電火花加工技術(shù)教案

1、天津工程師范學(xué)院精密數(shù)控電火花加工技術(shù)機(jī)械制造技能實(shí)訓(xùn)基地1 / 11第一部分 基礎(chǔ)知識一、 電火花加工：在加工過程中，使工具和工件之不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時(shí)局部、瞬時(shí)產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來。二、 電火花加工的原理：基于工件和工具（正、負(fù)電極）之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件的尺寸、形狀及表面預(yù)定的加工要求。三、加工條件：1、 必須使工具電極和工件被加工表面之間經(jīng)常保持一定的放電間隙。2、 火花放電必須使瞬時(shí)的脈沖性放電，放電延續(xù)一段時(shí)間后，需停歇一段時(shí)間。3、 火花放電必須在一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行。四、電火花加工的機(jī)理：1、 極間介質(zhì)的電離、擊

2、穿、形成放電通道2、 介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣體熱膨脹3、 電極材料的拋出4、 極間介質(zhì)的消電離五、電火花加工的一些基本規(guī)律：1、 影響材料放電腐蝕的主要因素2、 電火花加工的加工速度和工具的損耗速度3、 影響加工精度的主要因素4、 電火花加工的表面質(zhì)量：（1）表面粗糙度（2）表面變質(zhì)層（3）表面力學(xué)性能六、基本術(shù)語：1、工具電極 2、放電間隙 3、脈沖電源 4、工作液介質(zhì) 5、電蝕產(chǎn)物 6、電規(guī)準(zhǔn) 7、脈沖寬度 8、脈沖間隔 9、放電時(shí)間 10、峰值電壓 11、加工點(diǎn)流 12、短路電流13、峰值電流 14、短路峰值電流 七、主要用途及使用范圍：采用紫銅、石墨、鋼、銅鎢合金等電極材料，能對

3、碳素鋼、工具鋼、淬火鋼、硬質(zhì)合金及其它高硬度金屬材料進(jìn)行放電加工，可加工沖壓模（落料模、復(fù)合模、級進(jìn)模等），型腔模（精鍛模、壓鑄模、壓延模、注塑模等）以及各種零件的坐標(biāo)孔及復(fù)雜的異形曲面，還可以加工0.1mm以上的小孔和0.2mm以上的窄縫。廣泛應(yīng)用于電機(jī)、儀表、汽車、航天、輕工、軍工、模具等行業(yè)。八、機(jī)床的組成部分：由主機(jī)、工作油箱、脈沖電源柜等部分組成。第二部分 機(jī)床主機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及各部分作用機(jī)床主機(jī)主要由主軸箱、工作臺、工作液槽、機(jī)床端子箱、床身、立柱等組成，就各部分作用介紹如下：1、 主軸箱：主軸伺服系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)拖動(dòng)通過圓弧同步齒形帶減速及滾珠絲杠副傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主軸作上下伺服運(yùn)動(dòng)

4、。2、 工作臺：工作臺和鞍座的導(dǎo)軌均采用高品質(zhì)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，工作臺的縱、橫（X、Y軸）運(yùn)動(dòng)采用交流伺服電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來完成。工作臺上有三條T型槽，用于夾緊副工作臺或工件。3、 工作液槽：工作液槽固定在工作臺上，用來存放工作液，下端有回油盤，當(dāng)打開時(shí)油沿著回油盤通過回油管流回油箱。為了保證加工安全進(jìn)行，在工作液槽上裝有液面高度控制器，放電加工時(shí)工作液面必須高出加工面50mm以上，可根據(jù)不同高度工件的需要，通過手輪調(diào)節(jié)液面高度。 連接板上裝有浮子開關(guān)和溫度開關(guān)，用來接通和切斷電源以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控、報(bào)警、加工開始和停止。工作液槽上配有沖、抽油轉(zhuǎn)換手柄及壓力調(diào)定旋鈕，可根據(jù)加工需要實(shí)現(xiàn)沖

