（模具零件電加工） 思考與練習題答案

1、思考與練習題參考答案項目一1電火花加工工具陰極與工件表面之間必須保持一定的放電間隙，這一間隙隨加工條件而定，通常約為0.020.1mm，火花放電必須是瞬時的脈沖性放電，且必須在有一定 的絕緣性能的液體介質中進行。2電火花放電通道是由數(shù)量大體相等的帶正電(正離子)粒子和帶負電粒子(電子) 以及中性粒子(原子或分子) 組成的等離子體。3電火花加工的局限性： 加工速度 較低、有（工具）電極 損耗及加工表面有變質層。4電火花工藝不能實現(xiàn)的是（ D ） A.表面強化、刻字 B.高速加工深小孔C.光整及鏡面加工 D.無電極損耗加工5電火花加工中利用碳黑膜補償作用降低電極損耗，必須采用（ A ） A.負極性

2、加工 B.正極性加工 C.單極性加工 D.多極性加工6電火花加工的必要條件是什么？答：(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，通常約為0.020.1mm。如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間介質，因而不會產(chǎn)生火花放電；如果間隙過小，很容易形成短路接觸，同樣也不能產(chǎn)生火花放電。 (2) 火花放電必須是瞬時的脈沖性放電，放電延續(xù)一段時間后(11000s)，需停歇一段時間(20100s)。這樣才能使放電所產(chǎn)生的熱量來不及傳導擴散到工件的其余部分，把每一次的放電蝕除點分別局限在很小的范圍內(nèi)。(3) 兩極之間應充入有一定絕緣性能的介質。進行材料表面強化時，兩極間為氣體介質。液體介

3、質又稱工作液，它們必須具有較高的絕緣強度(103107cm)，如煤油、皂化液或去離子水等，以有利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電。同時，液體介質還能把電火花加工過程中產(chǎn)生的金屬小屑、碳黑等電蝕產(chǎn)物從放電間隙中懸浮排除出去，并且對電極和工件表面有較好的冷卻作用。7什么是極性效應？在電火花加工中如何充分利用極性效應？答：在電火花加工過程中，即使是相同材料(例如鋼加工鋼)，正、負電極的電蝕量也是不同的。這種單純由于正、負極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應。在用窄脈沖(即放電持續(xù)時間較短)加工時，電子的撞擊作用大于離子的撞擊作用，正極的蝕除速度大于負極的蝕除速度，這時工件應接正極。當采用長脈沖(即放電

4、持續(xù)時間較長)加工時，質量和慣性大的正離子將有足夠的時間加速，到達并撞擊負極表面的離子數(shù)將隨放電時間的延長而增多；由于正離子的質量大，對負極表面的撞擊破壞作用強，同時自由電子掙脫負極時要從負極獲取逸出功，而正離子到達負極后與電子結合釋放位能，故負極的蝕除速度將大于正極，這時工件應接負極。因此，當采用窄脈沖(例如純銅電極加工鋼時，ti 10s )精加工時，應選用正極性加工；當采用長脈沖(例如純銅加工鋼時，ti80s )粗加工時，應采用負極性加工，可以得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。8什么是覆蓋效應？請舉例說明覆蓋效應的用途。答：在材料放電腐蝕的過程中，一個電極的電蝕產(chǎn)物轉移到另一個電極表面上

5、，形成一定厚度的覆蓋層，這種現(xiàn)象叫做覆蓋效應。合理利用覆蓋效應，有利于降低電極損耗。在用煤油之類的碳氫化合物作工作液時，在放電過程中發(fā)生熱分解，產(chǎn)生大量的碳微粒，它能和金屬結合形成金屬碳化物的膠團。中性的膠團在電場作用下可能與其可動層（膠團的外層）脫離，而形成帶負電荷的碳膠粒，它在電場作用下會向正極移動，并吸附在正極表面。如果電極表面瞬時溫度為400左右，且能保持一定時間，即能形成一定強度和厚度的化學吸附碳層，通常稱之為碳黑膜。由于碳的熔點和氣化點很高，故碳黑膜可對正極起到保護和補償損耗作用，從而實現(xiàn)“低損耗”加工。利用覆蓋效應原理進行加工時，應采用負極性加工。9通過操作機床的油箱，請說出本項

6、目中電火花加工用的工作液是什么？工作液在電火花答：工作液視實際情況確定（一般為煤油）。其作用為：（1）消電離作用。在脈沖間隔火花放電結束后，盡快恢復放電間隙的絕緣狀態(tài)(消電離)，以便下一個脈沖電壓再次形成電火花放電。 （2）排除電蝕產(chǎn)物作用。工作液可以使電蝕產(chǎn)物較易從放電間隙中排除出去，免得放電間隙嚴重污染，從而導致火花放電點不分散而形成有害的電弧放電。（3）冷卻作用。工作液可以冷卻工具電極和降低工件表面瞬時產(chǎn)生的局部高溫，使工件表面不會因局部過熱而產(chǎn)生積碳、燒傷現(xiàn)象。 （4）增加電蝕量。工作液可以壓縮火花放電通道，增加通道中被壓縮氣體、等離子體的膨脹及爆炸力，從而拋出更多熔化和氣化的金屬。1

7、0電火花加工后工件表面是否是有許多微小的凹坑？結合電火花加工原理解釋原因。答：電火花加工后工件表面有許多微小的凹坑。當放電結束后，氣泡溫度不再升高，但由于液體介質慣性作用使氣泡繼續(xù)擴展，致使氣泡內(nèi)壓力急劇降低，甚至降到大氣壓以下，形成局部真空，再加上材料本身在低壓下再沸騰的特性，使在高壓下溶解在熔化和過熱材料中的氣體析出。由于壓力的驟降，使熔融金屬材料及其蒸氣從小坑中再次爆沸飛濺而被拋出。熔融材料拋出后，在電極表面形成單個脈沖的放電痕。熔化區(qū)未被拋出的材料冷凝后殘留在電極表面，形成熔化凝固層，在四周形成稍凸起的翻邊。熔化凝固層下面是熱影響層，再往下才是無變化的材料基體。11電火花加工后電極的表

