第四章電火花加工工藝及實(shí)例一.電火花加工方法二.電火花加工準(zhǔn)備工作三.加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例四.電火花加工中應(yīng)注意的一些問(wèn)題

4.1電火花加工方法4.1.1電火花穿孔加工方法圖4-2凹模的電火花加工

電火花穿孔加工一般應(yīng)用于沖裁模加工、粉末冶金加工、拉絲模加工、螺紋加工等。凹模尺寸主要由工具電極保證。因此對(duì)工具電極的精度和表面質(zhì)量有一定的要求。4.1電火花加工方法4.1.1電火花穿孔加工方法圖4-2凹模的電火花加工

凹模的尺寸為L(zhǎng)2，工具電極尺寸為L(zhǎng)1，單邊間隙為SL，則：L2=L1+2SL其中，火花間隙值主要取決于脈沖參數(shù)與機(jī)床精度。1．間接法圖4-3間接法4.1電火花加工方法凸模與加工凹模用的電極分開(kāi)制造。工具電極：用于加工凹模；凸模：用于沖裁加工。1．間接法4.1電火花加工方法凸模與加工凹模用的電極分開(kāi)制造。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以自由選擇電極，電加工性能好。

（2）因?yàn)橥鼓Ｊ歉鶕?jù)凹模另外進(jìn)行配制，所以凸模凹模的配合間隙與放電間隙無(wú)關(guān)。

缺點(diǎn)：

電極與凸模分開(kāi)制造，配合間隙難以保證均勻。2．直接法圖4-4直接法4.1電火花加工方法

凸模長(zhǎng)度適當(dāng)增加，先作為電極加工凹模，然后將端部損耗的部分除去直接成為凸模。

凸模與凹模配合間隙靠調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)、控制火花放電間隙保證。2．直接法4.1電火花加工方法

優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以獲得均勻的配合間隙，模具質(zhì)量高。

（2）無(wú)需另外制作電極。

（3）無(wú)需修配工作，生產(chǎn)率高。

缺點(diǎn)：

（1）電極材料不能自由選擇，工具電極和工件都是磁性材料。易產(chǎn)生磁性，電蝕下來(lái)的金屬屑可能被吸附在電極放電間隙的磁場(chǎng)中而形成不穩(wěn)定的二次放電，使加工過(guò)程很不穩(wěn)定，故電火花加工性能很差。

（2）電極和沖頭連在一起，尺寸較長(zhǎng)，磨削時(shí)較困難。3．混合法

電極材料與沖頭材料配合粘結(jié)在一起，共同用線切割或磨削成型。用電火花性能好的一端作為加工端，將工件反置固定，用“反打正用”的方法實(shí)行加工。4.1電火花加工方法圖4-5混合法3．混合法4.1電火花加工方法

優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以自由選擇電極材料，電加工性能好。

（2）無(wú)需另外制作電極。

（3）無(wú)需修配工作，生產(chǎn)率高。

（4）電極一定要粘結(jié)在沖頭的非刃口端。

3．階梯工具電極加工法圖4-6

用階梯工具電極加工沖模4.1電火花加工方法

在冷沖模具加工中應(yīng)用普遍。

方法一：無(wú)預(yù)孔，或加工余量較大時(shí)，可將工具電極做成階梯狀，縮小了尺寸的精加工段+保持凸模尺寸的精加工段。粗加工時(shí)，采用工具電極相對(duì)損耗小、加工速度高的電規(guī)準(zhǔn)加工，精加工段即凸模段，可以采用類(lèi)似于直接法的方法進(jìn)行加工，以達(dá)到凸凹模配合的技術(shù)要求(b)。3．階梯工具電極加工法圖4-6

用階梯工具電極加工沖模4.1電火花加工方法

在冷沖模具加工中應(yīng)用普遍。

方法二：在加工小間隙、無(wú)間隙的冷沖模具時(shí)，配合間隙小于電火花放電間隙為，用凸模作為精加工段是不能實(shí)現(xiàn)的，則可將凸模加長(zhǎng)后，再加工或腐蝕成階梯狀，使階梯的精加工段與凸模有均勻的尺寸差，通過(guò)加工規(guī)準(zhǔn)對(duì)放電間隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技術(shù)要求（c）。3．階梯工具電極加工法圖4-6

