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1、 4.2 電 火 花 加 工 工 藝 與 編 程 4.2.1電極的設(shè)計(jì)與制造1、型孔電極的設(shè)計(jì)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(jī)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(jí)，公差一般為型孔的1/2,按入體原則標(biāo)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(biāo)注往往只有一個(gè)，另一
2、個(gè)是配作，電極截面尺寸有兩種情況：按凹模尺寸公差設(shè)計(jì)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(zhǔn)時(shí)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(huì)有三種情況： a.當(dāng)Z=2時(shí)，凸模與電極的橫截面尺寸相同。 b.當(dāng)Z2時(shí)，電極輪廓按凸模每邊外偏1/2(Z-2)。 c.當(dāng)Z2時(shí)，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(fù)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(jì)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(yàn)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(shí),K取較小值. 在加工硬質(zhì)合金時(shí),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(jí),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(jìn)行粗、精加工。 L 2=（1.5-2）H a=0.08-0.15mm 2、型腔電極的設(shè)計(jì)與制造 型腔的特點(diǎn)：形狀復(fù)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(bǔ)償；加工面積大，在加工過程中電規(guī)準(zhǔn)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(dòng)法、多電極更換法和分解電極加工法單電極平動(dòng)法 應(yīng)用廣泛，是采用機(jī)床的平動(dòng)頭，用一個(gè)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(zhǔn)粗加工，然后用平動(dòng)頭作平面圓周運(yùn)動(dòng)，逐級(jí)轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)，增加平動(dòng)量，完成型腔的最后加工。（如圖47） 平動(dòng)法一次裝夾加工的誤差一般為0.05mm,缺點(diǎn)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(fù)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(gè)電極依次更換
5、但采用不同的電規(guī)準(zhǔn)加工同一個(gè)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(yīng)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(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)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(xué)強(qiáng)度較差，當(dāng)寬脈沖大電流加工時(shí)容易起弧燒傷。 紫銅：組織致密，韌性強(qiáng)，主要用于加工形狀復(fù)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(jià)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(jià)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(yīng)考慮在電極上設(shè)置排氣孔和沖油孔來改善加工條件，排氣孔要設(shè)置在蝕除面積較大和電極端部有凹入的部位；沖油孔應(yīng)設(shè)置在難于排屑的部位。孔的直徑為平動(dòng)頭偏移量的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(dāng)采用平動(dòng)加工方法時(shí)，電極尺寸的計(jì)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(biāo)注有關(guān)的系數(shù)； b電極單邊縮放量； 粗規(guī)準(zhǔn)時(shí)單邊放電間隙； H max、hmax粗精規(guī)準(zhǔn)加工時(shí)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(jìn)部分的尺寸應(yīng)放大，取號(hào)，相反，取號(hào)。對于k值：當(dāng)型腔尺寸兩端以加工面為尺寸界線時(shí)，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(yīng)的尺寸不縮不放時(shí)，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(zhǔn)加工時(shí)電極端面的相對損耗率，一般1，C1H1
8、只適用于未進(jìn)行預(yù)加工的型腔； C2中、精規(guī)準(zhǔn)加工時(shí)端面總的進(jìn)給量，一般為0.40.5mm； j最后一擋精規(guī)準(zhǔn)加工時(shí)端面的放電間隙，有時(shí)可忽略不計(jì)。 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(jī)械加工方法為主，對于鑲拼結(jié)構(gòu)一 定要注意：每一個(gè)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(jī)械加工配合鉗工的修研，對于特別復(fù) 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(zhǔn)備 工件的預(yù)加工 一般在電火花加工前，都用機(jī)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(zhǔn)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(jìn)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(yù)加工的準(zhǔn)備工序 4.2.2電火花加工的電規(guī)準(zhǔn)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(zhǔn)。電規(guī)準(zhǔn)一般在機(jī)床的說明書中可查出，也有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累。 電規(guī)準(zhǔn)一般分為粗、中、精三種，每一種電規(guī)準(zhǔn)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(zhǔn)分為二擋，粗規(guī)準(zhǔn)的工藝特點(diǎn)： 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(huì)有一定的斜度。 精規(guī)準(zhǔn)的工藝特點(diǎn)： 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(dá)1.6-0.4m，是滿足零件最后指標(biāo)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(fù)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(shí)選擇介電性能好，黏度大的機(jī)油；精加工時(shí)放電間隙小，排屑困難一般選用黏度小、流動(dòng)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(jī)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(xué)習(xí)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(shè)計(jì)、電極材料的特點(diǎn)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