5、、抽油及壓力調(diào)定。4、 機(jī)床端子箱：主機(jī)操作的所有信號都匯集在端子箱內(nèi)，來自脈沖電源的信號通過端子箱控制三軸伺服、油泵等功能部件的動(dòng)作，機(jī)床信號又經(jīng)過端子箱反饋給電柜做出不同的反應(yīng)。5、 床身、立柱：構(gòu)成機(jī)床、支撐其他部件的安裝及運(yùn)動(dòng)。第三部分機(jī)床脈沖電源柜的使用與操作一、MD20A脈沖電源柜組成及作用 脈沖電源柜由操作面板和手控盒組成。1、 面板：1） 電源指示、起停操作區(qū)2） 屏幕顯示區(qū)3） 控制鍵盤操作區(qū)2、 手控盒：主要用于移動(dòng)機(jī)床，共有四檔速度，可進(jìn)行機(jī)床X+,X-,Y+,Y-方向移動(dòng)。接觸感知主要用于找正工件和電極。當(dāng)使用手控盒移動(dòng)機(jī)床時(shí)，電極和工件相接觸后，主畫面報(bào)警顯示“接觸感

6、知”現(xiàn)按“確認(rèn)”鍵，進(jìn)行解除，然后用忽略接觸感知的方法，即一手按“接觸感知”鍵，一手按住方向鍵使工件與電極脫開。二、使用與操作說明1、 主畫面說明：1） 左上區(qū)為X、Y、Z、U四軸的當(dāng)前坐標(biāo)值顯示區(qū)，用以顯示加工及移動(dòng)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)軌跡以及絕對/相對、公制/英制的轉(zhuǎn)換信息和最大加工深度。2） 右上角為漢川機(jī)床有限公司徽標(biāo)及系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間和加工時(shí)間顯示。3） 右中部是加工狀態(tài)設(shè)置調(diào)整顯示區(qū)，用于加工過程中加工狀態(tài)及加工參數(shù)的修改調(diào)整，其中包括：系統(tǒng)狀態(tài)、模糊控制、搖動(dòng)參數(shù)及電源參數(shù)等。通過對各種加工參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，保證最佳的加工效果。4） 左中部為當(dāng)前加工程序顯示區(qū)，用于顯示當(dāng)前正在加工的程序、

7、程序段及程序名。5） 下部為功能操作區(qū)，此處的所有功能菜單均與鍵盤上的功能鍵一一對應(yīng)。這就是系統(tǒng)軟件的十二大功能模塊。2、 十二大功能模塊說明1） 坐標(biāo)移動(dòng)：本功能包括“移動(dòng)”、“半程移動(dòng)”、“極限移動(dòng)”、 “坐標(biāo)設(shè)定”四個(gè)子功能模塊。移動(dòng)：表示按照輸入的坐標(biāo)軸的移動(dòng)量進(jìn)行移動(dòng)。半程移動(dòng)：表示機(jī)床移動(dòng)到當(dāng)前坐標(biāo)值的一半處，停止。極限移動(dòng)：選擇需要移動(dòng)的坐標(biāo)軸及移動(dòng)的方向，機(jī)床移動(dòng)到極限位置處，并找到機(jī)床零點(diǎn)后，停止。坐標(biāo)設(shè)定：選擇需要設(shè)定的坐標(biāo)軸，并輸入相應(yīng)的坐標(biāo)值即可，并顯示在各自的坐標(biāo)系上，各坐標(biāo)軸距機(jī)械原點(diǎn)的距離也隨之變化。該功能還可以進(jìn)行“絕對”、“相對”、“公制”、“英制”的轉(zhuǎn)換，并

8、可進(jìn)行坐標(biāo)的清零工作。在移動(dòng)過程中，選擇“移動(dòng)”子功能，選擇需要移動(dòng)的坐標(biāo)軸并輸入相應(yīng)的移動(dòng)量，并根據(jù)需要確定是否選擇“接觸感知”功能，然后點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕或按下“F1開始”鍵或“Enter鍵”，即可將選定軸移動(dòng)到相應(yīng)的目標(biāo)位置處。點(diǎn)擊“退出”按鈕或按下“Esc”，即可退出該功能及其對話框（下同）。選擇“接觸感知”功能后，“移動(dòng)”具有接觸感知功能，否則將忽略接觸感知，因此，在忽略接觸感知功能下進(jìn)行移動(dòng)操作時(shí)，要特別小心，確認(rèn)在移動(dòng)行程中，沒有阻擋物，以防撞壞電極和工件，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2） 定位：本功能包括“端面定位”、“角定位”、“柱中心定位”、“孔中心定位”、“自動(dòng)三點(diǎn)定位”、“火花找