8、面是否還是電極材料的本色？如果不是，請解釋原因。答：電火花加工后電極的表面不是電極材料的本色。可能為工具電極的顏色。觀察銅加工鋼后的電極表面，可以看到鋼上粘有銅，銅上粘有鋼的痕跡。如果進一步分析電加工后的產(chǎn)物，在顯微鏡下可以看到除了游離碳粒、大小不等的銅和鋼的球狀顆粒之外，還有一些鋼包銅、銅包鋼、互相飛濺包容的顆粒，此外還有少數(shù)由氣態(tài)金屬冷凝成的中心帶有空泡的空心球狀顆粒產(chǎn)物。表面也可能為黑色，原因如下：在用煤油之類的碳氫化合物作工作液時，在放電過程中發(fā)生熱分解，產(chǎn)生大量的碳微粒，它能和金屬結合形成金屬碳化物的膠團。中性的膠團在電場作用下可能與其可動層（膠團的外層）脫離，而形成帶負電荷的碳膠粒

9、，它在電場作用下會向正極移動，并吸附在正極表面。如果電極表面瞬時溫度為400左右，且能保持一定時間，即能形成一定強度和厚度的化學吸附碳層，通常稱之為碳黑膜。12根據(jù)加工前后測量的電極長度，看看電極是否縮短？如果電極尺寸縮短，比較一下電極縮短量與加工出的深度值是否相等？如果不等，請解釋原因。答：電極會縮短。具體請根據(jù)操作實踐的結果進行測量分析?？梢詮臉O性效應的理論和項目二中相對電極損耗的概念及影響因素進行分析。13電火花加工時的自動進給系統(tǒng)與傳統(tǒng)加工機床的自動進給系統(tǒng)，在原理上、本質上有何不同？為什么會引起這種不同？答：電火花加工時的自動進給系統(tǒng)為不等速的伺服進給系統(tǒng)，而傳統(tǒng)加工機床的自動進給系

10、統(tǒng)為等速的進給系統(tǒng)。電火花加工時的自動進給系統(tǒng)的目的是保證某一設定加工間隙（放電狀態(tài)）的穩(wěn)定，它是按照電極間隙蝕除特征曲線和調節(jié)曲線來工作的，它的進給速度不是均勻等速的。項目二1下面四個電火花放電狀態(tài)中，（ B ）狀態(tài)是不正常工作狀態(tài)。A短路 B.電弧放電 C.火花放電 D.開路2用電火花進行精加工，采用（ C ） A.寬脈沖、正極性加工 B.寬脈沖、負極性加工 C.窄脈沖、正極性加工 D.窄脈沖、負極性加工3在電火花加工中，脈沖寬度減小將引起電極相對損耗（ A ） A.增加 B.先大后小 C.不變 D.減小4在電火花加工中，脈沖頻率降低將引起電極相對損耗( A ) A.增加 B.先大后小 C

11、.不變 D.減小5為了提高電火花加工速度，可以增加單個脈沖能量WM，這種方法適用于（ B ） A.精加工 B.粗加工 C.鏡面加工 D.半精加工6不能作為電火花加工工具電極的材料是（ B ） A.紫銅 B.石英 C.石墨 D.碳鋼7降低電火花加工工具電極的損耗要充分利用幾個效應，但不能利用的是（ D ）A.極性效應 B.吸附效應 C.傳熱效應 D.壓電效應8. 總結電參數(shù)對電火花加工速度和電極損耗的影響。答:（一）電參數(shù)對電火花加工速度的影響1）峰值電流對加工速度的影響當脈沖寬度和脈沖間隔一定時，隨著峰值電流的增加，因為加大峰值電流，等于加大單個脈沖能量，所以加工速度也就提高了。但若峰值電流過

12、大(即單個脈沖放電能量很大)，加工速度反而下降。此外，峰值電流增大將降低工件表面粗糙度和增加電極損耗。在生產(chǎn)中，應根據(jù)不同的要求，選擇合適的峰值電流。2）脈沖寬度對加工速度的影響對于矩形波脈沖電源，當峰值電流一定時，脈沖能量與脈沖寬度成正比。脈沖寬度增加，加工速度隨之增加，因為隨著脈沖寬度的增加，單個脈沖能量增大，使加工速度提高；但若脈沖寬度過大，加工速度反而下降。這是因為單個脈沖能量雖然增大，但轉換的熱能有較大部分散失在電極與工件之中，不起蝕除作用。同時，在其它加工條件相同時，隨著脈沖能量過分增大，蝕除產(chǎn)物增多，排氣排屑條件惡化，間隙消電離時間不足導致拉弧，加工穩(wěn)定性變差等。因此加工速度反而

13、降低。 3）脈沖間隔對加工速度的影響在脈沖寬度一定的條件下，若脈沖間隔減小，則加工速度提高。這是因為脈沖間隔減小導致單位時間內(nèi)工作脈沖數(shù)目增多、加工電流增大，故加工速度提高；但若脈沖間隔過小，會因放電間隙來不及消電離引起加工穩(wěn)定性變差，導致加工速度降低。（二）電參數(shù)對電極損耗的影響1）脈沖寬度對電極損耗的影響在峰值電流一定的情況下，隨著脈沖寬度的減小，電極損耗增大。脈沖寬度越窄，電極損耗上升的趨勢越明顯。所以精加工時的電極損耗比粗加工時的電極損耗大。 脈沖寬度增大，電極相對損耗降低的原因總結如下：(1) 脈沖寬度增大，單位時間內(nèi)脈沖放電次數(shù)減少，使放電擊穿引起電極損耗的影響減少。同時，負極(工

