒子組成的。由于通道截面很小，通道內(nèi)因高溫?zé)崤蛎浶纬傻膲?-3精選文庫(kù)? 力高達(dá)幾萬(wàn)帕，高溫高壓的放電通道急速擴(kuò)展，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時(shí)還伴隨著光效應(yīng)和聲效應(yīng)，這就形成了肉眼所能看到的電火花。(2) 電極材料的熔化、氣化熱膨脹 ( 如圖 2-1(b) 、(c) 所示 ) 。液體介質(zhì)被電離、擊穿，形成放電通道后，通道間帶負(fù)電的粒子奔向正極，帶正電的粒子奔向負(fù)極，粒子間相互撞擊，產(chǎn)生大量的熱能，使通道瞬間達(dá)到很高的溫度。通道高溫首先使工作液汽化，進(jìn)而氣化，然后高溫向四周擴(kuò)散，使兩電極表

5、面的金屬材料開(kāi)始熔化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間體積猛增，形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時(shí)，可以看到工件與工具電極間有冒煙現(xiàn)象，并聽(tīng)到輕微的爆炸聲。(3) 電極材料的拋出 ( 如圖 2-1(d) 所示 ) 。正負(fù)電極間產(chǎn)生的電火花現(xiàn)象，使放電通道產(chǎn)生高溫高壓。通道中心的壓力最高，工作液和金屬氣化后不斷向外膨脹，形成內(nèi)外瞬間壓力差，高壓力處的熔融金屬液體和蒸汽被排擠，拋出放電通道，大部分被拋入到工作液中。仔細(xì)觀察電火花加工，可以看到桔紅色的火花四濺，這就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。(4) 極間介質(zhì)的消電離 ( 如圖 2-1(e) 所示 ) 。加工液流入放電間隙，將電蝕產(chǎn)物

6、及殘余的熱量帶走，并恢復(fù)絕緣狀態(tài)。若電火花放電過(guò)程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物來(lái)不及排除和擴(kuò)散，產(chǎn)生的熱量將不能及時(shí)傳出，使該處介質(zhì)局部過(guò)熱，局部過(guò)熱的工作液高溫分解、積炭，使加工無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，并燒壞電極。因此，為了保證電火花加工過(guò)程的正常進(jìn)行，在兩次放電之間必須有足夠的時(shí)間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排出，恢復(fù)放電通道的絕緣性，使工作液介質(zhì)消電離。(a) 單脈沖放電凹坑(b) 多脈沖放電凹坑圖 2-2 電火花表面局部放大圖? 電火花加工、電火花線切割加工的特點(diǎn)?-4精選文庫(kù)? 1共同特點(diǎn)? (1) 二者的加工原理相同，都是通過(guò)電火花放電產(chǎn)生的熱來(lái)熔解去除金屬的，所以二者加工材料的難易與材料的硬度無(wú)關(guān)，加工中不存在

7、顯著的機(jī)械切削力。? (2) 二者的加工機(jī)理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。? (3) 最小角部半徑有限制。電火花加工中最小角部半徑為加工間隙，線切割加工中最小角部半徑為電極絲的半徑加上加工間隙。? 2不同特點(diǎn)? (1) 從加工原理來(lái)看，電火花加工是將電極形狀復(fù)制到工件上的一種工藝方法 ( 如圖 2-3(a) 所示 ) 。在實(shí)際中可以加工通孔 ( 穿孔加工 ) 和盲孔 ( 成型加工 )( 如圖 2-3(b) 、 (c) 所示 ) ；而線切割加工是利用移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線( 銅絲或鉬絲 ) 做電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電，切割成型的一種工藝方法，如圖 2-4

