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1、 4.2 電 火 花 加 工 工 藝 與 編 程 4.2.1電極的設計與制造1、型孔電極的設計與制造 模具型孔的尺寸精度是由電極來保證的。 型孔的電火花加工方法 如圖42，L2=L12放電間隙主要取決于電參數(shù)和機床的精度。 模具型孔的加工方法：凸模修配法；直接配合法；混合法。 電極材料于結(jié)構(gòu)形式 電極材料種類和性能如表41： 電極的結(jié)構(gòu)形式有三種： 整體式； 組合式 ； 鑲拼式 電極尺寸與技術(shù)要求 尺寸精度IT7級，公差一般為型孔的1/2,按入體原則標注; 各表面平行度要求為0.01mm/100mm; 表面粗糙度1.25m，一般去型孔的粗糙度為好； 由于凸、凹模尺寸公差的標注往往只有一個，另一
2、個是配作，電極截面尺寸有兩種情況：按凹模尺寸公差設計電極尺寸 電極截面尺寸由凹模尺寸與放電間隙求出。 單面放電間隙一般取末擋精規(guī)準時的放電間隙。（0.01-0.03） 按凸模尺寸公差確定電極尺寸 根據(jù)沖裁間隙Z的不同會有三種情況： a.當Z=2時，凸模與電極的橫截面尺寸相同。 b.當Z2時，電極輪廓按凸模每邊外偏1/2(Z-2)。 c.當Z2時，電極輪廓按凸模每邊內(nèi)偏1/2(Z-2)。電極的長度取決于凹模的有效 深度、孔的復雜程度、電極材 料以及裝夾的方法和制造工藝 等原因。（如圖）電極長度的計算公式： KHnHHKHL )1)(8.04.0(21 其中：H2:一般為1020mm n電極使用的
3、次數(shù)； K經(jīng)驗系數(shù)：紫銅2-2.5,黃銅3-3.5,石墨1.7-2,鑄鐵2.5-3 鋼3-3.5,電極材料損耗少孔型簡單無尖角時,K取較小值. 在加工硬質(zhì)合金時,電極的損耗較大,還要加長,但是一般情況下,電極總長不要超過120mm. 一般來講,電極的制造精度要高于型孔的精度,粗糙度也要比型孔要求低一級,直線度、平行度在100mm內(nèi)不大于0.01mm另一種加工方法 也可以將電極做成階梯型分別進行粗、精加工。 L 2=（1.5-2）H a=0.08-0.15mm 2、型腔電極的設計與制造 型腔的特點：形狀復雜，精度要求高，粗糙度要求較高；工作液循環(huán)比較困難，電蝕物排除較難；電極的損耗不能用增加長度
4、來補償；加工面積大，在加工過程中電規(guī)準調(diào)節(jié)的范圍大，電極的損耗不均勻，對精加工影響較大。型腔加工的工藝方法主要有三種：單電極平動法、多電極更換法和分解電極加工法單電極平動法 應用廣泛，是采用機床的平動頭，用一個電極完成型腔的粗、中、精加工的一種方法。 加工原理：先采用低損耗高生產(chǎn)率的電規(guī)準粗加工，然后用平動頭作平面圓周運動，逐級轉(zhuǎn)換電規(guī)準，增加平動量，完成型腔的最后加工。（如圖47） 平動法一次裝夾加工的誤差一般為0.05mm,缺點是難易獲得更高精度，難以加工出清角或清棱的地方。所以對于棱或角要求的型腔常采用重復定位的方法來加工。 多電極更換法 一般用于精密型腔的加工，就是采用多個電極依次更換
5、但采用不同的電規(guī)準加工同一個型腔的方法，這樣就要求電極制造的一致性和精度要高，裝夾定位的精度要高。分解電極加工法 是前兩種的綜合應用，先用主電極加工，再用副電極加工清角、清棱或窄縫等內(nèi)加工部分。型腔電極的設計 設計的主要內(nèi)容：選擇電極材料、確定結(jié)構(gòu)形式和尺寸。常用的電極材料：石墨、紫銅。石墨:加工容易，密度小，重量輕，但力學強度較差，當寬脈沖大電流加工時容易起弧燒傷。 紫銅：組織致密，韌性強，主要用于加工形狀復雜，輪廓清晰，精度要求和表面粗糙度要求較高的型腔，但切削性能差，重量大、價格比較昂貴，不適用做大中型電極。銅鎢合金和銀鎢合金是較理想的型腔電極材料，但價格太貴，只有在特殊情況下使用。 其