14、件)承受正離子轟擊的機會增多，正離子加速的時間也長，極性效應比較明顯。(2) 脈沖寬度增大，電極“覆蓋效應”增加，也減少了電極損耗。在加工中電蝕產(chǎn)物(包括被熔化的金屬和工作液受熱分解的產(chǎn)物)不斷沉積在電極表面，對電極的損耗起補償作用。但如這種飛濺沉積的量大于電極本身損耗，就會破壞電極的形狀和尺寸，影響加工效果；如飛濺沉積的量恰好等于電極的損耗，兩者達到動態(tài)平衡，則可得到無損耗加工。由于電極端面、角部、側面損耗的不均勻性，因此無損耗加工是難以實現(xiàn)的。2）峰值電流的影響對于一定的脈沖寬度，加工時的峰值電流不同，電極損耗也不同。用紫銅電極加工鋼時，隨著峰值電流的增加，電極損耗也增加。因此，對一些不適

15、宜用長脈沖寬度粗加工而又要求損耗小的工件，應使用窄脈沖寬度、低峰值電流的方法。由上可見，脈沖寬度和峰值電流對電極損耗的影響效果是綜合性的。只有脈沖寬度和峰值電流保持一定關系，才能實現(xiàn)低損耗加工。3）脈沖間隔的影響在脈沖寬度不變時，隨著脈沖間隔的增加，電極損耗增大。因為脈沖間隔加大，引起放電間隙中介質消電離狀態(tài)的變化，使電極上的“覆蓋效應”減少。隨著脈沖間隔的減小，電極損耗也隨之減少，但超過一定限度，放電間隙將來不及消電離而造成拉弧燒傷，反而影響正常加工的進行。尤其是粗規(guī)準、大電流加工時，更應注意。4）加工極性的影響 在其他加工條件相同的情況下，加工極性不同對電極損耗影響很大。當脈沖寬度ti小于

16、某一數(shù)值時，正極性損耗小于負極性損耗；反之，當脈沖寬度ti大于某一數(shù)值時，負極性損耗小于正極性損耗。一般情況下，采用石墨電極和銅電極加工鋼時，粗加工用負極性，精加工用正極性。但在鋼電極加工鋼時，無論粗加工或精加工都要用負極性，否則電極損耗將大大增加。9. 電火花加工中哪些非電參數(shù)對加工有影響？請總結。答：（一）非電參數(shù)對加工速度的影響1）加工面積的影響加工面積較大時，它對加工速度沒有多大影響。但若加工面積小到某一臨界面積時，加工速度會顯著降低，這種現(xiàn)象叫做“面積效應”。因為加工面積小，在單位面積上脈沖放電過分集中，致使放電間隙的電蝕產(chǎn)物排除不暢，同時會產(chǎn)生氣體排除液體的現(xiàn)象，造成放電加工在氣體

17、介質中進行，因而大大降低加工速度。 2）排屑條件的影響在電火花加工過程中會不斷產(chǎn)生氣體、金屬屑末和碳黑等，如不及時排除，則加工很難穩(wěn)定地進行。加工穩(wěn)定性不好，會使脈沖利用率降低，加工速度降低。為便于排屑，一般都采用沖油(或抽油)和電極抬起的辦法。（1）沖(抽)油壓力的影響。在加工中對于工件型腔較淺或易于排屑的型腔，可以不采取任何輔助排屑措施。但對于較難排屑的加工，不沖(抽)油或沖(抽)油壓力過小，則因排屑不良產(chǎn)生的二次放電的機會明顯增多，從而導致加工速度下降；但若沖油壓力過大，加工速度同樣會降低。(2)“抬刀”對加工速度的影響。為使放電間隙中的電蝕產(chǎn)物迅速排除，除采用沖(抽)油外，還需經(jīng)常抬起

18、電極以利于排屑。目前較先進的電火花機床都采用了自適應“抬刀”功能。自適應“拾刀”是根據(jù)放電間隙的狀態(tài)，決定是否“拾刀”。放電間隙狀態(tài)不好，電蝕產(chǎn)物堆積多，“抬刀”頻率自動加快；當放電間隙狀態(tài)好，電極就少抬起或不抬。這使電蝕產(chǎn)物的產(chǎn)生與排除基本保持平衡，避免了不必要的電極抬起運動，提高了加工速度。 3）工具電極材料和加工極性的影響在電參數(shù)選定的條件下，采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。采用石墨電極，在同樣加工電流時，正極性比負極性加工速度高。 在加工中選擇極性，不能只考慮加工速度，還必須考慮電極損耗。如用石墨做電極時，正極性加工比負極性加工速度高，但在粗加工中，電極損耗會很大。故

19、在不計電極損耗的通孔加工、取折斷工具等情況，用正極性加工；而在用石墨電極加工型腔的過程中，常采用負極性加工。4）金屬材料熱學常數(shù)所謂熱學常數(shù)，是指熔點、沸點(氣化點)、熱導率、比熱容、熔化熱、氣化熱等。每次脈沖放電時，通道內(nèi)及正、負電極放電點都瞬時獲得大量熱能。而正、負電極放電點所獲得的熱能，除一部分由于熱傳導散失到電極其他部分和工作液中外，其余部分將依次消耗在：(1) 使局部金屬材料溫度升高直至達到熔點，而每克金屬材料升高1(或1K)所需之熱量即為該金屬材料的比熱容；(2) 每熔化1g材料所需之熱量即為該金屬的熔化熱；(3) 使熔化的金屬液體繼續(xù)升溫至沸點，每克材料升高1所需之熱量即為該熔融

20、金屬的比熱容；(4) 使熔融金屬氣化，每氣化1g材料所需的熱量稱為該金屬的氣化熱；(5) 使金屬蒸氣繼續(xù)加熱成過熱蒸氣，每克金屬蒸氣升高1所需的熱量為該蒸氣的比熱容。顯然當脈沖放電能量相同時，金屬的熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱越高，電蝕量將越少，越難加工；另一方面，熱導率較大的金屬，會將瞬時產(chǎn)生的熱量傳導散失到其他部位，因而降低了本身的蝕除量。而且當單個脈沖能量一定時，脈沖電流幅值越小，脈沖寬度越長，散失的熱量也越多，從而使電蝕量減少；相反，若脈沖寬度越短，脈沖電流幅值越大，由于熱量過于集中而來不及傳導擴散，雖使散失的熱量減少，但拋出的金屬中氣化部分比例增大，多耗用了氣化熱，電蝕量也會降

