1、內(nèi)容摘要本論文介紹的是魯爾外圓錐接頭鑲件的電火花加工過(guò)程，主要介紹了電極的制作過(guò)程、電火花加工的原理、特點(diǎn)、加工時(shí)的注意事項(xiàng)、影響加工的因素等。在加工魯爾接頭的時(shí)候，由于所要加工的位置特殊，選用其他的加工方法很難能達(dá)到加工要求，所以選用電火花加工。電極選用的材料為黃銅電極，加工所需電極使用的設(shè)備是精雕機(jī)，電火花加工時(shí)使用的設(shè)備是鑫鴻電火花機(jī)。由于本人水平有限，論文中若出現(xiàn)不合理的地方請(qǐng)老師批評(píng)指正。關(guān)鍵字：加工原理；加工過(guò)程；影響加工的因素 目 錄 第一章 電火花加工原理4 1.1 電火花加工的概念 4 1.2 電火花加工特點(diǎn)4 第二章 電極加工過(guò)程 8 2.1分析和編程 8 2.2精雕機(jī)加工

2、 8 第三章 電火花加工過(guò)程10 第四章 影響電火花加工的因素 14 4.1影響材料放電腐蝕的因素 14 4.2影響加工精度的因素 16 致 謝18 參考文獻(xiàn)19天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院2011級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 電火花加工原理1.1概念電火花加工的原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極)之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)蝕除多余的金屬，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量的加工要求。要將電腐蝕現(xiàn)象用于金屬材料的尺寸加工，設(shè)備裝置必需以下三個(gè)條件：1、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（通常約為幾微米至幾百微米）。間隙過(guò)大，極間電壓不能擊穿極間介質(zhì)，因而不會(huì)產(chǎn)生火花放電。間隙過(guò)小，會(huì)

3、形成短路，不能產(chǎn)生火花放電，而且會(huì)燒傷電極。2、火花放電必須是瞬時(shí)的脈沖性放電，放電延續(xù)一段時(shí)間后，需停歇一段時(shí)間，放電延續(xù)時(shí)間一般為10-710-3s。這樣才能使放電所產(chǎn)生的熱量來(lái)不及傳導(dǎo)擴(kuò)散到其余部分，把每一次的放電點(diǎn)分別局限在很小的范圍內(nèi)；否則，象持續(xù)電弧放電那樣，使表面燒傷而無(wú)法用作尺寸加工。為此，電火花加工必須采用脈沖電源3、火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行例如煤油、皂化液或去離子水等。液體介質(zhì)又稱(chēng)工作液，它們必須具有較高的絕緣強(qiáng)度(103107·cm)以有利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電，同時(shí)，液體介質(zhì)還能把電火花加工過(guò)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

4、浮排除出去，并且對(duì)電極和工件表面有較好的冷卻作用。1.2電火花加工特點(diǎn)1、電火花屬于不接觸加工工具電極和工件之間并不直接接觸，而是有一個(gè)火花放電間隙，這個(gè)間隙一般是在0.050.3mm之間，有時(shí)可能達(dá)到0.5mm甚至更大，間隙中充滿(mǎn)工作液，加工時(shí)通過(guò)高壓脈沖放電，對(duì)工件進(jìn)行放電腐蝕。 2、加工過(guò)程中沒(méi)有宏觀切削力火花放電時(shí)，局部、瞬時(shí)爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的變形和位移。 （1）可以“以柔克剛”由于電火花加工直接利用電能和熱能來(lái)去除金屬材料，與工件材料的強(qiáng)度和硬度等關(guān)系不大，因此可以用軟的工具電極加工硬的工件，實(shí)現(xiàn)“以柔克剛”。 （2）可以加工任何難加工的金屬材料和導(dǎo)電材料由于加工中

