項目四鑲針排孔電火花加工

項目四鑲針排孔的電火花加工【項目描述】4/11/20241模具零件電加工——孫慶東【知識目標】1.掌握高速小孔加工的工作原理。2.掌握電火花穿孔加工的機床結(jié)構(gòu)。3.掌握電火花穿孔機床的操作。【能力目標】1.熟練安裝穿孔用電極。2.熟練穿孔電極的校正及定位。3.能用電火花穿孔機床進行穿孔加工。4/11/20242模具零件電加工——孫慶東【相關(guān)知識】（一）小孔電火花加工1.小孔加工的特點小孔電火花加工也是電火花成形加工的一種應(yīng)用，尤其是對于硬質(zhì)合金、耐熱合金等特殊材料而言。小孔加工的特點是：（1）加工面積小，深度大，直徑一般為0.05~2mm，深徑比達20以上。（2）小孔加工在孔穿通前均視為盲孔加工，排屑困難。小孔加工由于工具電極截面積小，容易變形；不易散熱，排屑又困難，因此電極損耗大。工具電極應(yīng)選擇剛性好、容易矯直、加工穩(wěn)定性好和損耗小的材料，如銅鎢合金絲、鎢絲、鉬絲、銅絲等。加工時為了避免電極彎曲變形，還需設(shè)置工具電極的導(dǎo)向裝置。為了改善小孔加工時的排屑條件，使加工過程穩(wěn)定，常采用電磁振動頭，使工具電極絲沿軸向振動，或采用超聲波振動頭，使工具電極端面有軸向高頻振動，進行電火花超聲波復(fù)合加工，可以大大提高生產(chǎn)率。如果所加工的小孔直徑較大，允許采用空心電極（如空心不銹鋼管或銅管），則可以用較高的壓力強迫沖油，加工速度將會顯著提高。4/11/20243模具零件電加工——孫慶東2.小孔加工的原理

電火花高速小孔加工工藝是近年來新發(fā)展起來的。其工作原理的要點有三個：（1）采用中空的管狀電極。（2）管中通高壓工作液沖走電蝕產(chǎn)物。（3）加工時電極作回轉(zhuǎn)運動，可使端面損耗均勻，不致受高壓、高速工作液的反作用力而偏斜。4/11/20244模具零件電加工——孫慶東圖4-3高速電火花加工小孔機床外形4/11/20245模具零件電加工——孫慶東

3．異型小孔的電火花加工

電火花加工不但能加工圓形小孔，而且能加工多種異型小孔。蘇州電加工機床研究所已經(jīng)研制出商品化的異形小孔專用電火花加工機床，此機床可用鐘表游絲作為扁電極，通過點位置控制系統(tǒng)，可以組合加工出化纖噴絲板Y形、十字形、米字形等各種小異形孔.4/11/20246模具零件電加工——孫慶東加工微細而又復(fù)雜的異型小孔，加工情況與圓形小孔加工基本一樣，關(guān)鍵是異型電極的制造，其次是異型電極的裝夾，另外要求機床自動控制系統(tǒng)更加靈敏。制造異型小孔電極，主要有下面幾種方法。1）冷拔整體電極法采用電火花線切割加工工藝并配合鉗工修磨制成異型電極的硬質(zhì)合金拉絲模，然后用該模具拉制成Y形、十字形等異型截面的電極。這種方法效率高，用于較大批量生產(chǎn)。2）電火花線切割加工整體電極法利用精密電火花線切割加工制成整體異型電極。這種方法的制造周期短、精度和剛度較好，適用于單件、小批量試制。3）火花反拷加工整體電極法用這種方法制造的電極，定位、裝夾均方便且誤差小，但生產(chǎn)效率較低。圖4-5所示為電火花反拷加工制造異型電極的示意圖。4/11/20247模具零件電加工——孫慶東圖4-5電火花反拷加工制造異型電極的示意圖4/11/20248模具零件電加工——孫慶東（二）穿孔機床的組成及作用1.機床的組成本項目以DX703型電火花高速穿孔機床進行結(jié)構(gòu)講解和項目實施，其布局如圖4-3所示，主要由主軸系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)頭、坐標工作臺、機床電氣、操作面板、工作液系統(tǒng)六部分組成。1）主軸系統(tǒng)主軸系統(tǒng)裝在立柱上，立柱裝在底座上，主軸是完成加工中伺服進給的主要部件。2）旋轉(zhuǎn)頭它裝在主軸的滑塊上，由主滑塊帶動上下運動。它實現(xiàn)電極的裝夾、旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)電及旋轉(zhuǎn)時高壓工作液的密封等功能。3）坐標工作臺坐標工作臺裝在底座上。它完成工件的裝夾和前、后、左、右移動。4）機床電氣機床電氣安置在床身內(nèi)的底座上。裝有脈沖電源、主軸伺服系統(tǒng)、機床電器等。5）操作面板它裝在立柱的正面，面板上裝有操作開關(guān)及按鈕。在它上部有光柵數(shù)顯表。6）工作液系統(tǒng)它是工作液儲存、過濾并將工作液運送到加工區(qū)的部件。放置在床身內(nèi)部。4/11/20249模具零件電加工——孫慶東