用階梯工具電極加工沖模4.1電火花加工方法

此外，還可根據(jù)模具或工件不同的尺寸特點(diǎn)，要求采用雙階梯或多階梯工具電極。階梯形的工具電極可以由直柄

形的工具電極用“王水”酸洗、腐蝕而成。4.1電火花加工方法4.1.2電火花成型加工方法

電火花成型加工不同與穿孔加工。

（1）電火花成型加工為盲孔加工，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除困難。

（2）型腔多由球面、錐面、曲面等組成，且在一個(gè)型腔內(nèi)有各種圓角、凸臺(tái)或凹槽，有淺有深，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這使加工中電極的長(zhǎng)度和型面損耗不一，損耗規(guī)律復(fù)雜，且電極的損耗不可能用進(jìn)給實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。（3）材料去除量大，表面粗糙度要求嚴(yán)格。（4）加工面積變化大，要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍也大。4.1電火花加工方法4.1.2電火花成型加工方法1．單工具電極直接成型法此方法先用低損耗（θ＜1%）、高生產(chǎn)率的粗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，在半精和精加工時(shí)，采用平動(dòng)頭使工具電極相對(duì)于工件作微小的平面圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行“仿形”加工。在減小電規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行半精、精加工時(shí)，依次加大工具電極的平動(dòng)量，以補(bǔ)償前后加工電規(guī)準(zhǔn)之間的放電間隙差值和表面粗糙度差值，完成整個(gè)型腔加工。優(yōu)點(diǎn)：由于平動(dòng)改善了工作液的供給及排屑條件，使工具電極損耗均勻，加工過(guò)程穩(wěn)定。同時(shí)，它只需要一個(gè)電極，一次安裝便可達(dá)到±0.05mm的加工精度。平動(dòng)法已成為目前最常用的工藝方法。缺點(diǎn)：尖角部位電極損耗較大，同時(shí)工具電極上每點(diǎn)都在作平面圓周運(yùn)動(dòng)，故難以獲得高精度的型腔模，特別是難以加工出有棱有角的型腔模。如果用的是數(shù)控電火花機(jī)床，則不需平動(dòng)頭。4.1電火花加工方法2．多電極更換法此方法是用幾個(gè)形狀相同但尺寸各異的電極依次更換加工同一個(gè)型腔。由于每次加工中因電極損耗、二次放電造成的側(cè)面斜度及棱角半徑過(guò)大等加工誤差都將在更換電極后的下一次加工中除去，因此一般用兩個(gè)電極進(jìn)行粗、精加工即可滿(mǎn)足要求。當(dāng)型腔模的精度和表面質(zhì)量要求高時(shí)，才采用三個(gè)或更多個(gè)電極進(jìn)行加工。多電極加工的仿形精度高，尤其適用于尖角、窄縫多的型腔模加工。缺點(diǎn)：需制造多個(gè)電極，且對(duì)電極的重復(fù)制造精度要求很高；電極的依次更換重復(fù)定位精度要求也很高。因此，這種方法一般只適用于精密型腔的加工。例如，盒式磁帶、收錄機(jī)、電視機(jī)等機(jī)殼的模具，都是用多個(gè)電極加工出來(lái)的。4.1電火花加工方法3．分解電極加工法

根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔電極和副型腔電極分別制造。加工時(shí)先加工出主型腔，后用副型腔電極加工尖角、窄縫等部位的副型腔。這種方法還可按不同的加工要求選用不同的電極材料，簡(jiǎn)化了電極的制造和維修。缺點(diǎn)是在更換電極時(shí)，主型腔和副型腔電極之間要求有精確的定位。

此方法是單極平動(dòng)加工法和多電極更換加工法的綜合應(yīng)用。其工藝靈活性強(qiáng)，仿形精度高，適用于尖角、窄縫、沉孔、深槽多的復(fù)雜型腔模具加工。4.1電火花加工方法4．手動(dòng)側(cè)壁修光法

這種方法主要應(yīng)用于沒(méi)有平動(dòng)頭的非數(shù)控電火花加工機(jī)床。它是利用移動(dòng)工作臺(tái)的Ｘ、Ｙ坐標(biāo)，配合轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)，輪流修光各方向的側(cè)壁。

注意事項(xiàng)：

（1）各方向側(cè)壁的修光必須同時(shí)依次進(jìn)行，不可先將一個(gè)側(cè)壁完全修光后，再修光另一側(cè)壁，避免二次放電將已修好的側(cè)壁損傷。

（2）在修光一個(gè)周期后，應(yīng)仔細(xì)測(cè)量開(kāi)腔尺寸，觀察型腔表面粗糙度，然后決定是否更換電加工規(guī)準(zhǔn)，進(jìn)行下一周期的修光。

優(yōu)點(diǎn)：采用單電極完成一個(gè)型腔的全部加工過(guò)程。

缺點(diǎn)：操作煩瑣，尤其是在單面修光側(cè)壁時(shí)，加工很難穩(wěn)定，不易采取沖油措施，延長(zhǎng)了中、精加工的周期，而且無(wú)法修整圓形輪廓的型腔。4.2.1電極的準(zhǔn)備

1.電極材料的選用4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

理論上講，任何導(dǎo)電材料都可做電極。但不同材料做電極對(duì)加工速度、加工質(zhì)量、電極損耗、加工穩(wěn)定性有重要影響，因此實(shí)際生產(chǎn)中常用的電極材料有：紫銅、黃銅、鋼、石墨、鑄鐵、銀鎢合金、銅鎢合金等。4.2.1電極的準(zhǔn)備

1.電極材料的選用4.2電火花加工準(zhǔn)備工作電極材料電加工性能機(jī)加工性能說(shuō)明穩(wěn)定性電極損耗鋼較差中等好在選擇電規(guī)準(zhǔn)時(shí)注意加工穩(wěn)定性鑄鐵一般中等好為加工冷沖模具時(shí)常用的電極材料黃銅好大尚好電極損耗太大紫銅好較大較差磨削困難，難于凸模連接后同時(shí)加工石墨尚好小尚好機(jī)械強(qiáng)度差，易崩角銅鎢合金好小尚好價(jià)格貴，在深孔、直壁孔、硬質(zhì)合金模具加工中使用。銀鎢合金好小尚好價(jià)格貴，一般少用。4.2.1電極的準(zhǔn)備

