現(xiàn)代模具制造技術(shù)電火花成形加工課件

電火花成形加工3.1電火花加工的基本原理3.2電火花加工的基本規(guī)律3.3電火花加工的設(shè)備3.4電火花穿孔和成形加工.電火花成形加工3.1電火花加工的基本原理.3.1電火花加工的基本原理一、電火花加工的基本原理電火花加工的基本原理是基于工具電極與工件電極（正極與負(fù)極）之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來對工件進(jìn)行加工，以達(dá)到一定形狀、尺寸和表面粗糙度要求。電腐蝕現(xiàn)象：由于放電所引起的電極燒蝕現(xiàn)象。（19世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)）產(chǎn)生電腐蝕的原因：當(dāng)極間產(chǎn)生火花放電時，會在放電通道中產(chǎn)生大量的熱，以致使電極表面的局部金屬瞬時熔化和氣化而被蝕除。.3.1電火花加工的基本原理一、電火花加工的基本原理.3.1電火花加工的基本原理

利用電腐蝕現(xiàn)象對金屬材料進(jìn)行加工的條件：1）足夠的火花放電強(qiáng)度：電流密度105—106A/m2；2）短時間的脈沖放電：10-7—10-3s；3）足夠的停歇時間:恢復(fù)介電性能，防止局部燒傷；4）工具與工件之間維持一定的間隙：0.01—0.5mm；5）極間充有一定的液體介質(zhì):有利于放電順利進(jìn)行。.3.1電火花加工的基本原理利用電腐蝕現(xiàn)象對金屬材料進(jìn)行3.1電火花加工的基本原理.3.1電火花加工的基本原理.3.1電火花加工的基本原理電火花加工的物理本質(zhì):電火花加工的物理過程是非常短暫而又復(fù)雜的，每次脈沖放電腐蝕都是電動力、電磁力、熱動力以及流體動力等綜合作用的過程，并可大概地分為:極間介質(zhì)的電離擊穿及放電通道形成、能量轉(zhuǎn)換和傳遞、電極材料的拋出、極間介質(zhì)消電離等幾個階段。.3.1電火花加工的基本原理電火花加工的物理本質(zhì):.3.1電火花加工的基本原理1、極間介質(zhì)的電離、擊穿和放電通道形成由于極間距離小以及電極表面的微觀不平，極間電場不均勻。在距離最小的尖點處，介質(zhì)被擊穿而形成放電通道。放電時間：很短；電流密度：很大；中心溫度：很高,10000～12000℃。.3.1電火花加工的基本原理1、極間介質(zhì)的電離、擊穿和放電通3.1電火花加工的基本原理2.能量轉(zhuǎn)換、分布與傳遞電能轉(zhuǎn)換為：熱能、動能、磁能、光能、聲能以及電磁波輻射能等。熱能與電火花加工有著密切關(guān)系，然而由電能轉(zhuǎn)換成的熱能并非全部集中在工件表面用于加工，而是分配在陽極表面、陰極表面以及極間放電通道等三個部分，其中只有分配在工件電極表面的熱能才有助于工件材料的蝕除。主要傳遞能量的形式：帶電粒子對電極表面的高速轟擊。放電點處溫度最高，遠(yuǎn)離放電點處溫度低，形成一個溫度場。汽化區(qū)、熔化區(qū)、熱影響層、材料基體。.3.1電火花加工的基本原理2.能量轉(zhuǎn)換、分布與傳遞.3.1電火花加工的基本原理3.電極材料的拋出脈沖放電初期，為熱爆力的拋出作用；在脈沖放電持續(xù)期間，汽化爆炸，把熔融拋出；在脈沖放電結(jié)束之后，由于流體動力作用，熔融金屬還會額外拋出一部分。總之，電極材料的拋出是熱爆炸力、電動力、流體動力等綜合作用的結(jié)果。蝕除的金屬除一部分以氣相拋出外，大部分將是以液相拋出。.3.1電火花加工的基本原理3.電極材料的拋出.3.1電火花加工的基本原理4.極間介質(zhì)的消電離消電離過程：通道中的正負(fù)帶電粒子復(fù)合成中性粒子的過程。因消電離過程而通道中的帶電粒子數(shù)急速減少，并逐漸恢復(fù)極間介電液的介電性能。停歇時間的選擇要考慮介質(zhì)的消電離極限速度、熱量傳散及電蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散。.3.1電火花加工的基本原理4.極間介質(zhì)的消電離.3.1電火花加工的基本原理二、電火花加工的特點1．脈沖放電的能量密度很高故可加工任何硬、脆、韌及高熔點的導(dǎo)電材料2．加工時，工具電極與工件不接觸，二者之間不存在明顯的宏觀作用力，而且工具材料也不必比工件硬。3.脈沖放電的持續(xù)時間短。.3.1電火花加工的基本原理二、電火花加工的特點.3.1電火花加工的基本原理4.脈沖參數(shù)能在一個較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。可進(jìn)行粗、中、精及精微加工。精加工誤差小于±0.01mm，Ra0.63~1.25μm；精微加工精度可達(dá)0.002~0.004mm，Ra0.04~0.16μm。5.直接利用電能進(jìn)行加工，便于實現(xiàn)自動化。.3.1電火花加工的基本原理4.脈沖參數(shù)能在一個較大范圍內(nèi)3.1電火花加工的基本原理三、電火花加工工藝方法分類按工具電極的形狀、工具電極和工件相對運動的方式和用途的不同，大致分為電火花穿孔成形加工、電火花線切割加工、電火花磨削和鏜磨、電火花表面強(qiáng)化與刻字等。前三類屬電火花成形、尺寸加工，是用于改變零件形狀或尺寸的加工方法；最后一類屬表面加工方法，用于改善或改變零件表面性質(zhì)。電火花穿孔加工和電火花線切割應(yīng)用最為廣泛。本章主要介紹電火花成形加工。.3.1電火花加工的基本原理三、電火花加工工藝方法分類.3.2電火花加工的基本規(guī)律電火花加工的基本規(guī)律電火花加工的工藝指標(biāo)：加工速度、加工精度、加工表面質(zhì)量以及工具電極相對損耗。.3.2電火花加工的基本規(guī)律電火花加工的基本規(guī)律.3.2電火花加工的基本規(guī)律一、影響加工速度的主要因素電火花成形加工的速度，是指在一定的規(guī)準(zhǔn)下，單位時間t內(nèi)工件被蝕除的體積V或質(zhì)量m。