2.穿孔機床主要部件概述及作用1）主軸系統(tǒng)

主軸（又稱旋轉(zhuǎn)頭）由步進電機帶動絲杠螺母完成上下運動，如圖4-6所示。主軸采用圓柱形導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軌。旋轉(zhuǎn)頭裝在主軸滑塊上。它們之間用絕緣板絕緣。主軸頭內(nèi)部裝有行程開關(guān)，以限定主軸滑塊運動的位置,如圖4-7所示。搖動Z軸手輪可以使整個主軸系統(tǒng)上下運動，以調(diào)節(jié)裝在主軸系統(tǒng)下端的導(dǎo)向器與工件之間的距離。這部分運動由方形導(dǎo)軌導(dǎo)向、蝸桿渦輪、齒輪、齒條傳動。主軸頭不運動時用緊定手柄鎖緊壓塊，可以鎖定主軸頭，運動時必須放松。松開導(dǎo)向器前部的螺釘，可取下導(dǎo)向器，換上所需規(guī)格的導(dǎo)向器再擰緊。4/11/202410模具零件電加工——孫慶東4/11/202411模具零件電加工——孫慶東2）旋轉(zhuǎn)頭

旋轉(zhuǎn)頭裝在主軸滑塊上，它實現(xiàn)電極的裝夾、旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)電及旋轉(zhuǎn)時高壓工作液的密封導(dǎo)入，如圖4-8和4-9所示.電極采用小型鉆夾頭夾持，並用特制密封圈密封。更換不同規(guī)格電極時，密封圈也作相應(yīng)變化。更換時可按圖4-9順序?qū)⑺璧碾姌O、夾頭、密封圈導(dǎo)套組合好，放入旋轉(zhuǎn)主軸端孔內(nèi)，再旋緊螺母即可。如果在裝拆電極絲時，密封圈取不下，可啟動工作液泵，利用工作液的壓力將其沖岀。4/11/202412模具零件電加工——孫慶東4/11/202413模具零件電加工——孫慶東3）坐標工作臺4）工作液高速穿孔機床所用的工作液為蒸溜水或純凈水，也可以用普通清潔的自來水代替。5）過濾器濾芯的更換6）工作液系統(tǒng)的使用操作7）電氣操作（1）打開操作面板上的總電源開關(guān)。（2）將操作面板上的水泵開關(guān)打開，工作液系統(tǒng)開始運轉(zhuǎn)，第一次開啟時間較長，需幾分鐘，直到電極中心孔內(nèi)有工作液噴射出。（3）旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥，將工作液壓力調(diào)到所需要值，一般為6MPa（在壓表上顯示）。至此，工作液系統(tǒng)調(diào)整聯(lián)機完畢，可以進行正常加工了。4/11/202414模具零件電加工——孫慶東（三）穿孔機床的操作面板及使用圖4-10操作面板布局1—對刀；2—旋轉(zhuǎn)；3—空置；4—水泵；5—高頻；6—加工；7—上下；8～11—功率管。