8、所示。電極工件3(b) 穿孔加工42圖 2-3電火花加5工61工件；2脈沖電源；73自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)；14工具；5工作液；6過(guò)濾器；7工作液泵電極工件(a) 電火花加工原理示意圖(c) 成型加工-5精選文庫(kù)(a)電火花加工產(chǎn)品(b)線切割加工產(chǎn)品-6精選文庫(kù)圖 2-5電加工產(chǎn)品實(shí)例2.2電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介?我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定，電火花成型機(jī)床均用D71 加上機(jī)床工作臺(tái)面寬度的1/10表示。例如 D7132 中， D 表示電加工成型機(jī)床 ( 若該機(jī)床為數(shù)控電加工機(jī)床，則在 D 后加 K，即 DK)；71 表示電火花成型機(jī)床； 32 表示機(jī)床工作臺(tái)的寬度為 320 mm。?機(jī)床型號(hào)、規(guī)格、分類(lèi)? 在中國(guó)大

9、陸外，電火花加工機(jī)床的型號(hào)沒(méi)有采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)自行確定，如日本沙迪克 (Sodick) 公司生產(chǎn)的 A3R、A10R，瑞士夏米爾(Charmilles) 技術(shù)公司的 ROBOFORM20/30/35，臺(tái)灣喬懋機(jī)電工業(yè)股份有限公司的 JM322/430，北京阿奇工業(yè)電子有限公司的 SF100等。? 電火花加工機(jī)床按其大小可分為小型 (D7125 以下 ) 、中型 (D7125 D7163) 和大型 (D7163 以上 ) ；按數(shù)控程度分為非數(shù)控、單軸數(shù)控和三軸數(shù)控。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)外已經(jīng)大批生產(chǎn)三坐標(biāo)數(shù)控電火花機(jī)床，以及帶有工具電極庫(kù)、能按程序自動(dòng)更換電極的電火花加工中心，我國(guó)

10、的大部分電加工機(jī)床廠現(xiàn)在也正開(kāi)始研制生產(chǎn)三坐標(biāo)數(shù)控電火花加工機(jī)床。? 電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu)? 電火花加工機(jī)床主要由機(jī)床本體、脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作液過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等部分組成，如圖 2-6 所示。-7精選文庫(kù)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)控制裝進(jìn)給系間增參 考設(shè)比較放大間傳 感脈沖電床工 作 液過(guò) 濾 系(a)原 理(b )實(shí)圖 2-6電火花機(jī)床二、 機(jī)床本體? 機(jī)床本體主要由床身、立柱、主軸頭及附件、工作臺(tái)等部分組成，是用以實(shí)現(xiàn)工件和工具電極的裝夾固定和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)。床身、支柱、坐標(biāo)工作臺(tái)是電火花機(jī)床的骨架，起著支承、定位和便于操作的作用。因?yàn)殡娀鸹庸ず暧^作用力極小，所以對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)度無(wú)

11、嚴(yán)格要求，但為了避免變形和保證精度，要求具有必要的剛度。主軸頭下面裝夾的電極是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其質(zhì)量的好壞將影響到進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度及加工過(guò)程的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響工件的加工精度。? 機(jī)床主軸頭和工作臺(tái)常有一些附件，如可調(diào)節(jié)工具電極角度的夾頭、平動(dòng)頭、油杯等。本節(jié)主要介紹平動(dòng)頭。? 電火花加工時(shí)粗加工的電火花放電間隙比中加工的放電間隙要大，而中加工的電火花放電間隙比精加工的放電間隙又要大一些。當(dāng)用一個(gè)電極進(jìn)行粗加工時(shí)，將工件的大部分余量蝕除掉后，其底面和側(cè)壁四周的表面粗糙度很差，為了將其修光，就得轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)逐擋進(jìn)行修整。但由于中、精加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙比粗加工規(guī)準(zhǔn)的放電間隙小，若不采取措施則四周