體積加工速度：νv＝V/t質(zhì)量加工速度：νm＝m/t規(guī)準(zhǔn)（又稱電規(guī)準(zhǔn)），是指加工所用的一組脈沖參數(shù)。脈沖參數(shù)：—脈沖寬度、—脈沖間隔、—脈沖周期、—電流峰值等。影響加工速度的主要因素有電參數(shù)、極性效應(yīng)、工件材料的熱學(xué)性質(zhì)、工作液、排屑條件等。.3.2電火花加工的基本規(guī)律一、影響加工速度的主要因素.3.2電火花加工的基本規(guī)律1．電參數(shù)

根據(jù)前面所討論的電火花加工的物理本質(zhì)可知，每個脈沖放電，都會在工件表面形成一個高溫?zé)嵩炊挂欢ǖ墓ぜ牧衔g除，并在工件表面留下一個微小凹坑。而單個脈沖能量W愈大，傳遞給工件上的熱量就愈多，被蝕除的材料也愈多，并近似于正比例關(guān)系。單個脈沖蝕除量：Vi＝KW

一分鐘蝕除量：V＝60fKWλ

結(jié)論：（1）加工速度正比于W和f；（2）矩形波加工時加工速度正比于Im和ton。.3.2電火花加工的基本規(guī)律1．電參數(shù).3.2電火花加工的基本規(guī)律2．極性效應(yīng)概念：在電火花加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到不同程度的電腐蝕。即使是正負(fù)兩極材料相同，也往往會出現(xiàn)正負(fù)兩極的蝕除速度不一樣，這種由于極性不同而發(fā)生蝕除速度不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。有“正極性”加工和“負(fù)極性”加工兩種：工件接正極為正極性加工，工件接負(fù)極為負(fù)極性加工。極性效應(yīng)的產(chǎn)生原因：由于正負(fù)電極受到的帶電粒子轟擊效果不同而產(chǎn)生。極性效應(yīng)與ton有關(guān)，還與電極材料和單個脈沖的能量W有關(guān)。W一定情況下，每種材料都有一個蝕除量最大的最佳脈寬。.3.2電火花加工的基本規(guī)律2．極性效應(yīng).3.2電火花加工的基本規(guī)律

