《特種加工技術》課件 項目一 電火花加工斷入工件的絲錐

項目一電火花加工斷入工件的絲錐項目一電火花加工斷入工件的絲錐學習任務一認識電火花加工學習任務二電火花機床操作加工知識目標1.掌握電火花加工原理2.掌握電火花加工具備的條件3.理解電火花加工的微觀過程4.了解電火花機床結構能力目標素質目標1.能熟練操作電火花機床2.能初步進行工件和電極的裝夾與定位1.培養(yǎng)安全規(guī)范生產意識2.培養(yǎng)嚴謹認真的工作作風3.培養(yǎng)分析問題解決問題的能力項目一電火花加工斷入工件的絲錐在日常生活中使用電器開關時，有時會伴隨噼噼啪啪聲，看到藍色的火花，電器開關處會變黑，產生接觸不良。1870年，英國科學家普里斯特利最早發(fā)現(xiàn)電火花對金屬的腐蝕作用，1943年，前蘇聯(lián)科學家拉扎連科夫婦率先對這種電腐蝕現(xiàn)象做進一步研究，從而發(fā)現(xiàn)了一種新的金屬加工方法——電火花加工。電火花加工是應用廣泛的特種加工方法之一，特種加工可以用比加工對象硬度低的工具甚至沒有成型的工具，通過電能、化學能、光能、熱能等形式對材料進行加工。下面讓我們來認識一下電火花加工吧。任務導入掌握電火花加工原理掌握電火花加工具備的條件理解電火花加工的微觀過程