5、材料的去除是靠放電時(shí)的電、熱作用實(shí)現(xiàn)的，材料的可加工性主要取決于材料的導(dǎo)電性及熱學(xué)特性，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、電阻率等，而幾乎與其力學(xué)性能(硬度、強(qiáng)度等)無(wú)關(guān)。這樣可以突破傳統(tǒng)切削加工對(duì)刀具的限制，可以實(shí)現(xiàn)用軟的工具加工硬、韌的工件甚至可以加工聚晶金剛行、立方氮化硼一類(lèi)的超硬材料。目前電極材料多采用紫銅或石墨，因此工具電極較容易加工。 （3）可以加工形狀復(fù)雜的表面由于可以簡(jiǎn)單地將工具電極的形狀復(fù)制到工件上，因此特別適用于復(fù)雜表面形狀工件的加工，如復(fù)雜型腔模具加工等。特別是數(shù)控技術(shù)的采用，使得用簡(jiǎn)單的電極加工復(fù)雜形狀零件成為現(xiàn)實(shí)。 （4）可以加工特殊要求的零件可以加工薄壁、彈性、低剛度

6、、微細(xì)小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。由于加工中工具電極和工件不直接接觸，沒(méi)有機(jī)械加工的切削力，因此適宜加工低剛度工件及微細(xì)加工。 圖1-1 內(nèi)中心孔電極圖圖1-2 軸向電極圖圖1-3 鑲件圖第二章 電極加工過(guò)程2.1 分析和編程一、分析零件圖樣和工藝要求   分析零件圖樣和工藝要求的目的，是為了確定加工方法、制定加工計(jì)劃，以及確認(rèn)與生產(chǎn)組織有關(guān)的問(wèn)題，此步驟的內(nèi)容包括： 1. 確定該零件應(yīng)安排在哪類(lèi)或哪臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工。2. 采用何種裝夾具或何種裝卡位方法。  3. 確定采用何種刀具或采用多少

7、把刀進(jìn)行加工。  4. 確定加工路線(xiàn)，即選擇對(duì)刀點(diǎn)、程序起點(diǎn)（又稱(chēng)加工起點(diǎn)，加工起點(diǎn)常與對(duì)刀點(diǎn)重合）、走刀路線(xiàn) 、程序終點(diǎn)（程序終點(diǎn)常與程序起點(diǎn)重合）。  5. 確定切削深度和寬度、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù)。  6. 確定加工過(guò)程中是否需要提供冷卻液、是否需要換刀、何時(shí)換刀等。  二、數(shù)值計(jì)算   根據(jù)零件圖樣幾何尺寸，計(jì)算零件輪廓數(shù)據(jù)，或根據(jù)零件圖樣和走刀路線(xiàn)，計(jì)算刀具中心（或刀尖）運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)。數(shù)值計(jì)算的最終目的是為了獲得數(shù)控機(jī)床編程所需要的所有相

8、關(guān)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。 2.2 選用精雕機(jī)加工電極第一步：清理工作臺(tái)，工作臺(tái)必須清理干凈，確保無(wú)殘?jiān)?。第二步：?zhǔn)備毛坯料，去除毛刺后裝夾在工作臺(tái)上。第三步：加工1、裝刀，選擇8毫米刀具開(kāi)粗，注意刀的長(zhǎng)度不要撞到電極坯料。2、對(duì)刀，按MDI，按T鍵，啟動(dòng)；清理刀具上殘留廢渣；按MDI，開(kāi)轉(zhuǎn)速，一萬(wàn)轉(zhuǎn)。S10000，M03。切削電極上表面，削成平面。（推平）3、輸入零點(diǎn)，分中。Y軸，M88，M99。X軸，M66，M77。4、抬升刀具，停止轉(zhuǎn)速，在電腦中選擇程序。5、用機(jī)器執(zhí)行，串口2。選中剛才所確定的程序，確定，啟動(dòng)。6、按照程序加工，加工完成后按照程序要求換刀。7、所有程序加工完成后，檢查電

9、極是否與所需電極有出入（是否有磨損、缺角等）。圖2-1 電極圖例第三章 電火花加工過(guò)程第一步：清理工作臺(tái)。確保工作臺(tái)上沒(méi)有渣滓，用手觸摸沒(méi)有粗糙的摩擦感。圖3-1 空工作臺(tái)第二步：裝夾電極。選用合適的夾具裝夾電極，裝夾時(shí)注意電極基準(zhǔn)角方向應(yīng)該于圖紙一致。圖3-2 裝夾電極第三步：校正電極。首先校核前后方向，確保誤差在一個(gè)格（分度值1納米）以?xún)?nèi)，其次校核X方向和Y方向，同樣確保誤差在一個(gè)格以?xún)?nèi)。全部校核完成后再重復(fù)檢查一次，確保電極裝夾位置沒(méi)有發(fā)生偏差。圖3-3 校核電極前后方向 圖3-4 校核電極X方向圖3-5 校核電極Y方向第四步：校核模具。本文中的模具即魯爾接頭，將魯爾接頭按照?qǐng)D示放在工作