在生產(chǎn)實踐中，為了提高加工速度和降低工具電極損耗，必須充分利用極性效應(yīng)：必須采用單向脈沖電源。（防止極性效應(yīng)相互抵消）正確選擇加工極性。（精加工，正極性加工；粗、中加工，負(fù)極性加工。）用導(dǎo)熱性好、熔點高的材料作工具電極。（以降低工具電極耗損）合理選用脈沖放電持續(xù)時間（即脈寬）。每種材料都會有一個蝕除量最大的最佳脈寬。.3.2電火花加工的基本規(guī)律在生產(chǎn)實踐3.2電火花加工的基本規(guī)律3．工件材料的熱學(xué)常數(shù)熱學(xué)常數(shù)是指：熔點、沸點（汽化點）、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熔化潛熱、汽化潛熱等。熱學(xué)常數(shù)值愈高，電蝕量將愈少，加工速度就慢。石墨熔點：3500℃，鎢熔點：3367℃。銅的導(dǎo)熱系數(shù)最小。4．工作液工作液的作用：（1）介電作用；(2)壓縮放電通道；（3）幫助電蝕產(chǎn)物排除；(4)冷卻工具和工件。目前，普遍采用粘度小，流動性好，滲透性好的煤油作工作液。其它工作液：電火花加工專用油，水（加工速度快，表面質(zhì)量差）。.3.2電火花加工的基本規(guī)律3．工件材料的熱學(xué)常數(shù).3.2電火花加工的基本規(guī)律5．排屑條件

改善排屑條件是為了限制電蝕產(chǎn)物濃度過大，防止造成結(jié)碳拉弧，以保證加工穩(wěn)定進(jìn)行。改善措施：①采用沖油；②將工具電極定期地自動抬起；③增大脈間間隙；④降低加工平均電流。影響排削條件的因素：加工面積、深度，型面復(fù)雜程度，加工電流等。.3.2電火花加工的基本規(guī)律5．排屑條件.3.2電火花加工的基本規(guī)律二、影響加工精度的主要因素1、尺寸精度放電間隙大小、電參數(shù)的選擇、工具電極損耗大小都會直接影響尺寸精度。放電間隙：粗加工，δ單=0.5mm；精加工，δ單=0.01mm。加工復(fù)雜形狀時，間隙愈大，棱角部位電場不均的影響也愈明顯，間隙愈小，加工（仿形）精度也愈高。.3.2電火花加工的基本規(guī)律二、影響加工精度的主要因素.3.2電火花加工的基本規(guī)律2.形狀精度1）斜度（如圖示）電火花加工時側(cè)面產(chǎn)生斜度，使上端尺寸大而底端尺寸小。這是由于“二次放電”和電極損耗而產(chǎn)生的。“二次放電”是指已加工的表面上，由于電蝕產(chǎn)物的混入而使極間實際距離減小或是極間工作液介電性能降低，而再次發(fā)生脈沖放電現(xiàn)象，使間隙擴(kuò)大。工具電極損耗也會產(chǎn)生斜度。2）圓角工具電極上的尖角和凹角，很難精確地復(fù)制在工件上，而是形成一個小圓角。采用高頻窄脈沖精加工時，δ小，R可以很小，R<0.01mm。.3.2電火花加工的基本規(guī)律2.形狀精度.3.2電火花加工的基本規(guī)律.3.2電火花加工的基本規(guī)律.3.2電火花加工的基本規(guī)律三、影響加工表面質(zhì)量的主要因素1、表面粗造度電火花加工表面是由無方向性的無數(shù)小坑和硬凸邊所組成，特別有利于保存潤滑油,表面的潤滑性和耐磨性能均比機(jī)械加工表面好。表面粗糙度評定指標(biāo)常用微觀不平度的平均算術(shù)偏差Ra和不平度的最大高度值Rmax，在數(shù)值大小上，Rmax約是（4～5）Ra。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，從而使表面粗糙度變差。表面粗造度和加工速度之間存在很大矛盾。.3.2電火花加工的基本規(guī)律三、影響加工表面質(zhì)量的主要因素.3.2電火花加工的基本規(guī)律工件材料對加工表面粗糙度也有影響。熔點高的材料（硬質(zhì)合金），在相同能量下加工的表面粗糙度要比熔點低的材料（鋼）好。精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響到加工表面粗糙度。由于石墨電極很難加工到非常光滑的表面，因此用石墨電極的加工表面粗糙度較差。.3.2電火花加工的基本規(guī)律工件材料對加3.2電火花加工的基本規(guī)律2、表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能電火花加工過程中，在火花放電的瞬時高溫和工作液的快速冷卻作用下，材料表面層的化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，形成一層通常存在殘余應(yīng)力和微觀裂紋的變質(zhì)層。對于熔化、氣化材料，可將變質(zhì)層分為熔化凝固層和熱影響層。

