《特種加工技術(shù)》課件 項(xiàng)目一 電火花加工斷入工件的絲錐

項(xiàng)目一電火花加工斷入工件的絲錐項(xiàng)目一電火花加工斷入工件的絲錐學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識電火花加工學(xué)習(xí)任務(wù)二電火花機(jī)床操作加工知識目標(biāo)1.掌握電火花加工原理2.掌握電火花加工具備的條件3.理解電火花加工的微觀過程4.了解電火花機(jī)床結(jié)構(gòu)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.能熟練操作電火花機(jī)床2.能初步進(jìn)行工件和電極的裝夾與定位1.培養(yǎng)安全規(guī)范生產(chǎn)意識2.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)3.培養(yǎng)分析問題解決問題的能力項(xiàng)目一電火花加工斷入工件的絲錐在日常生活中使用電器開關(guān)時(shí)，有時(shí)會伴隨噼噼啪啪聲，看到藍(lán)色的火花，電器開關(guān)處會變黑，產(chǎn)生接觸不良。1870年，英國科學(xué)家普里斯特利最早發(fā)現(xiàn)電火花對金屬的腐蝕作用，1943年，前蘇聯(lián)科學(xué)家拉扎連科夫婦率先對這種電腐蝕現(xiàn)象做進(jìn)一步研究，從而發(fā)現(xiàn)了一種新的金屬加工方法——電火花加工。電火花加工是應(yīng)用廣泛的特種加工方法之一，特種加工可以用比加工對象硬度低的工具甚至沒有成型的工具，通過電能、化學(xué)能、光能、熱能等形式對材料進(jìn)行加工。下面讓我們來認(rèn)識一下電火花加工吧。任務(wù)導(dǎo)入掌握電火花加工原理掌握電火花加工具備的條件理解電火花加工的微觀過程