1.電極材料的選用電極的價(jià)格放電加工特性電極的切削加工性能

4.2電火花加工準(zhǔn)備工作特點(diǎn)：1.來(lái)源充足，價(jià)格低，機(jī)械加工性能好，便于采用成型磨削，因此電極尺寸精度、幾何形狀精度及表面粗糙度容易保證。2.電極損耗和加工穩(wěn)定性一般，容易起弧，生產(chǎn)率不及銅電極。3.是一種較常用的電極材料，多用于穿孔加工。鑄鐵：4.2電火花加工準(zhǔn)備工作特點(diǎn)：1.來(lái)源充足，價(jià)格低，具有良好的機(jī)械加工性能。2.加工穩(wěn)定性較差，電極損耗大，生產(chǎn)率較低。3.多用于一般的穿孔加工。鋼：4.2電火花加工準(zhǔn)備工作優(yōu)點(diǎn)：1.加工過(guò)程中穩(wěn)定性好、生產(chǎn)率高。2.精加工時(shí)比石墨電極損耗小。3.易于加工成精密、微細(xì)的花紋，采用精密加工時(shí)能達(dá)到優(yōu)于Ra1.25μm的表面粗糙度；4.適宜于作電火花成型加工的精加工電極，可作為鏡面加工用電極。缺點(diǎn)：1.機(jī)械加工性能差、磨削加工困難。2.通常不能承受較大的電流密度。3.熱膨脹系數(shù)大，影響放電加工穩(wěn)定性和工件加工質(zhì)量。

紫銅：4.2電火花加工準(zhǔn)備工作特點(diǎn)：1.加工過(guò)程中穩(wěn)定性好，生產(chǎn)率高。2.機(jī)械加工性能尚好，它可用仿形刨加工，也可用成型磨削加工，但其磨削性能不及鋼和鑄鐵。3.電極損耗最大。黃銅：4.2電火花加工準(zhǔn)備工作優(yōu)點(diǎn)：1加工穩(wěn)定性能較好，在大電流加工時(shí)電極損耗小。2機(jī)械加工性能好，容易修整，切削力小，加工速度快。3重量輕。密度為銅的1/5,可用于大型電極。4表面處理容易?？捎蒙凹埡?jiǎn)單地處理紋理。5耐高溫。6熱膨脹系數(shù)小，適宜做薄壁電極，電極不易變形；7電極可粘結(jié)。缺點(diǎn)：1機(jī)械強(qiáng)度差，尖角處易崩裂.2加工過(guò)程粉塵較大，需要石墨加工機(jī)來(lái)加工。

石墨：4.2電火花加工準(zhǔn)備工作2.電極設(shè)計(jì)4.2電火花加工準(zhǔn)備工作1）電極的結(jié)構(gòu)形式1-加工部分；2-延伸部分；3-校正部分；4-裝夾部分。2.電極設(shè)計(jì)4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

如果延伸部分可以用來(lái)校正電極，就不必另外單獨(dú)設(shè)計(jì)校正部分。

設(shè)計(jì)成帶“頂”形狀，Z向定位變?nèi)菀?.2電火花加工準(zhǔn)備工作Z方向定位困難■整體電極4.2電火花加工準(zhǔn)備工作常用的電極結(jié)構(gòu)電極連接桿■組合電極4.2電火花加工準(zhǔn)備工作電極固定板常用的電極結(jié)構(gòu)■鑲拼電極4.2電火花加工準(zhǔn)備工作常用的電極結(jié)構(gòu)2）電極的尺寸■垂直尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸，其公差是型腔相應(yīng)部分公差的1/2～2/3

4.2電火花加工準(zhǔn)備工作防止加工碰撞，增加L1、L2電極太細(xì)，受力易變形，夾持部分加粗需考慮L1和L3的長(zhǎng)度■形狀簡(jiǎn)單的水平尺寸

■△為電極的單側(cè)縮放量（或單邊縮放量）。

■粗加工時(shí)，△=δ1+δ2+δ0

■精加工時(shí)，△=δ0

M習(xí)慣上稱(chēng)為安全間隙若4.2電火花加工準(zhǔn)備工作4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

電極水平方向尺寸設(shè)計(jì)電極水平方向尺寸需結(jié)合電火花機(jī)床加工條件確定當(dāng)加工用的電火花機(jī)床確定

粗加工：電極的單邊所放量為0.15-0.5mm精加工：電極的單邊縮放量為0.03-0.1mm當(dāng)加工用的機(jī)床不能確定

憑經(jīng)驗(yàn)值設(shè)計(jì)

在電極設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)電火花加工條件表或加工經(jīng)驗(yàn)值來(lái)確定適當(dāng)?shù)碾姌O單側(cè)縮放量，在加工時(shí)，機(jī)床操作員根據(jù)電極的實(shí)際測(cè)量尺寸和對(duì)應(yīng)的型腔尺寸，計(jì)算出實(shí)際電極單側(cè)縮放量，并輸入到機(jī)床加工參數(shù)中。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作GF公司FORM2型機(jī)床電極準(zhǔn)備中需要輸入實(shí)際電極的單側(cè)縮放量4.2電火花加工準(zhǔn)備工作北京阿奇某電火花機(jī)床輸入實(shí)際電極單側(cè)縮放量（即平動(dòng)半徑）實(shí)際電極單側(cè)縮放量=（對(duì)應(yīng)的型腔尺寸-電極的實(shí)際測(cè)量尺寸）/24.2電火花加工準(zhǔn)備工作例4.1已知某孔型零件的型腔直徑為20mm，加工該型腔的電火花機(jī)床型號(hào)待定，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該電極的水平尺寸，并在機(jī)床加工界面中輸入實(shí)際的電極的單側(cè)縮放量。解：在加工零件型腔中若只使用一個(gè)電極。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或公司內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，電極的單側(cè)縮放量為0.2mm，則有：電極水平方向設(shè)計(jì)尺寸為20-0.2×2=19.6mm。電極設(shè)計(jì)完成后經(jīng)過(guò)機(jī)械制造加工，得到真實(shí)的電極。在電火花加工前，應(yīng)測(cè)量電極的實(shí)際水平尺寸，以便確定加工時(shí)電極的實(shí)際單側(cè)縮放量。如加工完成后實(shí)際測(cè)量電極水平尺寸為19.62mm，則實(shí)際電極單側(cè)縮放量為0.19mm。因此圖4-20或圖4-21虛線框中填入的數(shù)值為0.19mm。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作■形狀較復(fù)雜電極的水平方向尺寸