知識能力1

技能能力2

素質能力3培養(yǎng)分析問題解決問題的能力能夠初步編制電火花加工工藝任務目標電火花加工是在介質中，利用工具電極和工件電極（正、負電極）之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象對材料進行加工，使零件的尺寸、形狀及表面質量達到預定要求的加工方法。知識鏈接一、電火花加工原理工件1和工具4分別與脈沖電源2的兩輸出端相連接，自動進給調節(jié)裝置3使工具和工件間經常保持一個很小的放電間隙。若脈沖電壓加到兩極之間，便在當時條件下相對某一間隙最小處或絕緣強度最低處擊穿介質，在該局部產生火花放電，瞬時產生的大量熱致使工具和工件電極表面的金屬產生局部熔化甚至氣化而被蝕除下來，各自形成一個小凹坑。脈沖放電結束后，經過一段間隔時間，使工作液恢復絕緣后，第二個脈沖電壓又加到兩極上，又會在當時極間距離相對最近或絕緣強度最低處擊穿放電，再電蝕出一個小凹坑，這樣，隨著相當高的頻率連續(xù)不斷地重復放電，工具電極不斷向工件進給，就可將工具的形狀復制在工件上，加工出所需要的零件。電火花加工表面不同于普通金屬切削表面具有規(guī)則的切削痕跡，其表面是由無數(shù)個不規(guī)則的放電凹坑組成的。單個脈沖放電后的電蝕坑多次脈沖放電后的電極表面電火花加工的零件電火花加工所用的電極02040301工具電極與工件被加工表面必須保持一定的間隙火花放電必須是瞬時的脈沖性放電放電點局部區(qū)域的功率密度足夠高火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行二、電火花加工應具備的條件05在先后兩次脈沖放電之間，需要有足夠的停歇時間排除電蝕產物三、電火花加工的微觀過程1.極間介質的電離、擊穿，形成放電通道2.電極材料的熔化、氣化熱膨脹3.電極材料的拋出4.極間介質的消電離四、電火花加工分類序號工藝類型特點適用范圍備注1電火花穿孔成形加工（1）工具和工件間主要有一個相對的伺服進給運動（2）工具為成形電極，與被加工表面有相同的截面和相反的形狀（1）穿孔加工：各種沖模、擠壓模、粉末冶金模、異形孔及微孔等（2）型腔加工：各類型腔模及各種復雜的型腔零件約占電火花機床總數(shù)的30%，典型機床有D7125、D7140等電火花穿孔成形機床2電火花線切割加工（1）工具電極為順電極絲軸線方向移動著的線狀電極（2）工具與工件在兩個水平方向同時有相對伺服進給運動（1）切割各種沖模和具有直紋面的零件（2）下料、截割和窄縫加工約占電火花機床總數(shù)的60%，典型機床有DK7725、DK7740數(shù)控電火花線切割機床3電火花內孔、外圓和成形磨削（1）工具與工件有相對的旋轉運動（2）工具與工件間有徑向和軸向的進給運動（1）加工高精度、表面粗糙度小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內環(huán)、鉆套等（2）加工外圓、小模數(shù)滾刀等約占電火花機床總數(shù)的3%，典型機床有D6310電火花小孔內圓磨床等4電火花同步共軛回轉加工（1）成形工具與工件均作旋轉運動，但二者角速度相等或成整倍數(shù)，相對應接近的放電點可有切向相對運動速度（2）工具相對工件可作縱、橫向進給運動以同步回轉、展成回轉、倍角速度回轉等不同方式，加工各種復雜型面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環(huán)規(guī)，高精度、高對稱度、表面粗糙度小的內、外回轉體表面等約占電火花機床總數(shù)不足1%，典型機床有JN—2、JN—8內外螺紋加工機床5電火花高速小孔加工（1）采用細管(>0.3mm)電極，管內沖入高壓水基工作液（2）細管電極旋轉（3）穿孔速度較高（60mm/min）（1）線切割穿絲預孔（2）深徑比很大的小孔，如噴嘴等約占電火花機床2%，典型機床有D703A電火花高速小孔加工機床6電火花表面強化、刻字（1）工具在工件表面上振動（2）工具相對工件移動（1）模具刃口，刀、量具刃口表面強化和鍍覆（2）電火花刻字、打印記約占電火花機床總數(shù)的2%～3%，典型設備有D9105電火花強化器等任務實施電火花加工一般按圖所示步驟進行本任務要用電火花加工的方法取出斷入工件的絲錐，作為電火花初識，由教師提供加工所需電極，根據(jù)電火花加工的一般步驟，可初步確定加工過程。工序工序名稱工序內容工序1工件準備將工件除磁去銹工序2工件裝夾將工件裝夾到工作臺上工序3工件校正對工件進行平行度和垂直度校正工序4電極裝夾將電極裝夾到機床主軸上工序5電極校正對電極進行平行度和垂直度校正工序6電極與工件定位將電極定位到工件待加工部位上方工序7加工選擇合適的加工參數(shù)進行加工工序8加工后檢驗對加工完成部位進行檢驗電火花加工斷入工件的絲錐加工工藝任務拓展進入20世紀50年代以來，由于現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，機械工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)等蓬勃發(fā)展，尤其是國防工業(yè)部門，要求尖端科學技術產品向高精度、高速度、大功率、小型化方向發(fā)展，以及能在高溫、高壓、重載荷或腐蝕環(huán)境下長期可靠地工作。為了適應這些要求，各種新結構、新材料和復雜形狀的精密零件大量出現(xiàn)，其結構和形狀越來越復雜，材料越來越強韌，對精度要求越來越高，對加工表面粗糙度和完整性要求越來越嚴格，使機械制造面臨著一系列嚴峻的任務，例如：各種難切削材料的加工問題，各種特殊復雜型面的加工問題，各種超精密、光整零件的加工問題，特殊零件的加工問題。一、特種加工的產生任務拓展

一、特種加工的產生要解決上述問題，僅僅依靠傳統(tǒng)的機械切削加工方法很難實現(xiàn)，有些根本無法實現(xiàn)。在生產的迫切需求下，人們不斷研究和探索新的加工方法。于是一種本質上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應運而生，并不斷獲得發(fā)展。特種加工也稱“非傳統(tǒng)加工”（Non-TraditionalMachining，NTM）或“非常規(guī)機械加工”（Non-ConventionalMachining，NCM），是指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等工藝。任務拓展