熔化凝固層位于工件表面最上層，它被放電時瞬時高溫熔化而又滯留下來，受工作液快速冷卻而凝固。熔化凝固層的厚度隨脈沖能量的增大而變厚，大約為1～2倍的Rmax，但一般不超過0.1mm。

.3.2電火花加工的基本規(guī)律2、表面變質(zhì)層和表面力學(xué)性能.3.2電火花加工的基本規(guī)律熱影響層介于熔化凝固層和基體之間。熱影響層的金屬材料并沒有熔化，只是受到高溫的影響，使材料的金相組織發(fā)生了變化，它和基體材料之間并沒有明顯的界限。熱影響層中靠近熔化凝固層部分，由于受到高溫作用并迅速冷卻，形成淬火區(qū)，其厚度與具體條件有關(guān)，一般為2～3倍的Rmax。顯微裂紋一般僅在熔化層內(nèi)出現(xiàn)，只有在脈沖很大情況下才有可能擴(kuò)展到熱影響層。表面變質(zhì)層的形成導(dǎo)致電火花加工表面力學(xué)性能的改變，通常硬度和耐磨性能提高，而抗疲勞性能下降。要提高表面完整性，必須設(shè)法減小表面變質(zhì)層的厚度。.3.2電火花加工的基本規(guī)律熱影響層介于熔化凝固層和基體之間3.2電火花加工的基本規(guī)律3.表面微觀裂紋在電火花加工表面,由于高溫作用并迅速冷卻而產(chǎn)生拉壓力,往往會產(chǎn)生微觀裂紋.裂紋一般出現(xiàn)在熔化凝固層,當(dāng)脈沖能量很大時有可能擴(kuò)展到熱影響層.影響微觀裂紋產(chǎn)生的主要因素:脈沖能量和工件材料.淬火過的材料由于存在一定的內(nèi)壓力,也比較容易產(chǎn)生微觀裂紋..3.2電火花加工的基本規(guī)律3.表面微觀裂紋.3.2電火花加工的基本規(guī)律四、工具電極相對損耗采用相對損耗或損耗比θ作為衡量工具電極耐損耗的指標(biāo)。即上式中加工速度和損耗速度均以mm3/min為單位計算，則θ為體積相對損耗。如以g/min為單位計算，則θ為重量相對損耗；如以mm/min為單位計算，則θ為直線相對損耗。每種電極材料都有一最佳峰值電流寬度與熔坑的最大體積對應(yīng)。合理選擇工具電極的材料，以確保工具電極的最佳峰值電流寬度偏離工件電極的最佳峰值電流寬度，以工件電極的最佳峰值電流寬度作為依據(jù)選擇加工脈沖的參數(shù)，可以保證電極的低損耗。.3.2電火花加工的基本規(guī)律四、工具電極相對損耗.3.2電火花加工的基本規(guī)律降低工具電極相對損耗的途徑:（1）正確選擇加工極性:負(fù)極性加工(中粗加工)時,ton>300μs,θ<1%.正極性加工(精加工)時,ton<20μs時,θ比負(fù)極性加工小.(2)選擇合適材料作工具電極：常用中大型腔加工電極材料:石墨(θ小,導(dǎo)熱性好);中小型腔加工用電極:紫銅(導(dǎo)熱性好,易成形);穿孔加工用電極:黃銅(損耗較大,但加工穩(wěn)定性好)；特殊加工（精密加工等）：銅鎢合金或銀鎢合金。(3)建立炭黑保護(hù)層：煤油中負(fù)極性加工，大脈寬小電流。帶負(fù)電的炭膠粒吸附到工具表面，補(bǔ)償工具電極損耗。可實現(xiàn)θ<1%的低損耗加工。（4）利用電噴鍍現(xiàn)象。熔融金屬在工具電極表面形成電鍍層。長脈沖、小電流、水質(zhì)工作液時易出現(xiàn)。（5）利用電化學(xué)作用。正極性加工時出現(xiàn)的陰極沉淀現(xiàn)象。.3.2電火花加工的基本規(guī)律降低工具電極相對損耗的途徑:.3.2電火花加工的基本規(guī)律常用的電極材料有紫銅、黃銅、石墨、鑄鐵和鋼等。電極材料電火花加工性能機(jī)械磨削的可加工性說明加工穩(wěn)定性電極損耗紫銅好較小較差常用、磨削困難黃銅好較大一般常用石墨較好較小好常用、強(qiáng)度差、粉塵大鑄鐵一般一般好常用鋼較差一般好常用.3.2電火花加工的基本規(guī)律常用的電極材料有紫銅、黃銅、石墨3.3電火花加工的設(shè)備電火花成形加工設(shè)備及附件