21、低。因此，電極的蝕除量與電極材料的熱導率以及其他熱學常數(shù)、放電持續(xù)時間、單個脈沖能量等有密切關系。5）工作液的影響電火花加工，一般在液體介質中進行，介質液面通常高出加工工件幾十毫米。液體介質通常稱為工作液，工作液的作用如下。（1）形成火花擊穿放電通道，并在放電結束后迅速恢復間隙的絕緣狀態(tài)。（2） 對放電通道產(chǎn)生壓縮作用。（3）幫助電蝕產(chǎn)物的拋出和排除。（4） 對工具和工件具有冷卻作用。工作液性能對加工質量的影響很大。介電性能好、密度和黏度大的工作液有利于壓縮放電通道，提高放電的能量密度，強化電蝕產(chǎn)物的拋出效應，但黏度過大不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響正常放電。目前工作液有3種，第一種工作液是油類有

22、機化合物，第二種工作液是乳化液，乳化液的優(yōu)點是成本低，配置簡便，也有補償工具電極損耗的作用，且不腐蝕機床和零件。目前，乳化液多用于電火花線切割加工。第三種工作液是水，水的優(yōu)點是流動性好、散熱性好，不易起弧，不燃、無味價格低廉。電火花成形加工主要采用油類工作液。粗加工時采用的脈沖能量大、加工間隙也較大、爆炸排屑拋出能力強，往往選用介電性能、黏度較大的全損耗系統(tǒng)用油（即機油），且全損耗系統(tǒng)用油的燃點較高，大能量加工時著火燃燒的可能性小；而在中、精加工時放電間隙比較小，排屑比較困難，故一般均選用黏度小、流動性好、滲透性好的煤油作為工作液。由于油類工作液有味、容易燃燒，尤其在大能量粗加工時工作液高溫分

23、解產(chǎn)生的煙氣很大，故尋找一種像水那樣的流動性好、不產(chǎn)生碳黑、不燃燒、無色無味、價廉的工作液介質一直是努力的目標。水的絕緣性能和黏度較低，在同樣加工條件下，和煤油相比，水的放電間隙較大、對通道的壓縮作用差、蝕除量較少、且易銹蝕機床，但經(jīng)過采用各種添加劑，可以改善其性能，且最新的研究成果表明，水基工作液在粗加工時的加工速度可大大高于煤油，但在大面積精加工中取代煤油還有一段距離。在電火花高速加工小孔、深孔的機床上，已廣泛使用蒸餾水或自來水工作液。（二）非電參數(shù)對電極損耗的影響1）加工面積的影響在脈沖寬度和峰值電流一定的條件下，加工面積對電極損耗影響不大。當電極相對損耗小于l，并隨著加工面積的繼續(xù)增大

24、，電極損耗減小的趨勢越來越慢。當加工面積過小時，則隨著加工面積的減小而電極損耗急劇增加。2)沖油或抽油的影響對形狀復雜、深度較大的型孔或型腔進行加工時，若采用適當?shù)臎_油或抽油的方法進行排屑，有助于提高加工速度。但另一方面，沖油或抽油壓力過大反而會加大電極的損耗。因為強迫沖油或抽油會使加工間隙的排屑和消電離速度加快，這樣減弱了電極上的“覆蓋效應”。3)電極的形狀和尺寸的影響在電極材料、電參數(shù)和其他工藝條件完全相同的情況下，電極的形狀和尺寸對電極損耗影響也很大(如電極的尖角、棱邊、薄片等)。實際生產(chǎn)中用整體電極加工較困難時可首先加工主型腔，再用小電極加工副型腔。4)工具電極材料的影響工具電極損耗與

25、其材料有關，損耗的大致順序如下：銀鎢合金 銅鎢合金 石墨(粗規(guī)準) 紫銅 鋼 鑄鐵 黃銅 鋁。10. 在本項目中電火花加工為什么需要采用幾個不同的加工條件？在比較每個加工條件所達到的表面粗糙度后談談看法。答：電火花加工中，采用粗、中、精規(guī)準逐擋過渡方式進行加工。首先通過粗加工，高速蝕除大部分加工余量，使型腔按預留量接近尺寸要求，這是通過大功率、低損耗的粗加工規(guī)準解決的；其次，通過中加工規(guī)準使工件粗糙度逐步降低，并使型腔基本達到要求；最后，通過精加工在保證加工精度和表表面質量的前提下達到加工尺寸。電火花加工中，在粗加工完成后，再使用其他規(guī)準加工，使工件粗糙度逐步降低，逐步達到加工尺寸。因此，需要

26、采用幾個不同的加工條件。本項目的加工條件可根據(jù)加工要求進行選取或設定?，F(xiàn)場操作后分組討論加工條件對表面粗糙度的影響。 11. 仔細觀察加工出的潛伏式澆口，結合本項目實施過程，探討能夠進一步提高加工質量的手段。答：結合本項目實施情況，運用本項目中電參數(shù)和非電參數(shù)對加工質量的影響進行分組討論。答案略。項目三1. 電火花穿孔加工中常采用哪些加工方法？答：電火花穿孔加工中常采用的加工方法如下1）間接法間接法是指在模具電火花加工中，凸模與加工凹模用的電極分開制造，首先根據(jù)凹模尺寸設計電極，然后制造電極，進行凹模加工，再根據(jù)間隙要求來配制凸模。間接法的優(yōu)點是：（1）可以自由選擇電極材料，電加工性能好。（2