9、正”，六個(gè)功能模塊。端面定位：首先確定要定位的端面，使用手控盒將機(jī)床移動(dòng)到電極和工件的相應(yīng)位置處，然后根據(jù)定位需要輸入相應(yīng)的“快速接近距離”，并根據(jù)工件和電極之間的對應(yīng)關(guān)系在“移動(dòng)方向”對話框一欄中，選擇對應(yīng)的移動(dòng)方向?？筛鶕?jù)需要輸入感知后反轉(zhuǎn)值、選擇絕對或相對坐標(biāo)和進(jìn)行坐標(biāo)清零。柱中心定位：定位前用手控盒，將機(jī)床移動(dòng)到電極和工件相應(yīng)位置處，然后根據(jù)定位需要輸入以下變量（1）初始移動(dòng)量（2）Z軸下降距離（3）測定次數(shù)（4）Z軸感知后反轉(zhuǎn)值（5）XY軸感知后反轉(zhuǎn)值。定位后，電極停在工件的中心處。孔中心定位：定位前用手控盒將機(jī)床移動(dòng)到電極和工件的相應(yīng)位置，根據(jù)定位需要輸入以下變量：（1）X和Y軸的

10、初始移動(dòng)量（2）Z軸下降距離（3）測定次數(shù)（4）Z軸感知后反轉(zhuǎn)值（5）XY軸感知后反轉(zhuǎn)值，定位完成后電極停在工件的內(nèi)孔中心處。自動(dòng)三點(diǎn)定位：定位前用手控盒將機(jī)床移動(dòng)到電極和工件的相應(yīng)位置，然后在對話框中根據(jù)定位需要，選擇定位類型、定位條件、Z軸下降距離、感知后反轉(zhuǎn)值、測定物直徑。定位后電極停在工件的中心處。注：原輸入值為位圖中的r，對于內(nèi)徑，原輸入值應(yīng)小于內(nèi)徑半徑與電極半徑的差；對于外徑，原輸入值應(yīng)大于圓柱半徑與電極半徑的和。角定位：定位前用手控盒將機(jī)床移動(dòng)到電極和工件的相應(yīng)位置處，然后根據(jù)定位需要選擇“定位角號”，并輸入以下變量（1）初始移動(dòng)量（2）測定后移動(dòng)量（3）測定次數(shù)（4）感知后反轉(zhuǎn)

11、值，其中“定位角號”的1，2，3，4分別對應(yīng)第一至第四象限工件的各個(gè)角?！皽y定后移動(dòng)位置”的輸入值，決定角定位后，電極停在的位置。如輸入零，電極將停在工件角上相鄰邊的交點(diǎn)處?；鸹ㄕ艺菏且环N帶有小電流放電加工的定位方式，需選擇要找正的方向中的一個(gè)，當(dāng)電極快要接近工件時(shí)，即有小火花放電，此時(shí)可根據(jù)火花的均勻，來確定電極和工件是否平正，可代替用表找正。在進(jìn)行電極和工件調(diào)平時(shí)，首先應(yīng)確定電極卡頭是否絕緣，并且不能同時(shí)觸摸電極和工件，以防觸電。另外可選擇IP參數(shù)值來控制火花的大小，但火花不能太大。3） 加工：包括手動(dòng)加工和程序加工，手動(dòng)加工需要輸入伺服加工軸的目標(biāo)坐標(biāo)值，并根據(jù)需要選擇加工坐標(biāo)“絕對”

12、或“相對”方式，同時(shí)還可以選擇加工結(jié)束后是否回加工起始點(diǎn)，決定加工軸的停止位置。程序加工可選擇已編好的程序，確認(rèn)所選程序正確無誤，即可按照程序指令進(jìn)行加工。4） 加工條件： 加工參數(shù)：序號參數(shù)功能范圍序號參數(shù)功能范圍1ON脈沖寬度1-20477DN放電時(shí)間0-92OFF脈沖間隙6-20478POL放電極性+，-3IP峰值電流0-999S伺服速度0-94H高壓控制0-710VL低壓電壓0-15SV間隙電壓20-20011C電容0-156UP上升距離0-912C代碼0-999參數(shù)簡介及選擇：ON是放電時(shí)間，OFF是放電休止時(shí)間，單位微秒，窄脈沖由于放電時(shí)間極短，能量較小，多用于精加工。通常采用寬脈