電火花成形加工是通過工具電極相對于工件進(jìn)給運動，把成形工具電極的形狀和尺寸反拷在工件上，從而加工出所需要的零件。實現(xiàn)這種工藝方法的機(jī)床設(shè)備通常稱為電火花成形加工設(shè)備，或稱電火花成形機(jī)床。電火花機(jī)床一般由主機(jī)、工作液循環(huán)系統(tǒng)以及電器控制柜等三部分組成。.3.3電火花加工的設(shè)備電火花成形加工設(shè)備及附件.3.3電火花加工的設(shè)備.3.3電火花加工的設(shè)備.3.3電火花加工的設(shè)備一、脈沖電源脈沖電源又稱脈沖發(fā)生器，其作用是把220V或380V的50Hz工頻交流電轉(zhuǎn)換成一定形式的單向脈沖電流，供給電極放電間隙產(chǎn)生火花所需要的能量來蝕除金屬。對脈沖電源的要求是：1）影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)可調(diào)。2）通用電源的主要參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍廣。3）專用脈沖電源主要參數(shù)的調(diào)節(jié)靈活方便。4）性能穩(wěn)定可靠，模塊化結(jié)構(gòu)，以便于檢測和維修。5）無污染、低成本、低能耗、長壽命。表3－3：電火花加工脈沖電源性能特點比較晶閘管式：脈寬5-1400μs電極損耗：<1％，最大加工速度：4000mm3/min最小Ra＝1.6μm最小單面間隙：0.02mm側(cè)面斜度：7′－15′.3.3電火花加工的設(shè)備一、脈沖電源.二、自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成放大驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)對象測量環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)設(shè)定值（1）測量環(huán)節(jié)：是得到放電間隙大小及變化的信號。（2）比較環(huán)節(jié)：是根據(jù)“給定值”來調(diào)節(jié)進(jìn)給速度。（3）放大環(huán)節(jié)：是把測量比較輸出的信號放大使之具有足夠的驅(qū)動功率。晶體管放大器和電液壓放大器。（4）執(zhí)行環(huán)節(jié)：根據(jù)放大環(huán)節(jié)輸出的控制信號的大小及時地調(diào)整工具電極的進(jìn)給，以保持合適的放電間隙，從而保證電火花加工正常進(jìn)行。自動進(jìn)給調(diào)解系統(tǒng)的任務(wù)：維持一定的δ，保證穩(wěn)定加工；控制最佳放電間隙，實現(xiàn)加工速度最高。.二、自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成放大驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)對象3.3電火花加工的設(shè)備三、主機(jī)1、基本組成電火花成形加工設(shè)備的主機(jī)，也就是它的機(jī)械部分，習(xí)慣上也稱機(jī)床部分，主要包括主軸、床身、立柱、工作臺等部分。.3.3電火花加工的設(shè)備三、主機(jī).3.3電火花加工的設(shè)備2、機(jī)床主要規(guī)格我國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電火花成形機(jī)床均用D71加上工作臺臺面寬度的1/10表示。如：D7120——表示為工作臺臺面寬度為200mm的電火花成形機(jī)床。.3.3電火花加工的設(shè)備2、機(jī)床主要規(guī)格.3.3電火花加工的設(shè)備四、工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)電蝕產(chǎn)物（如金屬微粒、碳粒、氣泡及加工余熱等）不及時排除，會破壞電蝕過程的穩(wěn)定性，降低加工速度，增大電極損耗，使加工精度和表面質(zhì)量惡化。為此，對工作液必須進(jìn)行循環(huán)過濾。排除方式：1）沖油式；2）抽油式。過濾方法：1）自然沉淀法；2）介質(zhì)過濾法。——黃沙、木屑、過濾紙、活性炭等.3.3電火花加工的設(shè)備四、工作液循環(huán)過濾系統(tǒng).3.3電火花加工的設(shè)備.3.3電火花加工的設(shè)備.3.3電火花加工的設(shè)備五、機(jī)床附件1、電極夾具：作用是把工具電極裝夾固定在主軸上，并能調(diào)節(jié)電極的軸線與主軸軸線重合或平行。要求夾具結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、精度高、調(diào)節(jié)方便。2、平動頭：平動頭通過調(diào)節(jié)平動量控制主軸的水平移動。主要用于型腔模在半精和精加工時精修側(cè)面，同時還能提高仿形精度。要求其精度高、剛性好、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、體積小。圖3－23為雙偏心式平動頭的原理圖。利用偏心軸和偏心軸套相對轉(zhuǎn)動一個角度，就可以控制工具電極的平動量。