4/11/202415模具零件電加工——孫慶東（1）對刀開關(guān)的使用：按下開關(guān)的“1”端，機床進入對刀狀態(tài)，當(dāng)電極絲碰到工件時，蜂嗚器發(fā)聲。按下開關(guān)“0”端，機床結(jié)束對刀狀態(tài)。（2）旋轉(zhuǎn)開關(guān)的使用：按下開關(guān)的“1”端，旋轉(zhuǎn)頭運行。按下開關(guān)“0”端，旋轉(zhuǎn)頭停止運行。（3）空置開關(guān)：此處未設(shè)置用途。（4）水泵開關(guān)的使用：按下開關(guān)的“1”端，水泵運行。按下開關(guān)“0”端，水泵停止運行。（5）高頻開關(guān)的使用：按下開關(guān)的“1”端，高頻開啟（接通）。按下開關(guān)“0”端，高頻停止。（6）加工開關(guān)的使用：按下開關(guān)的“1”端，機床開始加工。按下開關(guān)“0”端，加工停止。（7）上下開關(guān)的使用：按下開關(guān)的“I”端，主軸帶動電極絲向下運動。按下開關(guān)“II”端，主軸帶動電極絲向上運動。（8）功率管開關(guān)的使用：按下8～11開關(guān)的“1”端，相應(yīng)的功率管接入電路。按下開關(guān)“0”端，相應(yīng)的功率停止接入電路。（9）急停開關(guān)的使用：在緊急情況下，按一下該開關(guān)，電箱的電源就斷開，緊急情況解除后要恢復(fù)，只要向順時針旋一下就可以了。（10）脈寬調(diào)節(jié)旋鈕的使用：順時針方向旋，脈寬增加。逆時針方向旋，脈寬減小。（11）伺服調(diào)節(jié)旋鈕的使用：順時針方向旋，進給速度加快。逆時針方向旋，進給速度減慢。4/11/202416模具零件電加工——孫慶東（四）穿孔機床的安全操作規(guī)程（1）開機前必須詳細閱讀機床說明書，不熟悉機床的情況下切勿操作機床，以免發(fā)生安全事故。（2）每日操作前檢查儲水桶是否有足夠純靜水。（3）銅管電極的裝夾與校正必須保證進給加工方向垂直于工作臺面。（4）定期檢查注油器內(nèi)機油是否足夠，機械油路是否暢通。（5）取用銅管電極時，務(wù)必小心不能有所彎曲或臟污堵塞，否則會造成電極燒損及放電不穩(wěn)定。（6）必須使用規(guī)格符合銅管口徑的導(dǎo)嘴，規(guī)格不符會使加工孔徑變大造成加工困難。（7）放電加工過程中，切勿雙手分別觸摸正負電極處的工件和機頭部分，以免造成觸電事故。（8）做到文明生產(chǎn)，加工操作完畢后務(wù)必安全切斷系統(tǒng)電源，打掃工作場地、擦拭清理機床。4/11/202417模具零件電加工——孫慶東【項目實施】1．開機的準備

接上380V、50HZ電網(wǎng)電源，將面板上的急停開關(guān)順時針旋一下，使之彈出，合上左下方總開關(guān)，使整機帶電，風(fēng)機運行。檢查工作液桶中是否裝滿工作液，廢液桶是否清空。在不裝密封圈及電極的情況下，開水泵直至水從鉆夾頭流出，然后關(guān)掉水泵，進行下一步操作。2．裝夾工件和電極（1）用手動上/下開關(guān)使主軸處于合適位置。（2）用壓板、T型螺桿將工件固定在工作臺上，不能松動。如有必要可用磁性表坐和百分表或千分表配合，將其放置在主軸上，通過移動X或Y軸對工件進行校正（可參考項目二中工件校正的內(nèi)容）。（3）左旋電極夾頭，取出夾頭；開水泵，沖出密封圈后關(guān)水泵；根據(jù)電極直徑選擇相應(yīng)的密封圈，穿入電極。（4）按如圖4-9所示進行電極裝夾，裝夾時不能用力太大，否則會使電極破損。（5）開水泵，觀察電極絲的出水情況，如出現(xiàn)異常必須重新穿入電極并裝夾。查看正常后關(guān)閉水泵。4/11/202418模具零件電加工——孫慶東3．安裝導(dǎo)向器