13、沖進(jìn)行粗加工，窄脈沖進(jìn)行精加工。IP是峰值電流的投入選擇，峰值電流IP與ON時(shí)間組合起來構(gòu)成脈沖能量，ip 取決于IP和VL的組合,ON、IP、VL用來決定單個(gè)脈沖能量，左右光潔度，電極損耗等加工結(jié)果的最重要的參數(shù)，放電能量于IP、VL成正比例。放電能量越大，加工效率越高，ON時(shí)間越長，放電作用的時(shí)間越長，融化的面積越大。H為高壓輔助回路，它是在低壓控制回路的基礎(chǔ)上，用高壓輔助回路，形成先導(dǎo)擊穿，有利于加工穩(wěn)定。它設(shè)定高壓輔助回路的峰值電流，H每增加1，峰值電流越增加0.2A，最高H7，越增至1.2A。SV為基準(zhǔn)電壓是加工電極與工件間隙電壓基準(zhǔn)值的設(shè)定。設(shè)定了基準(zhǔn)電壓，當(dāng)極間平均電壓高于基準(zhǔn)電

14、壓，電極就前進(jìn)，低于基準(zhǔn)電壓電極就后退。SV用于調(diào)整極間電壓，始終保持間隙基本恒定。SV越小極間距離也就越小，放電越快，SV越大，極間距離擴(kuò)大，放電頻率變低。當(dāng)加工出現(xiàn)不穩(wěn)定或拉弧時(shí)，增大SV將得以改善。SV是關(guān)系放電持續(xù)穩(wěn)定的重要調(diào)整因素。UPDN為定時(shí)抬刀，UP表示抬刀上升距離；DN表示放電時(shí)間，數(shù)值越大放電加工時(shí)間越長。使用抬刀有利于加工廢屑的排除，保持穩(wěn)定的加工狀態(tài)。一般在粗加工時(shí)采用UP:DN2：5，精加工時(shí)選用UP：DN2：4或3：4。POL表示放電的極性選擇：（在生產(chǎn)中常把工件接脈沖電源的正極時(shí)，稱“正極性”加工，反之工件接脈沖電源的負(fù)極時(shí)，稱“負(fù)極性”加工。）在C代碼條件中，各

15、種材質(zhì)組合的極性都有設(shè)定。一般超精加工，最后一組加工參數(shù)采用正極性，以獲得較高的光潔度。VL低壓電壓：VL分別選擇0、1時(shí)，對應(yīng)空載電壓依次為90V，120V。在Cu-St的加工中，一般VL=90V。C-電容并在極間的加工電容，一般C1C6用于小孔窄槽等的精加工。對于超硬質(zhì)合金加工，銅鎢合金或石墨打鋼的有消耗加工，粗加工時(shí)用C7-C9,精加工時(shí)用C3-C6，可增加脈沖的沖擊力，以獲得穩(wěn)定的加工效果。應(yīng)該特別注意的是：對于小于1電極損耗的鋼件的無損耗加工，此時(shí)必須設(shè)定C0。C代碼是經(jīng)驗(yàn)加工條件的存儲區(qū)，加工時(shí)可視加工需要進(jìn)行調(diào)用。分“用戶參數(shù)”和“系統(tǒng)參數(shù)”，用戶參數(shù)可以對選定的加工參數(shù)進(jìn)行修改

16、、刪除、保存等操作；系統(tǒng)參數(shù)不能進(jìn)行修改。5） 輔助功能：該部分包括程序編輯器、當(dāng)前程序編輯器、計(jì)算器、和斷點(diǎn)加工。程序編輯器用于用戶對所需程序的編輯和修改；當(dāng)前程序編輯器用于用戶對當(dāng)前調(diào)用的程序進(jìn)行修改和編輯，并可編譯和檢查程序的錯(cuò)誤。斷點(diǎn)加工是用來保護(hù)加工過程中因出現(xiàn)意外情況，而造成的機(jī)床加工中系統(tǒng)意外斷電、加工停止等，在這種情況下，用戶可使用“斷點(diǎn)加工”功能來繼續(xù)進(jìn)行原來的模具加工。6） 開始、暫停、停止7） 幫助、調(diào)試、系統(tǒng)退出、機(jī)床參數(shù)第四部分 編程一、編程步驟：1、分析零件圖紙 2、工藝處理 3、數(shù)學(xué)處理 4、編寫程序清單 5、制作控制程序 6、數(shù)控機(jī)床二、單位說明1、在進(jìn)行移動(dòng)、