12、側(cè)壁就無(wú)法修光了。平動(dòng)頭就是為解決修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而設(shè)計(jì)的。-8精選文庫(kù)? 平動(dòng)頭是一個(gè)使裝在其上的電極能產(chǎn)生向外機(jī)械補(bǔ)償動(dòng)作的工藝附件。當(dāng)用單電極加工型腔時(shí)，使用平動(dòng)頭可以補(bǔ)償上一個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)和下一個(gè)加工規(guī)準(zhǔn)之間的放電間隙差。? 平動(dòng)頭的動(dòng)作原理是：利用偏心機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)平動(dòng)軌跡保持機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成電極上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都能?chē)@其原始位置在水平面內(nèi)作平面小圓周運(yùn)動(dòng)，許多小圓的外包絡(luò)線面積就形成加工橫截面積，如圖2-7 所示，其中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑就稱(chēng)為平動(dòng)量，其大小可以由零逐漸調(diào)大，以補(bǔ)償粗、中、精加工的電火花放電間隙之差，從而達(dá)到修光型腔的目的。具體平動(dòng)頭的結(jié)構(gòu)及原理可以參考其

13、他書(shū)籍。?目前，機(jī)床上安裝的平動(dòng)頭有機(jī)械式平動(dòng)頭和數(shù)控平動(dòng)頭，其外形如圖2-8 所示。機(jī)械式平動(dòng)頭由于有平動(dòng)軌跡半徑的存在，它無(wú)法加工有清角要求的型腔；而數(shù)控平動(dòng)頭可以?xún)奢S聯(lián)動(dòng)，能加工出清棱、清角的型孔和型腔。電 極( a)電極在最左( b )電極在最上(c )電極在最右(d )電極在最下( e )電極平動(dòng)后的軌跡圖 2-7平動(dòng)頭擴(kuò)大間隙原理圖-9精選文庫(kù)(a)機(jī)械式平動(dòng)頭(b)數(shù)控平動(dòng)頭圖 2-8 平動(dòng)頭外形? 與一般電火花加工工藝相比較，采用平動(dòng)頭電火花加工有如下特點(diǎn)：? (1) 可以通過(guò)改變軌跡半徑來(lái)調(diào)整電極的作用尺寸，因此尺寸加工不再受放電間隙的限制。? (2) 用同一尺寸的工具電極，

14、通過(guò)軌跡半徑的改變，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)的修整，即采用一個(gè)電極就能由粗至精直接加工出一副型腔。? (3) 在加工過(guò)程中，工具電極的軸線與工件的軸線相偏移，除了電極處于放電區(qū)域的部分外，工具電極與工件的間隙都大于放電間隙，實(shí)際上減小了同時(shí)放電的面積，這有利于電蝕產(chǎn)物的排除，提高加工穩(wěn)定性。? (4) 工具電極移動(dòng)方式的改變，可使加工的表面粗糙度大有改善，特別是底平面處。? 普通電火花加工機(jī)床為了修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而添加平動(dòng)頭，使工具電極軌跡向外可以逐步擴(kuò)張，即可以平動(dòng)。對(duì)數(shù)控電火花機(jī)床，由于工作臺(tái)是數(shù)控的，可以實(shí)現(xiàn)工件加工軌跡逐步向外擴(kuò)張，即搖動(dòng)，故數(shù)控電火花機(jī)床不需要平動(dòng)頭。具體來(lái)說(shuō)，搖動(dòng)

15、加工的作用是：-10精選文庫(kù)? (1) 可以精確控制加工尺寸精度。? (2) 可以加工出復(fù)雜的形狀，如螺紋。? (3) 可以提高工件側(cè)面和底面的表面粗糙度。? (4) 可以加工出清棱、清角的側(cè)壁和底邊。（ 5) 變?nèi)婕庸榫植考庸?，有利于排屑和加工穩(wěn)定。(6) 對(duì)電極尺寸精度要求不高。? 搖動(dòng)的軌跡除了可以像平動(dòng)頭的小圓形軌跡外，數(shù)控?fù)u動(dòng)的軌跡還有方形、菱形、叉形和十字形，且搖動(dòng)的半徑可為9.9 mm 以?xún)?nèi)任一數(shù)值。? 搖動(dòng)加工的編程代碼各公司均自己規(guī)定。以漢川機(jī)床廠和日本沙迪克公司為例，搖動(dòng)加工的指令代碼如下 ( 參見(jiàn)表 2-3) ：LN ××× STEP &