知識能力1

技能能力2

素質(zhì)能力3培養(yǎng)分析問題解決問題的能力能夠初步編制電火花加工工藝任務(wù)目標(biāo)電火花加工是在介質(zhì)中，利用工具電極和工件電極（正、負(fù)電極）之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象對材料進(jìn)行加工，使零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定要求的加工方法。知識鏈接一、電火花加工原理工件1和工具4分別與脈沖電源2的兩輸出端相連接，自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置3使工具和工件間經(jīng)常保持一個(gè)很小的放電間隙。若脈沖電壓加到兩極之間，便在當(dāng)時(shí)條件下相對某一間隙最小處或絕緣強(qiáng)度最低處擊穿介質(zhì)，在該局部產(chǎn)生火花放電，瞬時(shí)產(chǎn)生的大量熱致使工具和工件電極表面的金屬產(chǎn)生局部熔化甚至氣化而被蝕除下來，各自形成一個(gè)小凹坑。脈沖放電結(jié)束后，經(jīng)過一段間隔時(shí)間，使工作液恢復(fù)絕緣后，第二個(gè)脈沖電壓又加到兩極上，又會在當(dāng)時(shí)極間距離相對最近或絕緣強(qiáng)度最低處擊穿放電，再電蝕出一個(gè)小凹坑，這樣，隨著相當(dāng)高的頻率連續(xù)不斷地重復(fù)放電，工具電極不斷向工件進(jìn)給，就可將工具的形狀復(fù)制在工件上，加工出所需要的零件。電火花加工表面不同于普通金屬切削表面具有規(guī)則的切削痕跡，其表面是由無數(shù)個(gè)不規(guī)則的放電凹坑組成的。單個(gè)脈沖放電后的電蝕坑多次脈沖放電后的電極表面電火花加工的零件電火花加工所用的電極02040301工具電極與工件被加工表面必須保持一定的間隙火花放電必須是瞬時(shí)的脈沖性放電放電點(diǎn)局部區(qū)域的功率密度足夠高火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行二、電火花加工應(yīng)具備的條件05在先后兩次脈沖放電之間，需要有足夠的停歇時(shí)間排除電蝕產(chǎn)物三、電火花加工的微觀過程1.極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道2.電極材料的熔化、氣化熱膨脹3.電極材料的拋出4.極間介質(zhì)的消電離四、電火花加工分類序號工藝類型特點(diǎn)適用范圍備注1電火花穿孔成形加工（1）工具和工件間主要有一個(gè)相對的伺服進(jìn)給運(yùn)動（2）工具為成形電極，與被加工表面有相同的截面和相反的形狀（1）穿孔加工：各種沖模、擠壓模、粉末冶金模、異形孔及微孔等（2）型腔加工：各類型腔模及各種復(fù)雜的型腔零件約占電火花機(jī)床總數(shù)的30%，典型機(jī)床有D7125、D7140等電火花穿孔成形機(jī)床2電火花線切割加工（1）工具電極為順電極絲軸線方向移動著的線狀電極（2）工具與工件在兩個(gè)水平方向同時(shí)有相對伺服進(jìn)給運(yùn)動（1）切割各種沖模和具有直紋面的零件（2）下料、截割和窄縫加工約占電火花機(jī)床總數(shù)的60%，典型機(jī)床有DK7725、DK7740數(shù)控電火花線切割機(jī)床3電火花內(nèi)孔、外圓和成形磨削（1）工具與工件有相對的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（2）工具與工件間有徑向和軸向的進(jìn)給運(yùn)動（1）加工高精度、表面粗糙度小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內(nèi)環(huán)、鉆套等（2）加工外圓、小模數(shù)滾刀等約占電火花機(jī)床總數(shù)的3%，典型機(jī)床有D6310電火花小孔內(nèi)圓磨床等4電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工（1）成形工具與工件均作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，但二者角速度相等或成整倍數(shù)，相對應(yīng)接近的放電點(diǎn)可有切向相對運(yùn)動速度（2）工具相對工件可作縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動以同步回轉(zhuǎn)、展成回轉(zhuǎn)、倍角速度回轉(zhuǎn)等不同方式，加工各種復(fù)雜型面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環(huán)規(guī)，高精度、高對稱度、表面粗糙度小的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面等約占電火花機(jī)床總數(shù)不足1%，典型機(jī)床有JN—2、JN—8內(nèi)外螺紋加工機(jī)床5電火花高速小孔加工（1）采用細(xì)管(>0.3mm)電極，管內(nèi)沖入高壓水基工作液（2）細(xì)管電極旋轉(zhuǎn)（3）穿孔速度較高（60mm/min）（1）線切割穿絲預(yù)孔（2）深徑比很大的小孔，如噴嘴等約占電火花機(jī)床2%，典型機(jī)床有D703A電火花高速小孔加工機(jī)床6電火花表面強(qiáng)化、刻字（1）工具在工件表面上振動（2）工具相對工件移動（1）模具刃口，刀、量具刃口表面強(qiáng)化和鍍覆（2）電火花刻字、打印記約占電火花機(jī)床總數(shù)的2%～3%，典型設(shè)備有D9105電火花強(qiáng)化器等任務(wù)實(shí)施電火花加工一般按圖所示步驟進(jìn)行本任務(wù)要用電火花加工的方法取出斷入工件的絲錐，作為電火花初識，由教師提供加工所需電極，根據(jù)電火花加工的一般步驟，可初步確定加工過程。工序工序名稱工序內(nèi)容工序1工件準(zhǔn)備將工件除磁去銹工序2工件裝夾將工件裝夾到工作臺上工序3工件校正對工件進(jìn)行平行度和垂直度校正工序4電極裝夾將電極裝夾到機(jī)床主軸上工序5電極校正對電極進(jìn)行平行度和垂直度校正工序6電極與工件定位將電極定位到工件待加工部位上方工序7加工選擇合適的加工參數(shù)進(jìn)行加工工序8加工后檢驗(yàn)對加工完成部位進(jìn)行檢驗(yàn)電火花加工斷入工件的絲錐加工工藝任務(wù)拓展進(jìn)入20世紀(jì)50年代以來，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)等蓬勃發(fā)展，尤其是國防工業(yè)部門，要求尖端科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品向高精度、高速度、大功率、小型化方向發(fā)展，以及能在高溫、高壓、重載荷或腐蝕環(huán)境下長期可靠地工作。為了適應(yīng)這些要求，各種新結(jié)構(gòu)、新材料和復(fù)雜形狀的精密零件大量出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)和形狀越來越復(fù)雜，材料越來越強(qiáng)韌，對精度要求越來越高，對加工表面粗糙度和完整性要求越來越嚴(yán)格，使機(jī)械制造面臨著一系列嚴(yán)峻的任務(wù)，例如：各種難切削材料的加工問題，各種特殊復(fù)雜型面的加工問題，各種超精密、光整零件的加工問題，特殊零件的加工問題。一、特種加工的產(chǎn)生任務(wù)拓展

一、特種加工的產(chǎn)生要解決上述問題，僅僅依靠傳統(tǒng)的機(jī)械切削加工方法很難實(shí)現(xiàn)，有些根本無法實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)的迫切需求下，人們不斷研究和探索新的加工方法。于是一種本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應(yīng)運(yùn)而生，并不斷獲得發(fā)展。特種加工也稱“非傳統(tǒng)加工”（Non-TraditionalMachining，NTM）或“非常規(guī)機(jī)械加工”（Non-ConventionalMachining，NCM），是指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等工藝。任務(wù)拓展