a=A±K△

在數(shù)控電火花加工中確定電極的水平尺寸時(shí)，電極寧小勿大。當(dāng)電極尺寸偏小時(shí)，型腔在水平方向的余量可以通過(guò)電極在水平方向的平動(dòng)實(shí)現(xiàn)余量去除。當(dāng)電極尺寸做大時(shí)，型腔零件有可能因尺寸偏大從而造成報(bào)廢。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作a=A±K△3）電極的排氣孔和抽油孔4.2電火花加工準(zhǔn)備工作3）電極的排氣孔和抽油孔4.2電火花加工準(zhǔn)備工作（6）沖油孔的布置需要注意沖油要流暢，不可出現(xiàn)無(wú)工作液流經(jīng)的“死區(qū)”4.2電火花加工準(zhǔn)備工作例4.2已知某零件如圖4-25(a)所示，現(xiàn)有其毛坯如圖4-25(b)所示，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)加工該零件的精加工電極。

解：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該電極共分四個(gè)部分：1--直接加工部分；2--電極細(xì)長(zhǎng)，為提高強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng)增加電極直徑；3--因?yàn)殡姌O為細(xì)長(zhǎng)的圓柱，在實(shí)際加工中很難校正電極的垂直度，故增加3的部分，其目的是方便電極的校正。另外，由于該電極形狀對(duì)稱(chēng)，為方便識(shí)別方向，特意在電極的3部分設(shè)計(jì)了5mm倒角；4--電極與機(jī)床主軸的裝夾部分。該部分的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電極裝夾的夾具形式確定。（2）尺寸分析長(zhǎng)度尺寸：該電極加工長(zhǎng)度只有5mm，但由于加工部位在開(kāi)腔的底部，故增加了尺寸（右圖）。截面尺寸：該電極加工部分是錐面，故對(duì)截面尺寸要求不高；為保證電極在加工中排屑好，電極2部分直徑不能太大。（3）材料選擇：由于加工余量少，采用紫銅電極。3.電極制造■切削加工（銑削、磨削）石墨材料加工時(shí)易碎裂，加工前應(yīng)將石墨在工作液中浸泡2~3天；紫銅材料切削難，為提高表面粗糙度，可在切削后研磨拋光；在用混合法穿孔加工沖模的凹模時(shí)，為了縮短電極和凸模的制造周期，保證電極與凸模的輪廓一致，通常采用電極與凸模聯(lián)合成型磨削的方法。這種方法的電極材料通常選用鑄鐵和鋼。3.電極制造■切削加工（銑削、磨削）當(dāng)電極材料為鑄鐵時(shí)，電極與凸模常用環(huán)氧樹(shù)脂等材料膠合在一起。對(duì)于截面較小的工件，不易粘牢，為了防止在磨削過(guò)程中發(fā)生電極或凸模脫落，可采用錫焊或機(jī)械方法使電極與凸模連接在一起。當(dāng)電極材料為鋼時(shí)，可把凸模加長(zhǎng)些，將其當(dāng)電極，即把電極和凸模做成一個(gè)整體。電極與凸模聯(lián)合成型磨削，其共同截面的公稱(chēng)尺寸應(yīng)直接按凸模的公稱(chēng)尺寸進(jìn)行磨削，公差取凸模公差的1/2-1/3。3.電極制造■切削加工（銑削、磨削）當(dāng)凸、凹模的配合間隙等于放電間隙時(shí)，磨削后電極的輪廓尺寸與凸模完全相同；當(dāng)凸、凹模的配合間隙小于放電間隙時(shí)，電極的輪廓尺寸應(yīng)小于凸模的輪廓尺寸，在生產(chǎn)中可用化學(xué)腐蝕法將電極尺寸縮小至設(shè)計(jì)尺寸；當(dāng)凸、凹模的配合間隙大于放電間隙時(shí)，電極的輪廓尺寸應(yīng)大于凸模的輪廓尺寸，在生產(chǎn)中可用電鍍法將電極擴(kuò)大到設(shè)計(jì)尺寸。

機(jī)械加工線切割加工■線切割加工：機(jī)械加工方法對(duì)于實(shí)現(xiàn)時(shí)，可采用線切割加工。■電鑄加工：主要用來(lái)制作大尺寸電極，特別是在板材沖模領(lǐng)域。使用電鑄制作出來(lái)的電極的放電性能特別好。使用電鑄法制作電極，復(fù)制精度高。可制作用機(jī)械加工方法難以完成的細(xì)微形狀的電極。缺點(diǎn)：加工周期長(zhǎng)，成本高，電極質(zhì)地疏松。電加工時(shí)，電極損耗大。4.2.2電極的裝夾與校正■在電火花加工中，電極與加工工件之間相對(duì)定位的準(zhǔn)確程度直接決定加工的精度?！鲎龊秒姌O的精確定位主要有三方面內(nèi)容：電極的裝夾與校正、工件的裝夾與校正、電極相對(duì)于工件定位。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作1.電極的裝夾4.2電火花加工準(zhǔn)備工作小型整體式電極多采用通用夾具直接裝夾在機(jī)床主軸下端，采用標(biāo)準(zhǔn)套筒、鉆夾頭裝夾1.電極的裝夾4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