δ＝2δ1sinα/2.3.3電火花加工的設(shè)備五、機(jī)床附件.3.4電火花穿孔成型加工電火花穿孔成型加工穿孔加工型腔加工沖模（包括凸凹模及卸料板、固定板）粉末冶金模擠壓模（型孔）型孔零件小孔深孔型腔模（鍛模、壓鑄模、塑料模、膠木模）型腔零件.3.4電火花穿孔成型加工電火花穿孔成型加工穿孔加工型腔加工3.4電火花穿孔成型加工一、電火花穿孔加工1、電火花穿孔加工方法凹模的尺寸精度主要靠工具電極來保證，因此，對工具電極的精度和表面粗糙度都應(yīng)有一定的要求。如凹模的尺寸為L2，工具電極相應(yīng)的尺寸為L1，單面火花間隙值為，則L2=L1+2Sl其中火花間隙值Sl主要決定于脈沖參數(shù)與機(jī)床的精度，只要加工規(guī)準(zhǔn)選擇恰當(dāng)，保證加工的穩(wěn)定性，火花間隙值Sl的誤差很小，因此，只要工具電極的尺寸精確，用它加工出的凹模也是比較精確的。.3.4電火花穿孔成型加工一、電火花穿孔加工.3.4電火花穿孔成型加工2、穿孔加工工藝特點及工藝路線工藝特點：1）可在淬火后進(jìn)行加工，避免熱處理變形的影響；2）沖模配合間隙均勻，刃口耐磨；3)不受材料硬度限制，擴(kuò)大了模具選材范圍；4）對于復(fù)雜凹模不用鑲拼結(jié)構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了強(qiáng)度。加工工藝路線如圖3－24：1）電極準(zhǔn)備；2）工件準(zhǔn)備；3）加工參數(shù)選擇:電參數(shù)和非電參數(shù)；4）裝夾校正—加工—檢驗。.3.4電火花穿孔成型加工2、穿孔加工工藝特點及工藝路線.3.4電火花穿孔成型加工3、工具電極（1）電極材料的選擇可以用凸模作為加工電極。由于可以采用加長電極的方式補(bǔ)償電極損耗，穿孔加工的電極材料選擇主要考慮加工穩(wěn)定性，如常常選擇黃銅，或者紫銅、石墨、鋼等。（2）電極的設(shè)計

要求工具電極的尺寸精度和表面粗糙度比凹模高一級，一般精度不低于IT7，表面粗糙度小于Ra1.25μm，且直線度、平面度和平行度在100mm長度上不大于0.01mm。工具電極應(yīng)具有足夠的長度，若加工硬質(zhì)合金時，由于電極損耗較大，電極還應(yīng)適當(dāng)加長。工具電極的截面輪廓尺寸除考慮配合間隙外，還要比預(yù)定加工的型孔尺寸均勻地縮小一個加工時地火花放電間隙。.3.4電火花穿孔成型加工3、工具電極.3.4電火花穿孔成型加工紫銅電極加工過程中穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、損耗小、但其韌性大，機(jī)械加工性能差，磨削加工困難，來源少，價格較貴。一般用仿形刨削作最后精加工，與鉗工修整配合。此種材料主要用于截面形狀小而復(fù)雜或帶有尖角的電極。.3.4電火花穿孔成型加工紫銅電極.3.4電火花穿孔成型加工黃銅電極加工過程中穩(wěn)定，生產(chǎn)率很高，但其損耗比紫銅大。可用仿刨加工或成型磨削，但其磨削性能不如鋼和鑄鐵。與紫銅相比，其機(jī)械加工性能好，價格較低，來源也較多，所以，比紫銅用得較多。鑄鐵電極機(jī)械加工性能好，易于成型磨削，來源豐富，價格低廉，電極損耗小，但電火花加工過程穩(wěn)定性較差，容易起弧，生產(chǎn)率不及銅電極。.3.4電火花穿孔成型加工黃銅電極.3.4電火花穿孔成型加工鋼電極所謂鋼電極實質(zhì)上是將凸模加長，加長的部分即用作電極，電火花加工后把損耗部分切除掉則可作凸模使用。所以電極材料就是凸模的材料。常用T8A、T10A、CrWMn、Cr12等，這些材料都具有良好的機(jī)械加工性能，便于成型磨削，來源豐富，價格便宜。但與鑄鐵一樣電火花加工過程也不夠穩(wěn)定，生產(chǎn)率比鑄鐵電極低，損耗也比鑄鐵電極大些。.3.4電火花穿孔成型加工鋼電極.3.4電火花穿孔成型加工（3）電極的結(jié)構(gòu)形式1）整體式電極；最常用。體積小、易變形的電極，可在有效長度上部加粗以提高剛度；體積大的電極，可開孔減輕重量。2）鑲拼式電極；3）組合電極：用于多型孔的凹模，一次加工可完成各型孔的加工。.3.4電火花穿孔成型加工（3）電極的結(jié)構(gòu)形式.3.4電火花穿孔成型加工（4）電極長度（圖3－26）