一、特種加工的產(chǎn)生特種加工有別于傳統(tǒng)加工的特點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）加工時(shí)主要用電、化學(xué)、電化學(xué)、聲、光、熱等能量形式去除多余材料，而不是靠機(jī)械能量切除多余材料；（2）特種加工的工具與被加工零件基本不接觸，加工時(shí)不受工件的強(qiáng)度和硬度的制約，故可加工超硬脆材料和精密微細(xì)零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度；（3）加工機(jī)理不同于一般金屬切削加工，不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈、塑性變形，故可獲得很低的表面粗糙度，其殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響度等也遠(yuǎn)比一般金屬切削加工?。唬?）兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工形式，加工能量易于控制和轉(zhuǎn)換，加工范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。目前，特種加工已經(jīng)成為制造領(lǐng)域不可缺少的重要方面，在難切削材料、復(fù)雜型面、精細(xì)零件、低剛度零件、模具加工、快速原形制造以及大規(guī)模集成電路等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。任務(wù)拓展二、特種加工的分類特種加工方法能量來源及形式作用原理英文縮寫電火花加工電火花成形加工電能、熱能熔化、氣化EDM電火花線切割加工電能、熱能熔化、氣化WEDM電化學(xué)加工電解加工電化學(xué)能金屬離子陽極溶解ECM電解磨削電化學(xué)、機(jī)械能陽極溶解、磨削EGM(ECG)電解研磨電化學(xué)、機(jī)械能陽極溶解、研磨ECH電鑄電化學(xué)能金屬離子陰極沉積EFM涂鍍電化學(xué)能金屬離子陰極沉積EPM激光加工激光切割、打孔光能、熱能熔化、氣化LBM激光打標(biāo)記光能、熱能熔化、氣化LBM激光處理、表面改性光能、熱能熔化、相變LBT電子束加工切割、打孔、焊接電能、熱能熔化、氣化EBM離子束加工蝕刻、鍍覆、注入電能、動能原子撞擊IBM等離子弧加工切割（噴鍍）電能、熱能熔化、氣化（涂覆）PAM超聲加工切割、打孔、雕刻聲能、機(jī)械能磨料高頻撞擊USM化學(xué)加工化學(xué)銑削化學(xué)能腐蝕CHM化學(xué)拋光化學(xué)能腐蝕CHP光刻光、化學(xué)能光化學(xué)腐蝕PCM快速成形液相固化法光、化學(xué)能增材法加工SL粉末燒結(jié)法光、熱能SLS紙片疊層法光、機(jī)械能LOM熔絲堆積法電、熱、機(jī)械能FDM要完成電火花加工斷入工件的絲錐，必須要用電火花機(jī)床，電火花機(jī)床由哪些部分組成？它與數(shù)控車床、數(shù)控銑床等有何不同？應(yīng)該如何進(jìn)行操作？任務(wù)導(dǎo)入理解電火花機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成掌握工件和電極的裝夾方法