對(duì)于尺寸較大的電極，常將電極通過(guò)螺紋連接直接裝夾在夾具上。1.電極的裝夾4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

鑲拼式電極的裝夾比較復(fù)雜，一般先用連接板將幾塊電極拼接成所需的整體，然后再用機(jī)械方法固定；也可以用聚氯乙烯醋酸溶液或環(huán)氧樹(shù)脂黏合。在拼接時(shí)，各結(jié)合面需平整密合，然后再將連接板連同電極一起裝夾在電極柄上。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

當(dāng)電極為石墨材料時(shí)，應(yīng)注意：

（1）由于石墨較脆，不宜攻螺紋，因此可用螺栓或壓板將電極固定在連接板上。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

（2）不論是整體或拼合的電極，都應(yīng)使石墨壓制時(shí)的施力方向與電火花加工時(shí)的進(jìn)給方向垂直。

石墨壓制時(shí)施力方向

不合理拼合

合理的拼合2.電極的校正

4.2電火花加工準(zhǔn)備工作調(diào)旋轉(zhuǎn)角度電極左右水平調(diào)整螺絲及鎖定螺帽電極前后水平調(diào)整螺絲及鎖定螺帽■根據(jù)電極的側(cè)基準(zhǔn)面，采用千分表找正電極的垂直度

■電極上無(wú)側(cè)面基準(zhǔn)時(shí)(如型腔加工用的較復(fù)雜的電極)，通常用電極與加工部分相連的端面

為電極校正面，保證電極與工作臺(tái)平面垂直。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作3.快速裝夾夾具

原理：在制造電極時(shí)，將電極與夾具作為一個(gè)整體組件，裝在裝備了與數(shù)控電火花機(jī)床相同的工藝定位基準(zhǔn)附件的加工設(shè)備上完成。由于工藝定位基準(zhǔn)附件都統(tǒng)一同心，因此電極在制造完成后，可直接取下電極和夾具的組件，裝入數(shù)控電火花機(jī)床的基準(zhǔn)附件上，不用再校正電極。工藝定位基準(zhǔn)附件不僅可以在電火花機(jī)床上使用，也可在車(chē)床、銑床、磨床、線切割等機(jī)床上使用。因而可以實(shí)現(xiàn)電極制造和電極使用的一體化，舍不得電極在不同機(jī)床上轉(zhuǎn)換時(shí)，不必再費(fèi)時(shí)找正。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作3.快速裝夾夾具

圖4-37EROWA快速夾具系統(tǒng)（瑞士）4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

圖4-383R夾具（瑞典）4.2電火花加工準(zhǔn)備工作電極的精確定位包括三個(gè)方面：*電極的裝夾與找正（如前所述）*工件的裝夾與找正*電極相對(duì)于工件定位

相對(duì)于機(jī)械切削加工，電加工作用力小，更容易裝夾。

在實(shí)際生產(chǎn)中，工件常用壓板、磁性吸盤(pán)（吸盤(pán)中內(nèi)六角孔中插入扳手可以調(diào)節(jié)磁性有無(wú)）、虎鉗等來(lái)固定在機(jī)床工作臺(tái)上。多數(shù)采用百分表來(lái)找正，使工件的基準(zhǔn)面與X、Y軸平行。4.2.3電極的定位4.2電火花加工準(zhǔn)備工作■工件的裝夾4.2.3電極的定位4.2電火花加工準(zhǔn)備工作■工件的定位，也稱(chēng)“找正”4.2電火花加工準(zhǔn)備工作（1）使用電極感知工件定位

G80X－；G92G54X0；M05G80X＋；M05G82X；G92X0；G80Y－；G92Y0；M05G80Y＋；M05G82Y；G92Y0；4.2電火花加工準(zhǔn)備工作（1）使用電極感知工件定位

通過(guò)上述操作，電極找到了型腔中心，但考慮到實(shí)際操作中由于型腔、電極有毛刺等意外因素影響，應(yīng)確認(rèn)找正是否可靠。方法為：在找到型腔中心后，執(zhí)行指令：G92G55X0Y0;/將目前找到的中心在G55坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值設(shè)定為x0y0

然后再重新執(zhí)行前面的找正程序。找到中心后，觀察G55坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值。如果與剛才設(shè)定的零點(diǎn)相差不多，則找正成功；若相差太大，必須重復(fù)上述步驟，至少保證最后兩次找正位置基本重合。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作（1）使用電極感知工件定位

目前生產(chǎn)的部分電火花成型機(jī)床有找中心按鈕，這樣可以避免手動(dòng)輸入過(guò)多的指令，但同樣需要多次找正，至少保證最后兩次找正位置基本重合。

少數(shù)國(guó)外高檔電火花機(jī)床的感知靈敏度可惟進(jìn)行設(shè)置。如使用一般靈敏度，機(jī)器默認(rèn)感知的誤差不超過(guò)5微米。如超過(guò)5微米，則機(jī)床自動(dòng)提示操作者。如機(jī)床在執(zhí)行G80X+命令時(shí)，機(jī)床沿X軸正方向自動(dòng)對(duì)工件至少進(jìn)行兩次感知，每次都記下相應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。如果兩次數(shù)據(jù)相差大于內(nèi)部設(shè)定的值，則機(jī)床操作者感知不準(zhǔn)，需要機(jī)床操作者分析查找原因。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作（2）使用基準(zhǔn)球感知工件定位