27、）因為凸模是根據(jù)凹模另外進行配制，所以凸模和凹模的配合間隙與放電間隙無關。間接法的缺點是：電極與凸模分開制造，配合間隙難以保證均勻。2）直接法直接法適合于加工沖模，是指將凸模長度適當增加，先作為電極加工凹模，然后將端部損耗的部分去除直接成為凸模。直接法加工的凹模與凸模的配合間隙靠調節(jié)脈沖參數(shù)、控制火花放電間隙來保證。直接法的優(yōu)點是：（1）可以獲得均勻的配合間隙、模具質量高。（2）無須另外制作電極。（3）無須修配工作，生產(chǎn)率較高。直接法的缺點是：（1）電極材料不能自由選擇，工具電極和工件都是磁性材料，易產(chǎn)生磁性，電蝕下來的金屬屑可能被吸附在電極放電間隙的磁場中而形成不穩(wěn)定的二次放電，使加工過程很

28、不穩(wěn)定，故電火花加工性能較差。（2）電極和沖頭連在一起，尺寸較長，磨削時較困難。3）混合法混合法也適用于加工沖模，是指將電火花加工性能良好的電極材料與沖頭材料粘結在一起，共同用線切割加工或磨削成型，然后用電火花性能好的一端作為加工端，將工件反置固定，用“反打正用”的方法實行加工。這種方法不僅可以充分發(fā)揮加工端材料好的電火花加工工藝性能，還可以達到與直接法相同的加工效果?；旌戏ǖ木唧w特點如下。（1）可以自由選擇電極材料，電加工性能好。（2）無須另外制作電極。（3）無須修配工作，生產(chǎn)率較高。（4）電極一定要粘結在沖頭的非刃口端。 4）階梯工具電極加工法階梯工具電極加工法在冷沖模具電火花成形加工中極

29、為普遍，其應用方面有以下兩種：（1）無預孔或加工余量較大時，可以將工具電極制作為階梯狀，將工具電極分為兩段，即縮小了尺寸的粗加工段和保持凸模尺寸的精加工段。粗加工時，采用工具電極相對損耗小、加工速度高的電規(guī)準加工，粗加工段加工完成后只剩下較小的加工余量。精加工段即凸模段，可采用類似于直接法的方法進行加工，以達到凸凹模配合的技術要求。（2）在加工小間隙、無間隙的冷沖模具時，配合間隙小于最小的電火花加工放電間隙，用凸模作為精加工段是不能實現(xiàn)加工的，則可將凸模加長后，再加工或腐蝕成階梯狀，使階梯的精加工段與凸模有均勻的尺寸差，通過加工規(guī)準對放電間隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技術要求。除此以

30、外，可根據(jù)模具或工件不同的尺寸特點和尺寸，要求采用雙階梯或多階梯工具電極。階梯形的工具電極可以由直柄形的工具電極用“王水”酸洗、腐蝕而成。機床操作人員應根據(jù)模具工件的技術要求和電火花加工的工藝常識，靈活運用階梯工具電極的技術，充分發(fā)揮穿孔電火花加工工藝的潛力，完善其工藝技術。 2. 電火花成形加工中常采用哪些加工方法？答：電火花成形加工中常采用加工方法如下1）單工具電極直接成形法單工具電極直接成形法是指采用同一個工具電極完成模具型腔的粗、中及精加工。對普通的電火花機床，在加工過程中先用無損耗或低損耗電規(guī)準進行粗加工，然后采用平動頭使工具電極做圓周平移運動，按照粗、中、精的順序逐級改變電規(guī)準，進

31、行側面平動修整加工。在加工過程中，借助平動頭逐漸加大工具電極的偏心量，可以補償前后兩個加工電規(guī)準之間放電間隙的差值，這樣就可完成整個型腔的加工。 單電極平動法加工時，工具電極只需一次裝夾定位，便可達到0.05mm的加工精度，避免了因反復裝夾帶來的定位誤差。但單工具電極直接成形法的主要缺點是電極損耗大影響型腔尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度。比如，對于棱角要求高的型腔，加工精度就難以保證。如果加工中使用的是數(shù)控電火花機床，則不需要平動頭，可利用工作臺按照一定軌跡做微量移動來修光側面。2）多電極更換法多電極更換法是指根據(jù)一個型腔在粗、中、精加工中放電間隙各不相同的特點，采用幾個不同尺寸的工具電極完成

32、一個型腔的粗、中、精加工。在加工時首先用粗加工電極蝕除大量金屬，然后更換電極進行中、精加工；對于加工精度高的型腔，往往需要較多的電極來精修型腔。多電極更換加工法的優(yōu)點是仿型精度高，尤其適用于尖角、窄縫多的型腔模加工。但要求多個電極的一致性好、制造精度高；另外，更換電極時要求定位裝夾精度高，因此一般只用于精密型腔的加工，例如盒式磁帶、收錄機、電視機等殼體的模具，都是用多個電極加工出來的。 3）分解電極加工法分解電極法是單電極平動加工法和多電極更換加工法的綜合應用。該方法工藝靈活性強，仿形精度高，適用于尖角窄縫、沉孔、深槽多的復雜型腔模具加工。根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔和副型腔電極分別

33、制造。先加工出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。此方法的優(yōu)點是可以根據(jù)主、副型腔不同的加工條件，選擇不同的加工規(guī)準，有利于提高加工速度和改善加工表面質量；同時還可以簡化電極制造，便于修整電極。缺點是更換電極時主型腔和副型腔電極之間要求有精確的定位。3若型腔底部為不規(guī)則曲面，其電極如何校正、定位？答：對于型腔底部為不規(guī)則曲面的復雜電極，當其無側面基準時，通常用電極與加工部分相連的端面為電極校正面，保證電極與工作臺平面垂直。 對于較復雜電極，當其不容易通過電極的最底部與基準球或工件表面感知時，通常采用電極上端面與基準球感知的方法來確定電極Z方向的位置。近年來，在電火花加工中為保證