16、#215;×××搖動(dòng)加工搖動(dòng)幅度(半徑)的大小，4位數(shù)，m單位為搖動(dòng)幅度，其后為4位數(shù)(搖動(dòng)半徑)05：搖動(dòng)軌跡形狀02：搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)的所在平面02：搖動(dòng)加工的伺服方式一、加工圖樣-11精選文庫(kù)技術(shù)要求：1、零件加工表面上，不應(yīng)有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷。2、未注線性尺寸公差應(yīng)符合GB/T1804-2000 的要求。日簽練習(xí)期字XTJSXY一 02編號(hào)制圖審核練習(xí)零件圖標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目比例11 材料：不銹鋼湘潭技師學(xué)院數(shù)量重量：學(xué)號(hào)圖號(hào)： 02-12精選文庫(kù)二、 參考加工操作步驟參見(jiàn) XTJSXY一 02 圖，加工以上三個(gè)孔形工件，必須準(zhǔn)備三個(gè)電極。1圓形孔的加工；（1

17、） 把 8 的圓形銅管電極裝入電火花機(jī)床的數(shù)控平動(dòng)頭上；（2） 把 100x100x3mm的板料放在工作臺(tái)上，打開(kāi)磁力吸盤(pán)吸住工件；（3） 對(duì)刀；（4） Z 方向設(shè)置為零；（5） 進(jìn)入菜單 2 的加工界面；（6） 設(shè)定加工深度 Z、加工電流 B 的相關(guān)參數(shù)；（7） 按控制柜的 ON鍵開(kāi)始加工；（8） 調(diào)好冷卻水位的深淺、水管的大小，保證電弧火花能熄滅，電蝕物能及時(shí)沖走；（9） 當(dāng)聽(tīng)到結(jié)束加工報(bào)警鈴聲時(shí)，移開(kāi)電極；（10）再裝 10mm的電極按以上步驟加工，直至加工完成；（11）取下并檢查工件。2. 加工好 20x20x100mm的方形電極后；（12）把 20x20x100mm的方形電極裝入電火

18、花機(jī)床的數(shù)控平動(dòng)頭上；（13）把 100x100x3mm的板料放在工作臺(tái)上，打開(kāi)磁力吸盤(pán)吸住工件；（14）對(duì)刀；（15）Z 方向設(shè)置為零；（16）進(jìn)入菜單 2 的加工界面；（17）設(shè)定加工深度Z、加工電流 B 的相關(guān)參數(shù)；（18）按控制柜的 ON鍵開(kāi)始加工；（19）調(diào)好冷卻水位的深淺、水管的大小，保證電弧火花能熄滅，電蝕物能-13精選文庫(kù)及時(shí)沖走；（20）當(dāng)聽(tīng)到結(jié)束加工報(bào)警鈴聲時(shí)，移開(kāi)電極，檢查工件。3.加工好 20x10x100mm的方形電極后；（21）把 20x10x100mm的方形電極裝入電火花機(jī)床的數(shù)控平動(dòng)頭上；（22）把 100x100x3mm的板料放在工作臺(tái)上，打開(kāi)磁力吸盤(pán)吸住工件；（23）對(duì)刀；（24）Z 方向設(shè)置為零；（25）進(jìn)入菜單 2 的加工界面；（26）設(shè)定加工深度Z、加工電流 B 的相關(guān)參數(shù)；（27）按控制柜的 ON鍵開(kāi)始加工；（28）調(diào)好冷卻水位的深淺、水管的大小，保證電弧火花能熄滅，電蝕物能及時(shí)沖走；（29）當(dāng)聽(tīng)到結(jié)束加工報(bào)警鈴聲時(shí)，移開(kāi)電極，檢查工件。三、 注意事項(xiàng)，（2） 工作加工一次后，需取下電極修整。（3） 合理選擇電極材料、切削用量，提高零件加工質(zhì)量。（4） 為