一、特種加工的產生特種加工有別于傳統(tǒng)加工的特點體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）加工時主要用電、化學、電化學、聲、光、熱等能量形式去除多余材料，而不是靠機械能量切除多余材料；（2）特種加工的工具與被加工零件基本不接觸，加工時不受工件的強度和硬度的制約，故可加工超硬脆材料和精密微細零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度；（3）加工機理不同于一般金屬切削加工，不產生宏觀切屑，不產生強烈的彈、塑性變形，故可獲得很低的表面粗糙度，其殘余應力、冷作硬化、熱影響度等也遠比一般金屬切削加工?。唬?）兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復合加工形式，加工能量易于控制和轉換，加工范圍廣，適應性強。目前，特種加工已經成為制造領域不可缺少的重要方面，在難切削材料、復雜型面、精細零件、低剛度零件、模具加工、快速原形制造以及大規(guī)模集成電路等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。任務拓展二、特種加工的分類特種加工方法能量來源及形式作用原理英文縮寫電火花加工電火花成形加工電能、熱能熔化、氣化EDM電火花線切割加工電能、熱能熔化、氣化WEDM電化學加工電解加工電化學能金屬離子陽極溶解ECM電解磨削電化學、機械能陽極溶解、磨削EGM(ECG)電解研磨電化學、機械能陽極溶解、研磨ECH電鑄電化學能金屬離子陰極沉積EFM涂鍍電化學能金屬離子陰極沉積EPM激光加工激光切割、打孔光能、熱能熔化、氣化LBM激光打標記光能、熱能熔化、氣化LBM激光處理、表面改性光能、熱能熔化、相變LBT電子束加工切割、打孔、焊接電能、熱能熔化、氣化EBM離子束加工蝕刻、鍍覆、注入電能、動能原子撞擊IBM等離子弧加工切割（噴鍍）電能、熱能熔化、氣化（涂覆）PAM超聲加工切割、打孔、雕刻聲能、機械能磨料高頻撞擊USM化學加工化學銑削化學能腐蝕CHM化學拋光化學能腐蝕CHP光刻光、化學能光化學腐蝕PCM快速成形液相固化法光、化學能增材法加工SL粉末燒結法光、熱能SLS紙片疊層法光、機械能LOM熔絲堆積法電、熱、機械能FDM要完成電火花加工斷入工件的絲錐，必須要用電火花機床，電火花機床由哪些部分組成？它與數(shù)控車床、數(shù)控銑床等有何不同？應該如何進行操作？任務導入理解電火花機床的結構組成掌握工件和電極的裝夾方法