式中：L——所需的電極長度（mm）；H——凹模的有效厚度，即要求加工的厚度（mm）；H1——一些模板后部挖空時電極需加長的部分（mm）；H2———些小電極端部不宜開連接螺孔，需考慮電極裝夾的長度（mm），約10~20mm；n——一個電極使用的次數(shù)；K——校孔系數(shù)，當(dāng)電極材料損耗小、型孔簡單、電極輪廓無尖角要求時，K取小值反之取大值。.3.4電火花穿孔成型加工（4）電極長度（圖3－26）.3.4電火花穿孔成型加工（5）電極截面尺寸1）按凹模尺寸和公差設(shè)計電極截面尺寸因為穿孔加上所獲得的凹模型孔和電極截面輪廓相差一個放電間隙(雙點曲線表示凹模型孔輪廓)，如圖3－27所示。根據(jù)凹模尺寸和放電間隙便可算出電極截面上相應(yīng)的尺寸。單面放電間隙通常是指末檔規(guī)準(zhǔn)加工凹模下口的單面放電間隙δ。為了保讓刃口表面粗糙度(一般Ra＝0.8um)，最后須用精規(guī)準(zhǔn)修出，此時的單面放電間隙為0.01~0.03mm。.3.4電火花穿孔成型加工（5）電極截面尺寸.3.4電火花穿孔成型加工2）按凸模尺寸和公差確定電極截面尺寸，則根據(jù)凹、凸模配合間隙不同可分為下述三種情況。①凹、凸模配合間隙等于放電間隙時，電極截面尺寸和凸模截面尺寸完全相同；②凹、凸模配合間隙大于放電間隙時，電極的輪廓應(yīng)比凸模輪廓均勻放大（電鍍）；③凹、凸模配合間隙小于放電間隙時，電極的輪廓應(yīng)比凸模輪廓均勻縮小（化學(xué)腐蝕）。.3.4電火花穿孔成型加工2）按凸模尺寸和公差確定電極截面尺3.4電火花穿孔成型加工（6）、階梯電極