34、極高的重復定位精度且不降低加工效率，采用快速裝夾的標準化夾具。目前有瑞士的EROWA和瑞典的3R夾具系統(tǒng)可實現(xiàn)快速精密定位?？焖傺b夾的標準化夾具的原理是：電極在制造時將電極與夾具作為一個整體組件裝在與數(shù)控電火花機床上配備的工藝定位基準附件相同的加工設備上完成。工藝定位基準附件都統(tǒng)一同心，因此電極在制造完成后，直接取下電極和夾具的組件，裝入數(shù)控電火花機床的基準附件上，可以不用校正電極。工藝定位基準附件不僅在電火花加工機床上使用，還可以在車床、銑床、磨床、線切割等機床上使用。因而可以實現(xiàn)電極制造和電極使用的一體化，使電極在不同機床之間轉換時不必再費時去找正。4. 電火花加工的表面粗糙度與哪些因素有

35、關,又是如何影響的？答：表面粗糙度是指加工表面上的微觀幾何形狀誤差。對表面粗糙度影響最大的是單個脈沖能量，因為脈沖能量大，每次脈沖放電的蝕除量也大，放電凹坑既大又深，從而使表面粗糙度惡化。表面粗糙度和脈沖能量之間的關系，可用如下實驗公式來表示： 工件材料對加工表面粗糙度也有影響，在一定的脈沖能量下，不同的電極材料表面粗糙度值大小不同，熔點高的材料（如硬質合金），在相同能量下加工的表面粗糙度要比熔點低的材料（如鋼）好。當然，加工速度會相應下降。工具電極表面的粗糙度值大小也影響工件的加工表面粗糙度值。例如，石墨電極表面比較粗糙，因此它加工出的工件表面粗糙度值也大。由于電極的相對運動，工件側邊的表面

36、粗糙度值比端面小。干凈的工作液有利于得到理想的表面粗糙度。因為工作液中含蝕除產(chǎn)物等雜質越多，越容易發(fā)生積碳等不利狀況，從而影響表面粗糙度。影響表面粗糙度的因素主要是脈寬與峰值電流的乘積，亦即單個脈沖能量的大小。但實踐中發(fā)現(xiàn)，即使單脈沖能量很小，但在電極面積較大時，Rmax很難低于2m，而且加工面積越大，可達到的最佳表面粗糙度越差。這是因為在煤油工作液中的工具和工件相當于電容器的兩個極，具有“潛布電容”（寄生電容），相當于在放電間隙上并聯(lián)了一個電容器，當小能量的單個脈沖到達工具和工件時，電能被此電容“吸收”，只能起“充電”作用而不會引起火花放電。只有經(jīng)過多個脈沖充電達到較高的電壓，積累了較多的電

37、能后，才能引起擊穿放電，形成較大的放電凹坑。5. 使用高速加工中心預加工去除型腔大部分余量對電火花后續(xù)加工有無影響？從電極設計、加工條件選用、加工效率等方面分析型腔預加工對電火花加工的影響？答：答案概要：1）工具電極損耗減少，工件加工（復制）的精度提高,電極設計時水平方向尺寸的單邊縮放量減少；2）加工條件選用時，可選用較小的電參數(shù)以提高加工精度；3）先用機械加工方法去除大部分加工余量，總體而言加工效率提高。項目四1. 如果加工時電流選擇較大會對加工質量產(chǎn)生怎樣的影響？答：答案概要：加工速度提高，加工穩(wěn)定性變差，加工精度變差，加工的孔斜度值變大。2. 當加工薄工件時應如何裝夾？答：答案概要：橋式

38、裝夾，多工件疊加后裝夾，專用夾具裝夾等。3. 思考一下如果沒有穿孔機床,用成形機床可否進行孔位的加工，加工時應當注意哪些問題？答：可以。利用沖油、抽油以及定時抬刀的方法將電蝕產(chǎn)物排出，防止二次放電和不穩(wěn)定的電加工。項目五1. 對于快走絲線切割機床，在切割加工過程中電極絲運行速度一般為( C )。A. 35m/s B. 48m/s C. 810m/s D. 1115m/s2. 對于快走絲線切割機床，影響其加工質量和加工穩(wěn)定性的關鍵部件是( A )。A. 走絲機構 B. 脈沖電源 C. 工作液循環(huán)系統(tǒng) D. 伺服控制系統(tǒng)3. 下列敘述正確的是( D )。 A. 與傳統(tǒng)的切削加工相比，線切削加工的主

39、要缺點是切削力很小 B. 從理論上講，線切割加工電極絲沒有損耗 C. 長脈沖加工中，工件往往接正極 D. 線切割加工通常采用正極性加工 4. 用線切割機床不能加工的形狀或材料為 ( A )。 A. 塑料 B. 圓孔 C. 上下異性件 D. 淬火銅5. 下列說法中，正確的是 ( D )。 A. 在電火花加工中，常用黃銅作精加工電極 B. 在線切割加工中，電極絲的運絲速度對加工沒有影響 C. 在線切割加工中，任何工件加工的難易程度一樣 D. 在電火花加工中，電流對表面粗糙度的影響很大6. 比較線切割加工與電火花加工的共同點和不同點。 答：電火花線切割加工與電火花成形加工都是利用火花放電產(chǎn)生的熱量來

40、蝕除金屬，它們加工的工藝和機理有較多的相同點又有各自獨有的特性。 1）共同特點 （1）二者的加工原理相同，都是通過電火花放電產(chǎn)生的熱來溶解去除金屬，所以二者加工材料的難易與材料的硬度無關，加工中不存在顯著的機械切削力。 （2）二者的加工機理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律基本相似，材料的可加工性等也基本相似，可以加工硬質合金等一切導電材料。 （3）二者加工的電壓、電流波形基本相似。單個脈沖也有多種形式的放電狀態(tài)，如開路、正?；鸹ǚ烹?、短路等。2）不同特點（1）從加工原理上看，電火花成形加工是將電極形狀復制到工件上的一種工藝方法。在實際中可以加工通孔(穿孔加工)和盲孔(成形加工)；而線切割加工是利