10、臺(tái)上，模具基準(zhǔn)與電極基準(zhǔn)應(yīng)對(duì)應(yīng)。校核魯爾接頭上的平面，校核完成后用六角匙吸緊工作臺(tái)。第五步：分中。用手搖動(dòng)機(jī)床手柄（任選X/Y其中一個(gè)軸），先使電極基準(zhǔn)平面與模具一側(cè)碰觸（碰觸時(shí)機(jī)床蜂鳴器打開(kāi)），靠近時(shí)減慢速度緩慢搖動(dòng)，蜂鳴器報(bào)警說(shuō)明已經(jīng)接觸，然后將兩個(gè)軸歸零。用目測(cè)觀察電極與模具接觸時(shí)是否有縫隙或者渣滓，退出接觸后用壓縮空氣槍清理接觸面。重復(fù)碰觸檢驗(yàn)，將所碰觸的位置設(shè)置為該軸零點(diǎn)。搖動(dòng)手柄到該軸另一側(cè)進(jìn)行碰觸，接觸后記住數(shù)字，此數(shù)字即為模具在該軸方向上的長(zhǎng)度。重復(fù)碰觸，檢查數(shù)字是否一致，保證誤差在5微米內(nèi)，然后將該數(shù)字除以二，得到該軸中點(diǎn)。另一軸也是用同樣的方法分出中點(diǎn)，兩個(gè)軸的交點(diǎn)就是模具

11、的中心點(diǎn)。圖3-6 兩軸歸零圖3-7 碰觸X軸圖3-8 X軸除二第六步：定Z軸零點(diǎn)。將Z軸抬高，搖動(dòng)手柄使電極位置在模具正上方。按照?qǐng)D紙，用電極基準(zhǔn)面或者最高面與模具最高面進(jìn)行碰觸。具體操作為：按鍵“靠模放電”，電極自動(dòng)下降去碰觸模具，接觸后在接觸位置產(chǎn)生連續(xù)不間斷的火花，停止放電，設(shè)置Z軸深度為0。（或者抬升Z軸使電極位于模具正上方，按鍵“Z軸自動(dòng)靠邊”，Z軸接觸模具后會(huì)自動(dòng)歸零。）第七步：設(shè)定加工深度。在機(jī)器上輸入要加工的深度與電流等參數(shù)，具體操作為：粗加工設(shè)置加工兩段，電流為5A和3A，周率為120和70，放電間隙為1秒，抬升高度和積碳調(diào)整高度設(shè)置為抬高5毫米。粗加工第一段應(yīng)加工到距離所

12、需加工深度0.3毫米，然后進(jìn)行第二段粗加工。粗加工應(yīng)為精加工留10個(gè)絲（0.1毫米）的余量。精加工設(shè)置加工電流為2A和1.5A，周率為50和30，放電間隙為0.5秒，抬升高度與積碳調(diào)整高度不變。精加工第一段打7個(gè)絲，第二段打3個(gè)絲。（周率在機(jī)器上默認(rèn)是電流的30倍，可以按照要求考慮加工情況進(jìn)行設(shè)置）。圖3-9 粗加工參數(shù)圖3-10 精加工參數(shù)第八步：加工。按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行加工，開(kāi)切削液，沖洗加工位置。第九步：清理工作臺(tái)。加工完成后清理機(jī)床工作臺(tái)，拆卸電極和模具，用切削液將廢渣等沖洗干凈，然后搖動(dòng)手柄將機(jī)床主軸移動(dòng)到中間的位置。注意事項(xiàng)：1、注意機(jī)床主軸位置應(yīng)適當(dāng)，不要太高或太低。2、電極有