17、加工等操作時(shí)，對話框中的默認(rèn)單位是：微米2、在平動(dòng)加工中，選擇平動(dòng)半徑時(shí)的默認(rèn)單位是：微米3、在程序編輯中，輸入的坐標(biāo)數(shù)值的默認(rèn)單位是微米，當(dāng)加小數(shù)點(diǎn)表示單位是：毫米。4、使用G04延時(shí)指令時(shí)，默認(rèn)單位是：毫秒。當(dāng)加小數(shù)點(diǎn)表示單位是秒。5、在英制加工中，默認(rèn)單位是：英時(shí)。但在平動(dòng)加工中，選擇平動(dòng)半徑時(shí)的默認(rèn)單位仍是：毫米。三、編程代碼及指令格式代碼功能指令格式G00快速定位G00 X( ) Y（ ） Z( )G01直線插補(bǔ)G01 X( ) Y( ) Z( )G02 圓弧插補(bǔ)（順圓）G17 G02 X( ) Y( ) I( ) J( )G18 G02 X( ) Y( ) I( ) K( )G19

18、 G02 X( ) Y( ) J( ) K( )G03圓弧插補(bǔ)（逆圓）G17 G03 X( ) Y( ) I( ) J( )G04延時(shí)G04 D( )G11跳讀ONG12跳讀OFFG17X-Y平面選擇G18X-Z平面選擇G19Y-Z平面選擇G20英制G21公制G40取消補(bǔ)償G41帶補(bǔ)償左偏G41 D1000G42帶補(bǔ)償右偏G42 D1000G54工作坐標(biāo)系1G55工作坐標(biāo)系2G56工作坐標(biāo)系3G57工作坐標(biāo)系4G58工作坐標(biāo)系5G59工作坐標(biāo)系6G80接觸感知G80 Z-G81回機(jī)床“零”G81 Y-G82半程移動(dòng)G90絕對坐標(biāo)系G91增量坐標(biāo)系G92賦坐標(biāo)值M00程序暫停M02程序結(jié)束M05

19、忽略接觸感知M08旋轉(zhuǎn)頭開M09旋轉(zhuǎn)頭關(guān)M98子程序調(diào)用M99子程序調(diào)用結(jié)束四、搖動(dòng)加工：（平動(dòng)加工）指在單軸加工時(shí)，其他兩軸進(jìn)行特定軌跡合成動(dòng)作的加工方式。1、作用：（1）對電極與精加工的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，控制加工尺寸精度。 （2）利于排屑，便于穩(wěn)定加工。 （3）修光工件的表面，提高其粗超度指標(biāo)。2、指令：LN 伺服方式 搖動(dòng)平面 搖動(dòng)軌跡 STEP 搖動(dòng)幅度（半徑）3、搖動(dòng)類型及在加工中的應(yīng)用: 類型： 軌跡類型 平面OFF圓形方形菱形菱十字正十字自由平動(dòng)XY平面000001002003004005YZ平面030031032033034035ZX平面060061062063064065步進(jìn)平動(dòng)

20、XY平面100101102103104105YZ平面130131132133134135ZX平面160161162163164165鎖定平動(dòng)XY平Z平面230231232233234235ZX平面260261262263264265 （1）自由搖動(dòng)：X、Y、Z軸中選定某一軸為加工軸，作伺服加工，其它兩軸進(jìn)行搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 例如： G01 LN001 STEP 30 Z-10 適用于液處理不均、排屑不暢的復(fù)雜形狀及盲孔的加工。 （2）步進(jìn)搖動(dòng)：加工軸作步進(jìn)伺服加工，其它兩軸進(jìn)行搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 例如：G01 LN101 STEP20 Z-10 適用于深孔排屑比較難的加工中，此搖動(dòng)加工速度較慢。 （3）鎖定搖動(dòng)：在單軸加工中，主軸的軸向運(yùn)動(dòng)停止并鎖定，其它軸進(jìn)行搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)，是搖動(dòng)半徑幅度逐步擴(kuò)大的一種鏜加工方式。 G01 LN201 STEP20 Z-5 鎖定搖動(dòng)加工能迅速出去粗加工的波紋，是達(dá)到尺寸精度的最快加工手段，鎖定搖動(dòng)主要用于通孔或有底型腔模加工中，并且還能在孔內(nèi)滾花、加工螺紋。五、編程格式及實(shí)例1、G54 G90 2、G54 G90 G80 Z- G80 Z- G92 X0 Y0 Z0 G92 X0 Y0 Z0 G00 M05 Z10.0 G00 M05 Z2.0 G00 X10. Y20. C170 G01 Z-10. C130 G01