模具设计与制造 第2版 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 李奇 朱江峰 12.1.1-5.pptVIP

第12章 模具零件的特种加工方法 概论 特种加工是不使用刀具和磨料，或者虽然使用刀具和磨料，但主要是利用热能、电能、声能、光速、化学能、电化学能去除材料的新颖加工工艺方法。与传统的切削加工方法相比其加工机理完全不同。目前在生产中应用的有电火花成形加工、电火花线切割加工、电铸成形、电解加工、激光加工、超声波加工、化学加工与电化学加工等。 本章要点: 电火花成形加工的原理、特点、基本条件与影响因素。 电火花型孔加工、型腔加工与电极制造。 线切割加工概述。 线切割3B、4B与ISO程序的编程。 线切割加工工艺。 本章难点： 电火花型孔加工、型腔加工与电极制造。 线切割3B、4B与ISO程序的编程。 电火花加工： 又称放电加工或电蚀加工，它包括： 电火花成形加工 电花线切割加工 电火花内孔、外圆和成形磨削； 电火花同步回转加工； 电火花表面强化和刻字等工艺方法。 电火花成形加工（Electrical Discharge Machining ，简称EDM ） 电火花线切割加工（ Wire Cut EDM，简称WEDM ） 常用的几种电火花加工工艺 12.1 电火花成形加工 12.1.1 电火花成形加工的基本原理 12.1.1 电火花成形加工的基本原理 基本原理： 电火花加工是在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种工艺方法。 电火花成形加工的原理图 电火花加工表面局部放大图 12.1.2 电火花成形加工的基本条件 （1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。； （2）放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行； （3）脉冲波形基本是单向的； （4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化或气化。 电火花放电状态微观图 电火花脉冲电流波形 电火花一次脉冲放电的过程 1.电离； 2.放电 ； 3.热膨胀 ； 4.抛出金属 ； 5.消电离 。 12.1.3 极性效应 在脉冲放电过程中，工件和电极都要受到电腐蚀。实践证明，即使工件和电极的材料完全相同，也会因为所接电源的极性不同而有不同的蚀除速度，这种两极蚀除速度不同的现象称为极性效应。 产生极性效应的原因： 由于电子的质量小，其惯性也小，在电场力作用下容易在短时间内获得较大的运动速度，即使采用较短的脉冲进行加工也能大量、迅速地到达阳极，轰击阳极表面。而正离子由于质量大，惯性也大，在相同时间内所获得的速度远小于电子。 在电火花加工过程中，极性效应愈显著愈好。因此必须充分利用极性效应，根据不同的加工条件，合理选择加工极性，以提高加工速度，最大限度地降低工具电极的损耗。在实际生产中把工件接正极，称为“正极性加工”或“正极性接法”。工件接负极的加工称为“负极性加工”或“负极性接法”。在实际生产中，极性的选择主要靠经验或通过试验确定。 在实际加工中极性效应的应用： 1）采用短脉冲精加工时，应选用正极性加工；采用长脉冲粗加工，应选用负极性加工。 2）一般脉冲放电时间大于20 ~ 30μs 时，工件采用负极性，反之采用正极性。 3）对于石墨电极和紫铜电极，当脉宽大于20μs 时，用负极性，反之采用正极性。 12.1.4 电火花加工的特点 （1）便于加工用机械加工难于加工或无法加工的材料，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。 （2）电极和工件在加工过程中不接触，两者间的宏观作用力很小，所以便于加工小孔、深孔、窄缝零件，而不受电极和工件刚度的限制；对于各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件，均可采用成形电极一次加工。 （3）电极材料不必比工件材料硬。 （4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。 12.1.5 影响电火花加工质量的主要工艺因素 加工质量包括零件的加工精度和电蚀表面的质量。 1．影响加工精度的工艺因素 （1）电极损耗对加工精度的影响 （2）放电间隙对加工精度的影响 （3）加工斜度对加工精度的影响 （1）电极损耗对加工精度的影响 在电火花加工过程中，电极会受到电腐蚀而损耗。电极损耗是影响加工精度的一个重要因素 。 1）在加工过程中电极的不同部位，其损耗是不同的 ； 2）在加工过程中电极的不同部位，其损耗是不同的 ； 3）电极损耗还受脉冲电源的电参数、加工面积等因素的综合影响 。 （2）放电间隙对加工精度的影响 电火花加工时，电极与工件之间发生脉冲放电需保持一定的间隙称为放电间隙。由于放电间隙的存在，使加工出的工件型孔（或型腔）尺寸和电极尺寸相比，沿加工轮廓要相差一个放电间隙（单边间隙）。 （3）加工斜度对加工精度的影响 在加工过程中随着加工深度的增加，二次放电次数增