按電極絲的尺寸選取導(dǎo)向器，并按圖4-7所示把導(dǎo)向器裝入導(dǎo)向器座內(nèi)。*注意：為便于電極穿入導(dǎo)向器，應(yīng)開啟“旋轉(zhuǎn)”開關(guān)。4．開“對刀”→開“上下”使電極向下運動，當(dāng)電極露出導(dǎo)向器端面10mm左右時進行X和Y軸的先后對刀（可參考項目一中工件側(cè)面或中心的歸零方法進行操作），根據(jù)圖紙的標注尺寸搖動X和Y軸實現(xiàn)電極相對于工件的定位。4/11/202419模具零件電加工——孫慶東5．加工（1）根椐電極絲直徑、電極工件材料、加工表面粗糙度、工作效率，設(shè)置脈沖參數(shù)和加工電流（詳見推薦使用參數(shù)表4-1和4-2）。（2）檢查放電回路連線及工作液管路是否連接可靠。（3）手搖二次行程拖板的手柄，使導(dǎo)向器下移到離工件表面3mm處，同時打開旋轉(zhuǎn)頭控制鍵，使旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動。（4）開啟“水泵”開關(guān)，使水泵工作，查看其壓力表并調(diào)節(jié)壓力閥，使壓力在6MPA,在電極出口處的工作液應(yīng)射出有力。（5）打開“高頻“開關(guān)，開啟加工電源，電壓表約為85V。（6）將“加工“開關(guān)打開，Z軸會自動向下進給，當(dāng)電極與工件之間的距離小到放出火花時，說明加工已經(jīng)開始。然后調(diào)節(jié)伺服旋鈕，調(diào)節(jié)時應(yīng)由小值向大值逐漸順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)伺服旋鈕，使主軸運行穩(wěn)定，電流表讀數(shù)在8～10A（該值與加工數(shù)據(jù)有關(guān)，根據(jù)加工情況是變值）之間，電壓表讀數(shù)在15V左右。（7）在加工過程中，查看加工狀態(tài)，若有頻繁短路，電壓表讀數(shù)跳動厲害，則應(yīng)手動操作，使主軸抬起，觀察工作液的噴射情況及電極端部損耗是否均勻。然后加以適當(dāng)?shù)奶幚?。?）孔穿后，會在工件下端面的孔口處看見火花和噴水。欲使孔的出口質(zhì)量較好，則加工時間要適當(dāng)延長。4/11/202420模具零件電加工——孫慶東6．關(guān)機確認不再加工后，關(guān)閉“高頻”、“水泵”，Z軸自動回升直到電極完全退出加工孔后，關(guān)“加工”鍵使主軸鎖停，再將導(dǎo)向器抬起，卸下工件，切斷總電源。清洗工作臺面及擦拭機床。4/11/202421模具零件電加工——孫慶東【知識連接】

（一）常用穿孔加工數(shù)據(jù)4/11/202422模具零件電加工——孫慶東4/11/202423模具零件電加工——孫慶東（二）穿孔機床非故障的異常情況處理1．旋轉(zhuǎn)頭漏水（1）若旋轉(zhuǎn)頭泄流孔只是輕微滲水，不影響加工，屬正常情況，可不必理會。（2）若旋轉(zhuǎn)頭泄流孔漏水較多，使電極出水口壓力明顯不足則必須更換密封組件。具體更換方法為：①卸下旋轉(zhuǎn)頭軸承座上固定導(dǎo)向座的四個內(nèi)六角螺絲。②從導(dǎo)向座里拆下密封件，更換新的密封件。③清理端面及軸面，使其保持清潔。④固定導(dǎo)向座。4/11/202424模具零件電加工——孫慶東2．加工速度低（1）先檢查高頻參數(shù)是否正確，電流是否過小，高頻電源線是否連接可靠。（2）查看工作液壓力，若低于6MPA，則可調(diào)節(jié)壓力閥，使之達到6MPA。（3）電極出液是否順暢。3．電極燒結(jié)