用基準(zhǔn)球定位方法主要有兩種：1.使用安裝在電火花機(jī)床主軸上的基準(zhǔn)球定位，工作臺(tái)上不需要基準(zhǔn)球。這種定位方法的前提是：電極主軸安裝3R或EROWA等標(biāo)準(zhǔn)夾具，基準(zhǔn)球（如圖4-42a所示）安裝在機(jī)床主軸上且與主軸中心完全重合，電極固定在3R或EROWA夾具上且電極的放電部位中心與夾具中心重合（如果不重合需要測(cè)量電極中心與夾具中心的偏移距離）。

4.2電火花加工準(zhǔn)備工作2.使用兩個(gè)基準(zhǔn)球定位，一個(gè)基準(zhǔn)球安裝在電火花機(jī)床主軸上，另一個(gè)放置在機(jī)床工作臺(tái)上（如圖4-42b所示）。這種定位方法應(yīng)用較廣，安裝在電火花機(jī)床主軸上的基準(zhǔn)球不需要與機(jī)床主軸重合，電極也不需要與機(jī)床主軸重合?，F(xiàn)以使用兩個(gè)基準(zhǔn)球?yàn)槔敿?xì)介紹使用基準(zhǔn)球?qū)㈦姌O定位于工件中心的方法。

其主要定位過(guò)程分四個(gè)階段，具體如下：4.2電火花加工準(zhǔn)備工作1）放置在工作臺(tái)上的基準(zhǔn)球機(jī)械坐標(biāo)的確定

a）基準(zhǔn)球感知示意圖b）基準(zhǔn)球機(jī)械坐標(biāo)圖4-43工作臺(tái)上基準(zhǔn)球位置的確定4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

一個(gè)基準(zhǔn)球在電火花機(jī)床主軸上、一個(gè)放在工作臺(tái)上。操作機(jī)床面板，通過(guò)目測(cè)將上基準(zhǔn)球移到下基準(zhǔn)球上方3--5mm，設(shè)置上下基準(zhǔn)球感知相關(guān)參數(shù)（a），先從Z方向感知，再?gòu)腦、Y方向感知。由此得到工作臺(tái)上基準(zhǔn)球最高點(diǎn)處的機(jī)械坐標(biāo)（b）。一般要感知兩次。2）工件機(jī)械坐標(biāo)的確定（以工件上表面中心為例）

a）基準(zhǔn)球感知示意圖b）工件上表面外中心機(jī)械坐標(biāo)圖4-44工件中心坐標(biāo)的確定4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

通過(guò)上基準(zhǔn)球與工件的感知來(lái)確定。操作機(jī)床，將上基準(zhǔn)球移到工件外中心上方3--5mm，設(shè)置感知相關(guān)參數(shù)，上基準(zhǔn)球首先從Z向感知，再?gòu)腦、Y方向感知，由此得工件上表面中心的機(jī)械坐標(biāo)。3）電極機(jī)械坐標(biāo)的確定

a）基準(zhǔn)球感知示意圖b）電極下表面外中心機(jī)械坐標(biāo)圖4-45電極坐標(biāo)的確定4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

通過(guò)下基準(zhǔn)球與電極的感知來(lái)確定。具體方法與上面相同。4）電極定位于工件的外中心

圖4-46電極定位于工件外中心4.2電火花加工準(zhǔn)備工作完成上述步驟后，激活工件，執(zhí)行X0Y0Z1

即可將電極定位于外中心表面1mm處。4.2.4工件的準(zhǔn)備4.2電火花加工準(zhǔn)備工作預(yù)加工：機(jī)械切削掉大部分金屬熱處理：盡量安排在電加工前，但也有缺點(diǎn)：影響熱處理效果其他工序：除銹除磁等。4.2.5電蝕產(chǎn)物的排除4.2電火花加工準(zhǔn)備工作■電極沖油

（工具電極上開(kāi)孔）

圖4-48電極沖油圖4-49工件沖油■工件沖油（工件電極上開(kāi)孔）

電蝕產(chǎn)物雖是加工中出現(xiàn)的問(wèn)題，但為了較好地排除電蝕產(chǎn)物，其準(zhǔn)備工作必須在加工前做好。

4.2電火花加工準(zhǔn)備工作■工件抽油

圖4-50工件抽油由于加工的蝕除物不經(jīng)過(guò)加工區(qū)，因此加工斜度小。抽油時(shí)要使放電產(chǎn)生的氣體（大多為易燃?xì)怏w）及時(shí)排放，不能積聚在加工區(qū)，以免“放炮”：工件位移、炸裂工件、主軸頭受損等。通常在安放工件的油杯上采取措施，將抽油的部位盡量接近加工位置，將產(chǎn)生的的氣體及時(shí)抽走。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作■工件抽油

圖4-50工件抽油■開(kāi)排氣孔：粗加工時(shí)比較有效，精加工時(shí)則采用其他方法■抬刀：定時(shí)抬刀、自適應(yīng)抬刀■電極的搖動(dòng)或平動(dòng)：客觀上改善了排屑條件。

抽油的排屑效果不如沖油好。

沖油和抽油對(duì)電極損耗有影響，尤其是對(duì)排屑條件比較敏感的紫銅電極的損耗影響更為明顯。所以排屑效果好時(shí)不用沖、抽油。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