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素質(zhì)能力3培養(yǎng)安全規(guī)范操作機(jī)床的能力培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)能夠進(jìn)行工件的裝夾與校正能夠進(jìn)行電極的裝夾與校正能夠進(jìn)行電極與工件的定位能夠熟練操作電火花機(jī)床完成加工任務(wù)目標(biāo)我國國標(biāo)規(guī)定，電火花成形機(jī)床均用D71加上機(jī)床工作臺面寬度的1/10表示。例如：D7132中，D表示電加工成型機(jī)床71表示電火花成形機(jī)床32表示機(jī)床工作臺的寬度為320mm電火花加工機(jī)床按其大小可分為小型（D7125以下）、中型（D7125～D7163）和大型（D7163以上）；按數(shù)控程度分為非數(shù)控、單軸數(shù)控和三軸數(shù)控。知識鏈接一、機(jī)床型號、規(guī)格與分類二、電火花加工機(jī)床的組成及結(jié)構(gòu)電火花加工機(jī)床主要由機(jī)床主體、脈沖電源、自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作介質(zhì)循環(huán)過濾系統(tǒng)等部分組成。1.機(jī)床主體C型三軸數(shù)控電火花成形加工機(jī)床主機(jī)1-床身2-立柱3-X拖板4-Y拖板5-主軸頭6-固定工作臺2.脈沖電源對脈沖電源的要求（1）脈沖電壓波形的前后沿應(yīng)該很陡，即脈沖電流及脈沖能量的變化較小，減小因電極間隙的變化或極間介質(zhì)污染程度等引起工藝過程的波動；（2）脈沖是單向的，即沒有負(fù)半波或負(fù)半波很小，這樣才能最大限度地利用極性效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效低耗的加工；（3）脈沖電流的主要參數(shù)如電流幅值、脈沖寬度、脈沖間隔等應(yīng)能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足粗、中、精加工的不同要求；（4）工作穩(wěn)定可靠，操作維修方便，成本低，壽命長，體積小。分類依據(jù)脈沖電源的種類按主回路中主要元件種類弛張式，電子管式，閘流管式，脈沖發(fā)電機(jī)式，晶閘管式，晶體管式，大功率集成器件式按輸出脈沖波形矩形波，梳狀波分組脈沖，階梯波，高低壓復(fù)合脈沖按間隙狀態(tài)對脈沖參數(shù)的影響非獨(dú)立式，獨(dú)立式，可控（半獨(dú)立）式按工作回路數(shù)目單回路，多回路3.自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)4.工作液循環(huán)及過濾系統(tǒng)目前應(yīng)用最為普遍的工作介質(zhì)是煤油，因其黏度低、排屑效果好同時(shí)價(jià)格相對便宜。另外，還有電火花專用油，加工效果較好，但價(jià)格偏高。只有在加工精密小孔時(shí)才選用水類介質(zhì)工作液，如去離子水、蒸餾水和乳化液等。工作液循環(huán)系統(tǒng)原理圖1-粗過濾器2-單向閥3-渦旋泵4-電機(jī)5-安全閥6-壓力表7-精過濾8-壓力調(diào)節(jié)閥9-射油抽吸管10-沖油選擇閥11-快速進(jìn)油控制閥12-沖油壓力表13-抽油壓力表（1）自然沉淀法這種方法速度太慢，周期太長，只用于單件小用量或精微加工，否則，需要很大體積的工作液槽。（2）介質(zhì)過濾法此法常用黃砂，木屑、棉紗頭、過濾紙、硅藻土，活性炭等為過濾介質(zhì)。這些介質(zhì)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但對中小型工件，加工用量不大時(shí)，一般都能滿足過濾要求，可就地取材，因地制宜。其中以過濾紙效率較高，性能較好。（3）高壓靜電過濾、離心過濾法等這些方法在技術(shù)上比較復(fù)雜，采用較少。為了不使工作液越用越臟，影響加工性能，必須對其加以凈化、過濾，其具體方法有：任務(wù)實(shí)施一、機(jī)床的基本操作操作操作面板或手控盒命令注意事項(xiàng)開機(jī)綠色啟動按鈕機(jī)床通電后，旋動開關(guān)到“ON”位置復(fù)位/回原點(diǎn)回原點(diǎn)按鈕先回Z，再回X，最后回YX軸移動面對機(jī)床正面，工作臺向左為+X，反之為-XY軸移動面對機(jī)床正面，工作臺靠近操作者為+Y，遠(yuǎn)離為-YZ軸移動主軸向上移動為+Z，向下為-Z關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)按鈕緊急情況下按急停按鈕，再按“OFF”鍵+X-X+Y-Y+Z-Z二、工件的準(zhǔn)備、裝夾與校正1.工件的準(zhǔn)備本任務(wù)需將工件去除毛刺，除磁去銹。2.工件的裝夾永磁吸盤工件裝夾油石3.工件的校正使工件的工藝基準(zhǔn)與機(jī)床X、Y軸的軸線平行，以保證工件的坐標(biāo)系方向與機(jī)床的坐標(biāo)系方向一致。校正工件與工作臺平行校正工件與Y軸平行三、電極的準(zhǔn)備、裝夾與校正1.電極的設(shè)計(jì)工具電極的直徑/mm1~1.51.5~22~33~43.5~4.54~66~8絲錐規(guī)格/mmφ2φ3φ4φ5φ6φ8φ10鉆頭直徑/mmM2M3M4M5M6M8M10電極的尺寸根據(jù)絲錐的規(guī)格或鉆頭的直徑進(jìn)行選擇。絲錐直徑為φ5，根據(jù)表可知電極直徑為3~4mm。2.電極的裝夾3.電極的校正電極裝夾好后，必須進(jìn)行校正才能加工，即不僅要調(diào)節(jié)電極與工件基準(zhǔn)面垂直，而且需在水平面內(nèi)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，使工具電極的截面形狀與將要加工的工件型孔或型腔定位的位置一致。電極的校正主要靠調(diào)節(jié)電極夾頭的相應(yīng)螺釘來實(shí)現(xiàn)（1）利用直角尺校正（2）利用千分表校正用千分表校正電極垂直度利用輔助基準(zhǔn)進(jìn)行電極校正四、電極的定位

本任務(wù)最終要將斷入工件的絲錐取出，尺寸余量大，定位不需十分精確，目測定位即可。將電極抬到一定高度，通過手控盒，將電極初步移到要加工部位的上方，然后降低電