41、用移動的細金屬導線 (銅絲或鉬絲)作電極，對工件進行脈沖火花放電、切割成形的一種工藝方法。 （2）從產(chǎn)品形狀角度看，電火花加工必須先用數(shù)控加工等方法加工出與產(chǎn)品形狀相似的電極。線切割加工中產(chǎn)品的形狀是通過工作臺按給定的控制程序移動而合成的，只對工件進行輪廓圖形加工，余料仍可利用。 （3）從電極角度看，電火花加工必需制作成形用的電極，而線切割加工用移動細金屬導線(銅絲或鉬絲)作電極。不需要制造特定形狀的電極。省掉了成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設計和制造費用，用簡單的工具電極，靠數(shù)控技術實現(xiàn)復雜的切割軌跡，縮短了生產(chǎn)準備時間，加工周期短，這不僅對新產(chǎn)品的試制很有意義，對大批量生產(chǎn)也增加

42、了快速性和柔性。 （4）從電極損耗角度看，電火花加工中電極相對靜止，易損耗，故通常采用多個電極加工；而線切割加工中由于電極絲連續(xù)移動，使單位長度電極絲的損耗較少，從而對加工精度的影響比較小，特別在低速走絲線切割加工時，電極絲一次性使用，電極絲損耗對加工精度的影響更小。 （5）從應用角度看，電火花加工可以加工通孔、盲孔，特別適宜加工形狀復雜的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花紋等，而線切割加工只能加工通孔，能方便加工出小孔、形狀復雜的窄縫及各種形狀復雜零件。（6）從工作液角度看，線切割加工采用乳化液或去離子水作工作液，而不是采用機油、煤油等油類工作液，不必擔心發(fā)生火災，容易實現(xiàn)安全無人運轉。（7

43、）從放電狀態(tài)看，線切割一般沒有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。因為電極絲與工件始終有相對運動，尤其是快速走絲電火花線切割加工，因此，線切割加工的間隙狀態(tài)可以認為是由正?；鸹ǚ烹?、開路和短路這三種狀態(tài)組成。（8）從極性角度看，由于線切割電極工具是直徑較小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù)的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。7. 快走絲線切割與慢走絲線切割哪個加工精度高？為什么？答：慢走絲線切割加工精度高。主要原因如下：1）結構走絲系統(tǒng)是結構上的主要區(qū)別，慢走絲電火花線切割機床的電極絲是單向移動，一端是放絲輪，一端是收絲輪，加工區(qū)的電極絲是由高精度的導向器定位；快走絲電

44、火花線切割機床的電極絲是往復移動，電極絲的兩端都固定在貯絲筒上，因走絲速度高，加工區(qū)的電極絲是由導絲輪定位。2）功能慢走絲電火花線切割機床比快絲電火花線切割機床的功能更完善、先進、可靠。例如，慢走絲電火花線切割機床的控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制、電極絲具有恒張力控制、可進行拐角控制、自動穿絲等，這些都是大多數(shù)快走絲電火花線切割機床所不具備的。3）工藝指標快走絲電火花線切割機床和慢走絲電火花線切割機床的工藝指標， 機 型工藝指標快 走 絲慢 走 絲走絲速度(m/s)6lO0.0010.26電極絲工作狀態(tài)往復運動，反復使用單向運行，一次性使用電極絲材料鉬、鎢鉬合金黃銅、以銅為主的合金或鍍覆材料電極絲直徑（

45、mm）常用值0.l2O.20常用值0.l0.25穿絲方式只能手動穿絲可手動穿絲可自動穿絲電極絲長度數(shù)百米數(shù)千米電極絲張力(N)上絲后即固定不變可調節(jié)，通常2.025N運絲系統(tǒng)結構較簡單復雜電極絲損耗均布于參與工作的電極絲全長忽略不計脈沖電源開路電壓80110V，工作電源15A開路電壓300V左右，工作電源132A單邊放電間隙（mm）0.010.030.0030.12工作液乳化液或水基工作液去離子水、煤油導絲結構形式普通導絲輪，壽命較短藍寶石或鉆石導向器，壽命較長機床價格（萬元）22025150最大切割速度（mm2/mim） 180左右400左右加工精度（mm）0.010.0010.005表面粗

46、糙度(m)0.83.20.10.4工作環(huán)保較臟，有污染干凈，使用去離子水做工作液，無害 20世紀80年代初期，快走絲電火花線切割機床與慢走絲電火花線切割機床在工藝指標上還各有所長，差距不明顯。近20年來，慢走絲電火花線切割機床的發(fā)展很快，快走絲電火花線切割機床雖然在加工速度、表面粗糙度、大厚度切割上有一定的提高，并開始采用多次切割，但是在加工精度上仍然徘徊不前。從上表可以看出，快走絲比慢走絲線切割的工藝指標方面已經(jīng)差了一個檔次。8. 項目實施時記錄加工時間，計算線切割加工速度。答：根據(jù)項目實施的實際情況進行計算，并就各組的計算結果進行對比討論，分析速度差異的原因。9. 項目實施結束后測量零件尺

47、寸，與理論值比較，若尺寸差值較大，請分析原因。答：答案概要：1）圖形繪制是否準確；2）生成加工程序的電極絲補償量是否合理，是否與設定的電參數(shù)相適應；3）設置的電極絲偏移方向是否正確（有無內(nèi)外反置）；4）電極絲是否已調整垂直度；5）加工錐度等復雜零件時，導輪半徑、上下導輪間距等參數(shù)是否測量、設置正確。項目六1. 用3B代碼編制加工下圖所示的線切割加工程序，加工路線為A-B-C-D-A，不考慮補償量。（直線編程時BXBY值可以簡化也可不簡化）ABB60B0B60000GXL1BCB10B100B100000GYL1CDB40000B30000B40000GYSR4DAB10B100B100000G