在上述沖油或抽油強(qiáng)迫循環(huán)中，往往要在工作臺(tái)上裝油杯。油杯的側(cè)壁和底邊上開(kāi)有沖油和抽油孔。電火花加工時(shí)，工作液會(huì)分解產(chǎn)生氣體（主要是氫氣），如不及時(shí)排出，就會(huì)積存在油杯里，若被電火花放電引燃，則會(huì)產(chǎn)生放炮現(xiàn)象。造成電極與工件位移甚至更嚴(yán)重的后果。

擴(kuò)展：油杯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

油杯使用注意事項(xiàng)：

（1）油杯要有合適的高度，能滿(mǎn)足加工較厚工件的電極伸出長(zhǎng)度。在結(jié)構(gòu)上能滿(mǎn)足加工型孔的形狀和尺寸要求。油杯的形狀一般有圓形和長(zhǎng)方形兩種。為防止在油杯頂部積聚氣泡，抽油的抽氣管應(yīng)緊挨在工件底面。4.2電火花加工準(zhǔn)備工作

（3）油杯底部的抽油孔，如底部安裝不方便，可安裝在靠近底部側(cè)面，也可省去抽油抽氣管4和底板5，而直接安置在油杯側(cè)面的最上部。4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例4.3.1加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換■掌握加工余量■粗糙度逐步逼近■尺寸控制■損耗控制

智能控制-電火花加工條件表

在電加工中一般先精加工，再

中、精加工。不同的加工要用不同的電規(guī)準(zhǔn)。那么電規(guī)準(zhǔn)如何轉(zhuǎn)換呢？4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例

分配加工余量是提高加工質(zhì)量和縮短加工時(shí)間的重要環(huán)節(jié)。

加工余量控制主要從粗糙度和電極損耗兩方面來(lái)考慮。在一般的型腔低損耗加工中能達(dá)到的表面粗糙度與最小加工余量如下表所示。在加工中必須使加工余量不小于最小加工余量。如加工余量太小，則最后粗糙度加工不出或工件達(dá)不到規(guī)定尺寸。

對(duì)于有損耗加工，最小加工余量與粗糙度對(duì)應(yīng)規(guī)律不明顯，尤其要控制加工余量?！稣莆占庸び嗔勘砻娲植诙茸钚〖庸び嗔康蛽p耗規(guī)準(zhǔn)的范圍（θ<1%）50以上50--250.5--112.516.30.20—0.403.20.10—0.201.60.05—0.100.80.05以下4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例

電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的另一個(gè)要點(diǎn)是逐級(jí)逼近，非常忌諱粗糙度轉(zhuǎn)換過(guò)大，尤其要防止在損耗明顯增大的情況下又使粗糙度差別很大，這樣的話，電極損耗的痕跡會(huì)直接反映到工件上，使加工粗糙度變差。

低損耗加工時(shí)粗糙度轉(zhuǎn)換可以大些。轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)的時(shí)機(jī)是必須把前一電規(guī)準(zhǔn)的粗糙度全部均勻修光并達(dá)到一定尺寸后才進(jìn)行下一電規(guī)準(zhǔn)的加工?！龃植诙戎鸺?jí)逼近4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例

尺寸控制也是規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換應(yīng)充分注意的問(wèn)題之一。一般而言，X、Y平面的尺寸控制比較直觀，可以在加工過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行觀察或測(cè)量；加工深度的控制則比較困難，一般機(jī)床只能指示主軸進(jìn)給的位置，至于實(shí)際加工深度還要考慮電極損耗和電火花放電間隙。因此在一般情況下，深度方向都加工至稍微超過(guò)規(guī)定尺寸，在電加工完成后，再將上面磨去一部分。

近年來(lái)新研發(fā)的數(shù)控機(jī)床，有的具有加工深度顯示，比較高級(jí)的機(jī)床其顯示的深度還自動(dòng)扣除了放電間隙和電極損耗量?！龀叽缈刂?.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例

在加工中，為了有目的地控制電極損耗，應(yīng)先了解如下內(nèi)容

（1）如果用石墨電極作粗加工，則電極損耗一般可達(dá)1%以下

（2）用石墨電極采用粗、中加工規(guī)準(zhǔn)加工得到的零件的最小粗糙度Ra能達(dá)到3.2μm，但通常只能在6.3μm左右。

（3）若用石墨電極作電極且加工零件的表面粗糙度Ra﹤3.2μm，則電極損耗在15%--50%。

（4）不管是粗加工還是精加工，電極角部損耗比上述還要大。粗加工時(shí)，電極表面會(huì)產(chǎn)生缺陷。

（5）紫銅電極粗加工的電極損耗量也可以低于1%，但加工電流超過(guò)30A后，電極表面會(huì)起皺的開(kāi)裂。

（6）一般情況下，用紫銅電極用低損耗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，表面粗糙度可以達(dá)到3.2左右。但用紫銅作電極時(shí)，角部損耗比石墨電極更大?！鰮p耗控制4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例

電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)電極損耗的控制最主要的是要掌握低損耗加工轉(zhuǎn)向有損耗加工的時(shí)機(jī)。也就是用低損耗加工到什么粗糙度，加工余量多大的時(shí)候才用有損耗加工，每個(gè)規(guī)準(zhǔn)的余量取多少等。