所謂“階梯電極”，就是將原來的電極適當(dāng)加長，而加長部分的截面尺寸適當(dāng)縮小，呈階梯形狀（見下圖）。加長部分在電火花穿孔加工時，先用加長部分的電極在粗規(guī)準(zhǔn)下加工，然后用原來的電極在精規(guī)準(zhǔn)下進(jìn)行粗修。這樣可以大大提高加工速度等工藝指標(biāo)。.3.4電火花穿孔成型加工（6）、階梯電極.3.4電火花穿孔成型加工4、電規(guī)準(zhǔn)的選擇和轉(zhuǎn)換穿孔加工中，常選擇粗、中、精三種規(guī)準(zhǔn)。對粗規(guī)準(zhǔn)的要求是：生產(chǎn)率高；工具電極的損耗小。轉(zhuǎn)換中規(guī)準(zhǔn)之前的表面粗糙度應(yīng)小于Ra6.3μm，否則將增加中精加工中的加工余量與加工時間；加工過程要穩(wěn)定。所以，粗規(guī)準(zhǔn)主要采用較大的電流，較長的脈寬（20～60μs），加工速度：50－100mm3/min。。中規(guī)準(zhǔn)用于過渡性加工，以減少精加工時的加工余量，提高加工速度。精規(guī)準(zhǔn)用來最終保證模具所要求的配合間隙、表面粗糙度、刃口斜度等質(zhì)量指標(biāo)。應(yīng)采用小的電流，高的頻率、短的脈寬（一般為2～6μs）,加工速度：7－10mm3/min。.3.4電火花穿孔成型加工4、電規(guī)準(zhǔn)的選擇和轉(zhuǎn)換.3.4電火花穿孔成型加工5、加工實例（SYL電機(jī)轉(zhuǎn)子沖模凹模，圖3－29）工件：材料Cr12，36個嵌線孔，刃口高度12mm，硬度62－64HRC，配合間隙0.04-0.06mm.1）工具電極：沖頭直接作電極，采用組合電極形式(36個)，長65mm。沖頭材料Cr12。2）模塊準(zhǔn)備：留加工余量0.3-0.5mm，熱處理HRC62－64。3）電極與工件裝夾：電極與工件垂直并校正位置。4）加工規(guī)準(zhǔn)：精規(guī)準(zhǔn)一次加工成形，ton＝2μs，toff＝25μs。單邊放電間隙：0.05mm。5)加工效果：加工速度110mm3/min,配合間隙0.06mm,雙邊斜度:0.04mm,表面粗造度Ra1.6μm。.3.4電火花穿孔成型加工5、加工實例（SYL電機(jī)轉(zhuǎn)子沖模凹3.4電火花穿孔成型加工二、型腔模的電火花加工1、工藝特點（與穿孔加工相比）型腔模電火花加工是三維曲面加工，對側(cè)面和底面的形狀和尺寸精度都有要求。1）要求電極損耗小（不可以采用加長電極的方法解決電極損耗對加工精度的影響）；2）蝕除量大，要求加工速度快；3）需要采用平動頭進(jìn)行側(cè)面修光。.3.4電火花穿孔成型加工二、型腔模的電火花加工.3.4電火花穿孔成型加工2、型腔電火花加工的工藝方法1）單電極平動法——應(yīng)用最廣優(yōu)點：只需一個成形電極，一次裝夾定位。加工誤差0.05mm。缺點：對于棱角要求高的型腔，加工精度難于保證。2）多電極更換法優(yōu)點：仿形精度高，尤其適用于尖角、窄縫多的型腔模加工。缺點：電極重復(fù)制造精度要求高，電極更換時的裝夾用重復(fù)定位精度也難保證。一般采用2個電極；高精度，表面質(zhì)量要求高時，采用3個或更多電極。3）分解電極法優(yōu)點：可在加工過程中使用不同的加工規(guī)準(zhǔn)，有助于提高加工速度和質(zhì)量。缺點：必須注意主型腔和副型腔的定位精度。.3.4電火花穿孔成型加工2、型腔電火花加工的工藝方法.3.4電火花穿孔成型加工3．型腔電極的設(shè)計電極設(shè)計的主要內(nèi)容是選擇電極材料，確定結(jié)構(gòu)形式和尺寸等。使用最廣泛的電極材料是：石墨和紫銅結(jié)構(gòu)形式：①整體式——尺寸大小和復(fù)雜程度一般的型腔；②鑲拼式——尺寸較大或電極形狀復(fù)雜的電極；③組合式——適于一模多腔，提高加工速度。.3.4電火花穿孔成型加工3．型腔電極的設(shè)計.3.4電火花穿孔成型加工1）電極的水平尺寸在凹模基礎(chǔ)上均勻地向內(nèi)縮一個尺寸b（b=δ+Hmax-hmax）其中：δ——粗規(guī)準(zhǔn)加工的單面脈沖放電間隙。Hmax——粗規(guī)準(zhǔn)加工時表面微觀不平度的最大值。hmax——精規(guī)準(zhǔn)加工時表面微觀不平度的最大值。.3.4電火花穿孔成型加工1）電極的水平尺寸.3.4電火花穿孔成型加工2）電極的垂直尺寸H1'——型腔的垂直尺寸；C1——粗規(guī)準(zhǔn)加工時電極端面的相對損耗率C2——中、精規(guī)準(zhǔn)加工時電極端面的相對損耗率S——中、精規(guī)準(zhǔn)加工時端面總的進(jìn)給量δj——最后一檔精規(guī)準(zhǔn)加工時端面的放電間隙總高度為：H＝H1+H2（重復(fù)使用造成的尺寸損耗）

.3.4電火花穿孔成型加工2）電極的垂直尺寸.3.4電火花穿孔成型加工3）排氣孔和沖油孔的設(shè)計排氣孔：設(shè)在蝕除面積較大以及電極端部凹入部分。沖油孔：開在不易排悄的拐角、窄縫處。一般直徑1~2mm，有時可將其上