13、兩種，四個(gè)，分粗精工。3、切削液的沖洗位置應(yīng)注意，盡量不要產(chǎn)生大量火花，切削液的流量應(yīng)適中避免產(chǎn)生明火。第四章 影響電火花加工的因素4.1 影響材料放電腐蝕的主要因素1極性效應(yīng)     能量在兩極上的分配對(duì)兩個(gè)電極電蝕量的影響是一個(gè)極為重要的因素，而電子和正離子對(duì)電極表面的撞擊則是影響能量分布的主要因素，因此，電子撞擊和離子撞擊無(wú)疑是影響極性效應(yīng)的重要因素。但是，近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐和研究結(jié)果表明，正的電極表面能吸附工作液中分解游離出來(lái)的碳微粒，形成碳黑膜（覆蓋層）減小電極損耗。由此可見(jiàn)，極性效應(yīng)是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題。除了脈寬、脈間的影響外，還有脈沖峰值電流、放電電壓

14、、工作液以及電極對(duì)的材料等都會(huì)影響到極性效應(yīng)。     從提高加工生產(chǎn)率和減少工具損耗的角度來(lái)看，極性效應(yīng)愈顯著愈好，加工中必須充分利用極性效應(yīng)，最大限度地降低工具電極的損耗，并合理選用工具電極的材料，根據(jù)電極對(duì)材料的物理性能、加工要求選用最佳的電規(guī)準(zhǔn)，正確地選用加工極性，達(dá)到工件的蝕除速度最高，工具損耗盡可能小的目的。     當(dāng)用交變的脈沖電流加工時(shí)，單個(gè)脈沖的極效應(yīng)便相互抵消，增加了工具的損耗。因此，電火花加工一般都采用單向脈沖電源。     2電參數(shù)    

15、 電參數(shù)主要是指電壓脈沖寬度ti、電流脈沖寬度te、脈沖間隔to、脈沖頻率、峰值電流ie、峰值電壓和極性等。提高電蝕量和生產(chǎn)率的途徑在于：提高脈沖頻率，增加單個(gè)脈沖能量或者說(shuō)增加平均放電電流（對(duì)矩形脈沖即為峰值電流）和脈沖寬度；減小脈沖間隔并提高有關(guān)的工藝參數(shù)。    在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)要考慮到這些因素之間的相互制約關(guān)系和對(duì)其它工藝指標(biāo)的影響，例如脈沖間隔時(shí)間過(guò)短，將產(chǎn)生電弧放電；隨著單個(gè)脈沖能量的增加，加工表面粗糙度值也隨之增大等等。3金屬材料熱學(xué)常數(shù)     所謂熱學(xué)常數(shù)，是指熔點(diǎn)、沸點(diǎn)（氣化點(diǎn)）、熱導(dǎo)率、比熱容、熔化熱、氣化熱等。常見(jiàn)

16、材料的熱學(xué)常數(shù)可查相應(yīng)手冊(cè)。    每次脈沖放電時(shí)，通道內(nèi)及正、負(fù)電極放電點(diǎn)都瞬時(shí)獲得大量熱能。而正、負(fù)電極放電點(diǎn)所獲得的熱能，除一部分由于熱傳導(dǎo)散失到電極其它部分和工作液中外，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(dá)到熔點(diǎn)，而每克金屬材料升高1°C（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(diǎn)，每克材料升高1°C 所需之熱量即為

17、該熔融金屬的比熱容；    （4）使熔融金屬氣化，每氣化1g材料所需的熱量稱(chēng)為該金屬的氣化熱；    （5）使金屬蒸氣繼續(xù)加熱成過(guò)熱蒸氣，每克金屬蒸氣升高1°C所需的熱量為該蒸氣的比熱容。    當(dāng)脈沖放電能量相同時(shí)，金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熔化熱、氣化熱愈高，電蝕量將愈少，愈難加工；熱導(dǎo)率較大的金屬，會(huì)將瞬時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)散失到其它部位，因而降低了本身的蝕除量。    當(dāng)單個(gè)脈沖能量一定時(shí)，脈沖電流幅值愈小，脈沖寬度愈長(zhǎng)，散失的熱量也愈多，從而使電蝕量減少；若脈

18、沖寬度愈短，脈沖電流幅值愈大，由于熱量過(guò)于集中而來(lái)不及傳導(dǎo)擴(kuò)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(huì)降低。   因此，電極的蝕除量與電極材料的熱導(dǎo)率以及其它熱學(xué)常數(shù)、放電持續(xù)時(shí)間、單個(gè)脈沖能量等有密切關(guān)系。    4其它因素     加工過(guò)程不穩(wěn)定將干擾以致破壞正常的火花放電，使有效脈沖利用率降低。隨著加工深度、加工面積的增加，或加工型面復(fù)雜程度的增加，都將不利于電蝕產(chǎn)物的排出，影響加工穩(wěn)定性和降低加工速度，嚴(yán)重時(shí)將造成結(jié)炭拉弧，使加工難以進(jìn)行。   