石墨電極低損耗加工粗糙度一般達(dá)到6.3左右，轉(zhuǎn)向有損耗加工時(shí)其加工余量一般控制在0.2mm以下，這樣能使總的電極損耗小于0.2mm。

形狀簡(jiǎn)單的型腔的低損耗規(guī)準(zhǔn)與窄槽的低損耗規(guī)準(zhǔn)不一樣。轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)的時(shí)機(jī)也不一樣。前者T0N/Ip值可小些，后者則要大些。前者在損耗值允許時(shí)，可以在粗糙度較大的情況下轉(zhuǎn)換為有損耗加工。后者則為了保證成型精度，應(yīng)當(dāng)盡可能用低損耗規(guī)準(zhǔn)加工到較小的粗糙度。

紫銅電極加工時(shí)，除了要控制T0N/Ip值外，還要注意加工電流不要太大，規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)要使低損耗加工粗糙度達(dá)到盡量小的等級(jí)，使精加工損耗量減少到最低限度。4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例4.3.2電火花加工條件表

影響電火花加工的因素很多，合理的電加工工藝制訂，對(duì)工藝人員經(jīng)驗(yàn)要求很高。為方便使用，一些制造商研制了含有工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)加工系統(tǒng)，里面包含有若干加工條件下電火花加工條件表。4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例4.3.2電火花加工條件表例4.3現(xiàn)有北京阿奇電火花機(jī)床，請(qǐng)選擇加工?；?qǐng)D案的電加工條件如表所示為作用紫銅打鋼、并且電極損耗較小時(shí)的加工條件表。在工作中若采用某一電火花加工條件，則系統(tǒng)自動(dòng)采用該加工條件所包含的電參數(shù)進(jìn)行加工，加工后零件也基本達(dá)到對(duì)應(yīng)的表面粗糙度。所以工藝人員只需選用相應(yīng)的加工條件號(hào)，電參數(shù)由機(jī)床自動(dòng)調(diào)整。4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例表4-3：銅打鋼--最小損耗型參數(shù)表4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例4.3.2電火花加工條件表4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例4.3.2電火花加工條件表4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例

例4.4加工—φ20mm的圓柱孔，深5mm，表面粗糙度要求Ra=2.0μm，要求損耗，效率兼顧，工件材料為鋼，電極為紫銅。

4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例4.3.3加工實(shí)例4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例4.3.3加工實(shí)例裝夾與校正工件的準(zhǔn)備電極的設(shè)計(jì)裝夾及校正電極的定位電極的準(zhǔn)備加工條件機(jī)床操作及加工質(zhì)量檢測(cè)4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例（1）工件準(zhǔn)備：去毛刺、去磁，將工件找正，使工件的一邊與X或Y軸平行。（2）電極準(zhǔn)備：

①電極設(shè)計(jì)：垂直方向尺寸：電極圓形部分用來(lái)加工，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在加工型腔深度5mm的基礎(chǔ)上需要增加10--20mm。

水平方向尺寸分兩種情形。機(jī)床型號(hào)已知時(shí)，最好參考機(jī)床的加工條件表來(lái)確定電極的水平尺寸。機(jī)床型號(hào)未知，只能憑經(jīng)驗(yàn)確定水平方向尺寸。a.機(jī)床型號(hào)已知為北京阿奇SP型電火花機(jī)床

水平尺寸：首先根據(jù)加工孔的面積選擇第一個(gè)加工條件（粗加工條件），然后根據(jù)加工孔的表面粗糙度選擇最后一個(gè)加工條件（精加工條件），兩個(gè)加工條件中的所有條件都應(yīng)作為粗糙度逼近的條件。

加工孔的面積A=3.14X1=3.14cm2，若采用標(biāo)準(zhǔn)型參數(shù)表4-4銅打鋼標(biāo)準(zhǔn)型參數(shù)表（即兼顧加工效率和電極損耗）選擇第一個(gè)加工條件C131，則理想的電極水平尺寸為加工孔的直徑-安全間隙，即20-0.61=19.39mm4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例工件的準(zhǔn)備4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例b.加工該型腔的電火花機(jī)床型號(hào)未知時(shí)電極的設(shè)計(jì)

水平尺寸：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電極的單邊縮放量為0.3mm，則理想電極的水平尺寸為20-2X0.3=19.4mm。

電極設(shè)計(jì)時(shí)，在加工該型腔的電火花機(jī)床型號(hào)已知與未知的兩種情況下

，電極水平方向尺寸

確定的依據(jù)不同。機(jī)床型號(hào)確定時(shí)，根據(jù)加工條件表確定水平尺寸；機(jī)型型號(hào)未知時(shí)，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定水平尺寸。電極具體尺寸如圖。

4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例②電極的裝夾找正：根據(jù)正確方法將電極裝夾在電極夾頭上，校正。③電極的定位：4.3加工規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及加工實(shí)例（3）電極加工條件的選擇

根據(jù)電極在水平方向的尺寸19.40mm，加工制造電極，測(cè)量具體尺寸（可能是19.39，也可能為19.41、19.37等等）4.34.34.3（4）生成ISO代碼

（4）生成ISO代碼

（4）生成ISO代碼

1.加工精度

包括仿形精度和尺寸精度。影響仿形精度的因素：

（1）使用平動(dòng)頭造成的幾何形狀失真。如很難加工出清角、尖角變圓等。

（2）工具電極損耗及“反粘”現(xiàn)象的影響。

（3）電極裝夾校正裝置的精度和平動(dòng)頭、主軸頭的精度以及剛性影響。

（4）規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換選擇不當(dāng)，造成