知識能力1

技能能力2

素質能力3培養(yǎng)安全規(guī)范操作機床的能力培養(yǎng)嚴謹認真的工作作風能夠進行工件的裝夾與校正能夠進行電極的裝夾與校正能夠進行電極與工件的定位能夠熟練操作電火花機床完成加工任務目標我國國標規(guī)定，電火花成形機床均用D71加上機床工作臺面寬度的1/10表示。例如：D7132中，D表示電加工成型機床71表示電火花成形機床32表示機床工作臺的寬度為320mm電火花加工機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。知識鏈接一、機床型號、規(guī)格與分類二、電火花加工機床的組成及結構電火花加工機床主要由機床主體、脈沖電源、自動進給調節(jié)系統(tǒng)、工作介質循環(huán)過濾系統(tǒng)等部分組成。1.機床主體C型三軸數(shù)控電火花成形加工機床主機1-床身2-立柱3-X拖板4-Y拖板5-主軸頭6-固定工作臺2.脈沖電源對脈沖電源的要求（1）脈沖電壓波形的前后沿應該很陡，即脈沖電流及脈沖能量的變化較小，減小因電極間隙的變化或極間介質污染程度等引起工藝過程的波動；（2）脈沖是單向的，即沒有負半波或負半波很小，這樣才能最大限度地利用極性效應，實現(xiàn)高效低耗的加工；（3）脈沖電流的主要參數(shù)如電流幅值、脈沖寬度、脈沖間隔等應能在很寬的范圍內調節(jié)，以滿足粗、中、精加工的不同要求；（4）工作穩(wěn)定可靠，操作維修方便，成本低，壽命長，體積小。分類依據(jù)脈沖電源的種類按主回路中主要元件種類弛張式，電子管式，閘流管式，脈沖發(fā)電機式，晶閘管式，晶體管式，大功率集成器件式按輸出脈沖波形矩形波，梳狀波分組脈沖，階梯波，高低壓復合脈沖按間隙狀態(tài)對脈沖參數(shù)的影響非獨立式，獨立式，可控（半獨立）式按工作回路數(shù)目單回路，多回路3.自動進給調節(jié)系統(tǒng)4.工作液循環(huán)及過濾系統(tǒng)目前應用最為普遍的工作介質是煤油，因其黏度低、排屑效果好同時價格相對便宜。另外，還有電火花專用油，加工效果較好，但價格偏高。只有在加工精密小孔時才選用水類介質工作液，如去離子水、蒸餾水和乳化液等。工作液循環(huán)系統(tǒng)原理圖1-粗過濾器2-單向閥3-渦旋泵4-電機5-安全閥6-壓力表7-精過濾8-壓力調節(jié)閥9-射油抽吸管10-沖油選擇閥11-快速進油控制閥12-沖油壓力表13-抽油壓力表（1）自然沉淀法這種方法速度太慢，周期太長，只用于單件小用量或精微加工，否則，需要很大體積的工作液槽。（2）介質過濾法此法常用黃砂，木屑、棉紗頭、過濾紙、硅藻土，活性炭等為過濾介質。這些介質各有優(yōu)缺點，但對中小型工件，加工用量不大時，一般都能滿足過濾要求，可就地取材，因地制宜。其中以過濾紙效率較高，性能較好。（3）高壓靜電過濾、離心過濾法等這些方法在技術上比較復雜，采用較少。為了不使工作液越用越臟，影響加工性能，必須對其加以凈化、過濾，其具體方法有：任務實施一、機床的基本操作操作操作面板或手控盒命令注意事項開機綠色啟動按鈕機床通電后，旋動開關到“ON”位置復位/回原點回原點按鈕先回Z，再回X，最后回YX軸移動面對機床正面，工作臺向左為+X，反之為-XY軸移動面對機床正面，工作臺靠近操作者為+Y，遠離為-YZ軸移動主軸向上移動為+Z，向下為-Z關機關機按鈕緊急情況下按急停按鈕，再按“OFF”鍵+X-X+Y-Y+Z-Z二、工件的準備、裝夾與校正1.工件的準備本任務需將工件去除毛刺，除磁去銹。2.工件的裝夾永磁吸盤工件裝夾油石3.工件的校正使工件的工藝基準與機床X、Y軸的軸線平行，以保證工件的坐標系方向與機床的坐標系方向一致。校正工件與工作臺平行校正工件與Y軸平行三、電極的準備、裝夾與校正1.電極的設計工具電極的直徑/mm1~1.51.5~22~33~43.5~4.54~66~8絲錐規(guī)格/mmφ2φ3φ4φ5φ6φ8φ10鉆頭直徑/mmM2M3M4M5M6M8M10電極的尺寸根據(jù)絲錐的規(guī)格或鉆頭的直徑進行選擇。絲錐直徑為φ5，根據(jù)表可知電極直徑為3~4mm。2.電極的裝夾3.電極的校正電極裝夾好后，必須進行校正才能加工，即不僅要調節(jié)電極與工件基準面垂直，而且需在水平面內調節(jié)、轉動一個角度，使工具電極的截面形狀與將要加工的工件型孔或型腔定位的位置一致。電極的校正主要靠調節(jié)電極夾頭的相應螺釘來實現(xiàn)（1）利用直角尺校正（2）利用千分表校正用千分表校正電極垂直度利用輔助基準進行電極校正四、電極的定位

本任務最終要將斷入工件的絲錐取出，尺寸余量大，定位不需十分精確，目測定位即可。將電極抬到一定高度，通過手控盒，將電極初步移到要加工部位的上方，然后降低電