48、YL42線切割加工如圖所示的軌跡，加工路線為A-B-C-D-E-F-A，不考慮補償量。編寫數(shù)控線切割加工的3B程序。（直線編程時BXBY值可以簡化也可不簡化）ABB40B0B40000GXL1BCB0B40B40000GYL2CDB17B10B17000GXL2DEB3000B4000B6000GXNR1EFB17B10B17000GXL3FAB0B40B40000GYL43. 用3B代碼編制加工如圖所示的凸模線切割加工程序，已知電極絲直徑為0.18mm，單邊放電間隙為0.01mm，圖中O為穿絲孔擬采用的加工路線OEDCBAEO。（直線編程時BXBY值可以簡化也可不簡化）OEB3900B0B3

49、900GXL1EDB10100B0B14100GYNR3DCB16950B0B16950GXL1CBB0B6100B12200GXNR4BAB16950B0B16950GXL3AEB8050B6100B14100GYNR1EOB3900B0B3900GXL34. 嘗試用HF系統(tǒng)和AutoCut繪制齒輪和花鍵等標準零件，注意兩系統(tǒng)的操作差異。答：請根據(jù)實際操作情況進行對比。此處答案略。5. 工件校正的方法有哪些？各有什么特點？線切割加工中工件校正的方法有兩種：工件側面與機床X或Y軸平行；工件的上或下表面與機床工作臺XY面平行。 1）工件側面與坐標軸平行為保證工件側面與坐標軸平行，通常有3種常見方

50、法：（1）電極絲法。當工件精度要求不高時，可以利用電極絲來校正工件。首先將電極絲靠近工件側邊，移動工作臺，使電極絲沿工件側面移動(即沿X軸或Y軸移動)，觀察電極絲與工件側面縫隙大小的變化。通過目測，不斷敲擊工件，最終使電極絲與工件側面的距離大致相等，即工件側面與移動的坐標軸平行。 （2）標準方形塊找正工件。用一個標準方形塊(如角尺或量塊)，靠在工件和機床橫梁上(注：橫梁必須是已經(jīng)校正且與機床的坐標軸平行)。觀察標準方塊與工件側面的縫隙，然后不斷調整工件，直至縫隙消失為止。標準方形塊找正工件精度不高，但速度快，適用于加工要求不高的零件。（3）百分表（千分表）校正法。百分表通過磁力表座固定在機床主

51、軸上，百分表與工件的側面接觸，往復移動X軸Y坐標軸，根據(jù)百分表指針數(shù)值變化調整工件，直至百分表針擺動幅度很小或不擺動。百分表校正較為精確，精密零件加工經(jīng)常需要用百分表法來校正。 2）工件的表面與工作臺面平行線切割加工時，如果工件的表面與工作臺面不平行，則加工完成后零件側面就與工件的表面不垂直。因此精密零件需要校正工件的表面，使其與工作臺平行。具體方法為：百分表通過磁力吸盤固定在機床主軸上，百分表指針接觸工件上表面，分別移動機床X軸和Y軸，觀察百分表指針的移動。通過敲擊工件、工件底部塞墊片等方法調整工件，直至百分表指針擺動幅度很小或不擺動時為止。6. 嘗試運用本項目電極絲精確定位的兩種方法對項目

52、五中的圖5-15進行定位，注意操作過程的差異。答：請根據(jù)實際操作情況進行對比。此處答案略。項目七1. 若線切割機床的單邊放電間隙為0.O2mm，電極絲直徑為0.18mm，則加工圓孔時的補償量為( B )。A. 0.10mm B. 0.11mm C. 0.20mm D. 0.2lmm2. 線切割機加工直徑為lOmm的圓孔，若采用的補償量為0.l2mm時，實際測量孔的直徑為 10.O2mm。若要孔的尺寸達到lOmm，則采用的補償量為 ( D )。A. 0.10mm B. 0.11mm C. 0.12mm D. 0.13mm 3. 下列說法中，正確的是 ( D )。 A. 在電火花加工中，常用黃銅作

53、精加工電極 B. 在線切割加工中，電極絲的運絲速度對加工沒有影響 C. 在線切割加工中，任何工件加工的難易程度一樣 D. 在電火花加工中，電流對表面粗糙度的影響很大 4.在高速走絲電火花線切割加工中，一般選用的工作液是（ A ）。A. 乳化液 B. 機油 C. 煤油 D. 去離子水5電火花線切割加工一般選用（ B ）。A. 高頻交流電源 B. 高頻脈沖電源 C. 低頻交流電源 D. 低頻脈沖電源6下列不易造成線切割振絲現(xiàn)象的加工狀態(tài)是（ A )。A. 切割很厚零件 B. 切割很薄零件 C. 電極絲張力不均 D. 開路電壓很高7. 下列線切割路線中，最佳的是( C )。8. 在快走絲線切割加工中

54、，當其他工藝條件不變時，增大短路峰值電流，可以（ A ）。A. 提高切割速度 B. 表面粗糙度變好 C. 減小加工間隙 D. 提高加工精度9. 在加工時調節(jié)脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電流，觀察這些電參數(shù)對加工速度有何影響?答：1）峰值電流放電峰值電流增大，單個脈沖能量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度數(shù)值增大，電極絲損耗增大，加工精度有所下降。因此第一次切割加工及加工較厚工件時取較大的放電峰值電流。放電峰值電流不能無限制增大，當其達到一定臨界值后，若再繼續(xù)增大峰值電流，則加工的穩(wěn)定性變差，加工速度明顯下降，甚至斷絲。一般取峰值電流小于40A，平均電流小于5A。低速走絲線切割加工時，因脈寬很窄，小于1 s，電極絲又較粗，故有時大于100A甚至500A。2）脈沖寬度ti在其他條件不變的情況下，增大脈沖寬度ti，線切割加工的速度提高，表面粗糙度變差。這是因為當脈沖寬度增加時，單個脈沖放電能量增大，放電痕跡會變大。同時，隨著脈沖