19、如果加工面積較小，而采用的加工電流較大，也會(huì)使局部電蝕產(chǎn)物濃度過(guò)高，放電點(diǎn)不能分散轉(zhuǎn)移，放電后的余熱來(lái)不及傳播擴(kuò)散而積累起來(lái)，造成過(guò)熱，形成電弧，破壞加工的穩(wěn)定性。 電極材料對(duì)加工穩(wěn)定性也有影響。用鋼電極加工鋼時(shí)不易穩(wěn)定，用純銅、黃銅電極加工鋼時(shí)則比較穩(wěn)定。脈沖電源的波形及其前后沿陡度影響著輸入能量的集中或分散程度，對(duì)電蝕量也有很大影響。4.2 影響加工精度因素的主要因素與傳統(tǒng)的機(jī)械加工一樣，機(jī)床本身的各種誤差，工件和工具電極的定位、安裝誤差都會(huì)影響到電火花加工的精度。另外，與電火花加工工藝有關(guān)的主要因素是放電間隙的大小及其一致性、工具電極的損耗及其穩(wěn)定等。電火花加工時(shí)工具電極與工件之間放電間

20、隙大小實(shí)際上是變化的，電參數(shù)對(duì)放電間隙的影響非常顯著，精加工放電間隙一般只有0.01mm（單面），而粗加工時(shí)則可達(dá)0.5mm以上。目前，電火花加工的精度為0.010.05mm。電火花加工時(shí)，可以通過(guò)修正電極的尺寸對(duì)放電間隙進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得較高的加工精度。然而，放電間隙的大小實(shí)際上是變化的，影響著加工精度。 1.表面粗糙度 電火花加工表面的粗糙度取決于放電蝕坑的深度及其分布的均勻程度，只有在加工表面產(chǎn)生淺而分布均勻的放電蝕坑，才能保證加工表面有較小的粗糙度值。為了控制放電凹坑的均勻性，需要采用等能量放電脈沖控制技術(shù)，即檢測(cè)間隙電壓擊穿下降沿，控制放電脈沖電流寬度相等，用相同的脈沖能量進(jìn)行加工，從

21、而使加工表面粗糙度微觀上均勻一致。 2.加工間隙(側(cè)面間隙)的影響 加工間隙的大小及其一致性直接影響電火花成形加工的加工精度。只有掌握每個(gè)規(guī)準(zhǔn)的加工間隙和表面粗糙度的數(shù)值，才能正確設(shè)計(jì)電極的尺寸，決定收縮量，確定加工過(guò)程中的規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。 3.加工斜度的影響 在加工中，不論型孔還是型腔，側(cè)壁都有斜度，形成斜度的原因，除電極側(cè)壁本身在技術(shù)要求或制造中原有的斜度外，一般都是由電極的損耗不均勻，以及“二次放電”等因素造成的。 （1）電極損耗的影響。電極由于損耗而形成錐度，這種錐度反映到工件上，就形成了加工斜度。 （2）工作液臟污程度的影響。工作液越臟，“二次放電”的機(jī)會(huì)就越多，同時(shí)由于間隙狀態(tài)惡劣，電極回升的次數(shù)必然增多。這兩種情況都將使加工斜度增大。 （3）沖油或抽油的影響。采用沖油或抽油對(duì)加工斜度的影響是不同的。用沖油加工時(shí)，電蝕產(chǎn)物由已加工面流出，增加了“二次放電”的機(jī)會(huì)，使加工斜度增大。而用抽油加工時(shí)，電蝕產(chǎn)物是由抽吸管排出去，干凈的工作液從電極周邊進(jìn)入，所以在已加工面出現(xiàn)“二次放電”的機(jī)會(huì)較少，加工斜度也就小。 （4）加工深度的影響。隨著加工深度的增加，加工斜度也隨著增加，但不是成比例關(guān)系。當(dāng)加工深度超過(guò)一定數(shù)值后，被加工件的上口尺寸就不再擴(kuò)大了，即加工斜度