6、它的損耗大，速度慢，一般不適合加工型腔。 型腔電極的結(jié)構(gòu)形式同樣分為：整體式、鑲拼式和組合式。 由于型腔加工的特殊性（盲孔，排氣、排屑效果差），一般應考慮在電極上設置排氣孔和沖油孔來改善加工條件，排氣孔要設置在蝕除面積較大和電極端部有凹入的部位；沖油孔應設置在難于排屑的部位?？椎闹睆綖槠絼宇^偏移量的1/2以下，一般為1-2mm?？傊?，以不產(chǎn)生氣體和電蝕物積存為原則。（如圖4-8,-9） 型腔電極的尺寸與型腔的大小、加工方式、放電間隙、電極的損耗有關(guān)。一般分為水平尺寸和垂直尺寸。 當采用平動加工方法時，電極尺寸的計算為：水平尺寸： a=Akb b=Hmaxhmax a電極水平方向尺寸； A型腔的
7、基本尺寸； k與型腔尺寸標注有關(guān)的系數(shù)； b電極單邊縮放量； 粗規(guī)準時單邊放電間隙； H max、hmax粗精規(guī)準加工時表面微觀不平度最大值。Tu 4-10 式中和 以及k的確定原則： 型腔為凸出部分電極為凹進部分的尺寸應放大，取號，相反，取號。對于k值：當型腔尺寸兩端以加工面為尺寸界線時，如果蝕除方向相反，取k2，（尺寸a1）；如蝕除方向相同，取k1，（尺寸e）；如圖樣上型腔中心線之間的位置尺寸及角度和電極上相對應的尺寸不縮不放時，取k0（如：R1， R2）。（如圖） 垂直尺寸： 電極在垂直方向的有效工作尺寸：式中：H1型腔的垂直尺寸； C1粗規(guī)準加工時電極端面的相對損耗率，一般1，C1H1
8、只適用于未進行預加工的型腔； C2中、精規(guī)準加工時端面總的進給量，一般為0.40.5mm； j最后一擋精規(guī)準加工時端面的放電間隙，有時可忽略不計。 所以電極的總高度：HH1 + H2H2電極固定板與模具之間的距離，一般為510mm左右。jCHCHH 21111 型腔電極的制造石墨電極的制造以機械加工方法為主，對于鑲拼結(jié)構(gòu)一 定要注意：每一個拼塊材料相同，纖維組織的方向一致， 否則電極損耗不均勻。紫銅電極一般是機械加工配合鉗工的修研，對于特別復 雜的型腔電極也可采用電鑄的方法，以減少鉗工量。工件的準備 工件的預加工 一般在電火花加工前，都用機械加工的方法去除大部分余量，留下均勻的電火花蝕除量。（
9、單邊0.25-1mm）對于直接電火花加工的工件必須給出定位和找正的基準線和面。 熱處理 根據(jù)性能和尺寸要求，可以按排在電火花加工前、后。 除銹、去磁 在電火花加工前，必須進行除銹和去磁，以免吸附鐵屑，產(chǎn)生電弧而燒傷，影響加工質(zhì)量。 如下表：常用工件預加工的準備工序 4.2.2電火花加工的電規(guī)準及其選擇 在電火花加工中，電參數(shù)（電壓、電流、脈沖寬度、脈沖間歇等）的最佳配合，稱為電規(guī)準。電規(guī)準一般在機床的說明書中可查出，也有生產(chǎn)經(jīng)驗積累。 電規(guī)準一般分為粗、中、精三種，每一種電規(guī)準又分為幾擋，可根據(jù)加工工藝要求選擇和轉(zhuǎn)換。 一般粗規(guī)準分為二擋，粗規(guī)準的工藝特點： 生產(chǎn)率高，輸出功率最大，蝕除量50
10、mm3/min，粗糙度Ra25m，加工速度快，電極損耗小，加工的孔會有一定的斜度。 精規(guī)準的工藝特點： 加工穩(wěn)定，速度較慢，蝕除量較小，擋數(shù)比較多，粗糙度R a 可達1.6-0.4m，是滿足零件最后指標加工工步. 4.2.3工作液的選擇 是具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)。 工作液的作用：形成火花擊穿的放電通道，并在放電結(jié)束后迅速恢復間隙的絕緣狀態(tài)；對放電通道產(chǎn)生壓縮作用；幫助電蝕物的拋出與排除；冷卻電極和工件。 目前，主要采用油類工作液： 粗加工時選擇介電性能好，黏度大的機油；精加工時放電間隙小，排屑困難一般選用黏度小、流動性好、滲透性好的煤油。四、加工程序的編制 電火花加工的程序要根據(jù)各種機床所配的數(shù)控系統(tǒng)來決定這里以北京阿奇公司SF510F為例： 小結(jié)： 本節(jié)主要學習了型孔和型腔的電火花加工工藝方法，不同加工方法下電極的結(jié)構(gòu)設計、電極材料的特點與選擇的原則，電極尺寸的確定與制造方法。作業(yè)九：P1321，3，4，
電火花加工工藝與編程