這種情況一般大多是工作液在管路中受阻所致，查看管路是否彎折。特別是電極內(nèi)孔，由于加工液有雜質(zhì)造成堵死。然后進行排除，有時也可能因參數(shù)選擇不合理，加工電流過大造成電極頭熔融。此時將熔融部分截去即可。4．電極出口偏斜，出液不正，加工不穩(wěn)定

（1）先檢查高頻參數(shù)是否正確，高頻電源線是否連接可靠。（2）電極不直，旋轉(zhuǎn)后晃動較大。（3）有時由于電極質(zhì)量不高，造成電極端口損耗不均勻，出現(xiàn)電極出口偏斜，造成加工不穩(wěn)定。處理方法：選用質(zhì)量較高的電極。一旦出現(xiàn)出口偏斜，可將偏斜部分截去。4/11/202425模具零件電加工——孫慶東5．水泵和高頻無法啟動，旋轉(zhuǎn)頭不轉(zhuǎn)（1）檢查保險絲是否燒毀，如燒斷請更換相應(yīng)規(guī)格的保險絲。（2）三相電源缺相，檢查電源進線。（3）檢查熱繼電器是否因為電壓過低或水泵負載過大而動作，手動使熱保護器復(fù)位。6．風(fēng)機不轉(zhuǎn)，光柵數(shù)顯不顯示（1）三相電源缺相，檢查電源進線。（2）檢查保險絲是否燒毀，如燒斷更換相應(yīng)規(guī)格的保險絲。7．加工不穩(wěn)定，電壓表、電流表抖動厲害檢查工件是否壓緊，電極是否夾緊，加工參數(shù)是否選擇合理。操作機床前應(yīng)仔細閱讀相關(guān)資料，并在實際中摸出一套相關(guān)經(jīng)驗，使加工穩(wěn)定，機床處于最佳狀態(tài)。8．工作液壓力不足或無壓力（1）工作液桶是否有水，如缺水加滿（2）過濾器堵塞，更換濾芯。（3）水壓是否為6MPA，調(diào)節(jié)壓力閥至合適位置。（4）若水泵溢流管有水連續(xù)流出，但泵壓下降，調(diào)節(jié)壓力閥也無法升高壓力時，應(yīng)拆泵體更換雙面油封或活塞。4/11/202426模具零件電加工——孫慶東（三）穿孔機床的維護保養(yǎng)和檢查1．機床在搬運時，必須特別小心，尤以主軸頭、導(dǎo)向器、工作臺面等，不能受損傷。2．機床安裝后，在使用之前必須清洗掉各部分的防銹油脂及灰塵。然后按表4-3進行注油潤滑。4/11/202427模具零件電加工——孫慶東3．工作液系統(tǒng)（1）平時應(yīng)檢查水泵內(nèi)機油是否充足，油量應(yīng)不低于觀察孔下邊緣。（2）新機在使用20小時后，必須更換機油。放油時，應(yīng)先開機運轉(zhuǎn)2～3分鐘，然后停機擰下泵殼上的油蓋，將水泵傾倒，以放盡機油，隨后注入柴油清洗泵殼內(nèi)腔，直到放出的柴油清潔為止，然后重新注入機油。這一點對延長機床壽命非常重要，在水泵累計使用到100小時，在以同樣的方法更換機油，以后每隔100～200小時更換一次機油。（3）平時應(yīng)檢查工作液桶是否有足夠的工作液，工作液系統(tǒng)如進入空氣將影響正常加工，有可能會導(dǎo)致水泵損壞。（4）機床連續(xù)使用時應(yīng)定時檢查油溫，使用時間較長后會導(dǎo)致水溫升高，尤其在夏天環(huán)境溫度較高時，水溫會升高更快，導(dǎo)致油溫迅速升高，油溫超過70°時應(yīng)立即停機，以避免水泵損壞。4/11/2