电火花成型机实训指导书 PDF基于工作过程的主编阜阳职业技术学院陈囡囡苏州新火花公司董月珠北京迪蒙恒达公司王旭二00八年八月 1 前言本实训指导手册是学习新火花加工技术的配套实训教材在编写本手册过程中编者结合近几年教育教学经验与工厂化实践经验深入浅出进行编写。
参照高职教育的培养目标和特点结合实践教学经验本实训手册加强了对学生知识和技能综合训练为了保证教师在布置实训内容时有一定的选择余地。
本手册可以作为中高级职业技术教育机电类数控类模具类等相关的新火花加工操作工实习教材也可以供新火花加工培训职高等机械类相关专业使用还可以供技术人员使用。
本实训指导手册由阜阳职业技术学院陈囡囡、苏州新火花公司董月珠和北京迪蒙恒达公司王旭联合主编同时得到了开乐汽车公司、阜阳轴承厂的大力支持在此仅表示感谢。
由于编者水平有限时间仓促不足之处在所难免欢迎指正。
编者二00八年八月 2 目录 1 学习情境一电火花简介与安全教育 1 2 学习情境二电火花成形加工原理 10 3 学习情境三电火花成形电极材料与设计13 4 学习情境四电极加工、装夹与校正 22 5 学习情境五电火花ZNC—EDM开机、关机与面板简介电火花ZNC—EDM手动放电操作 29 7 学习情境七电火花26 6 学习情境六ZNC—EDM自动式执行 31 8 学习情境八电火花ZNC—EDM程序编辑 33 9 学习情境九电火花ZNC—EDM位置归零 35 10学习情境十电火花ZNC—EDM设定位置37 11学习情境十一电火花ZNC—EDM设定位置中心 39 12学习情境十二电火花ZNC—EDM放电条件参数修改 40 13学习情境十三电火花ZNC—EDM系统参数花加工工艺与加工方法 43 15学习情境十五电火花41 14学习情境十四电火ZNC—EDM加工电参数选择的一般规律 48 16学习情境十六电火花ZNC—EDM加工实例 41 17、学习情境十七电火花ZNC—EDM加工练习题 53 1 学习情境一电火花简介与安全教育一、安全教育 1.电柜输入电源为三相交流380V不使用交流电源中性线机床必须可靠接地。
三相交流电源的缺相故障将导致电柜工作异常损坏电器元件等敬请务必注意。
2.电柜上安装了4个5A的保险丝如遇到保险丝熔断的情况请您检查设备排除故障后更换相同容量的保险丝千万不可盲目将保险丝容量随意加大。
3.在操作过程中如遇到严重异常情况请立刻关掉电柜上总电源开关切断输入电源若遇到一般性异常现象则关闭急停开关即可。
4.在需要打开电柜门的时候请务必关闭总电源开关以保证安全。
5.操作技术人员不在现场时不应使本机床处于加工状态。
6.操作放电加工之前请仔细检查设备的安全装置是否正常如防火侦测及液面开关是否正常。
7.加工时应控制加工液液面高于工件上表面5-10厘米以上。
8.放电加工中不得两手分别接触正、负电极以免遭受雷击。
9.请您在机床工作场地适当位置设置必要的消防设施。
10.易燃品不得放置于加工槽内。
11.电柜箱内风扇须保持正常运转请您随时检查。
12.在加工时请使用电加工专用液或工业煤油严禁使用生活煤油。
二、电火花简介 1.电火花加工发展电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法又称放电加工或电蚀加工英文简称EDM。
1943年苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工之后随着脉冲电源和控制系统的改进而迅速发展起来。
最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。
50年代初改进为电阻-电感-电容等回路。
同时还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源使蚀除效率提高工具电极相对损耗降低。
随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。
60年代中期出现了晶体管和可控硅脉冲电源提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗并扩大了粗精加工的可调范围。
到70年代出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。
在控制系统方面从最初简单地保持放电间隙控制工具电极的进退逐步发展到利用微型计算机对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。
进行电火花加工时工具电极和工件分别接脉冲电源的两极并浸入工作液中或将工作液充入放电间隙。
通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给当两电极间的间隙达到一定距离时两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿产生火花放电。
在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能温度可高达一万摄氏度以上压力也有急剧变化从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化并爆炸式地飞溅到工作液中迅速冷凝形成固体的金属微粒被工作液带走。
这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹放电短暂停歇两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿产生火花放电重复上述过程。
这样虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少但因每秒有成千上万次脉冲放电作用就能蚀除较多的金属具有一定的生产率。
2 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下一边蚀除工件金属一边使工具电极不断地向工件进给最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。
因此只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式就能加工出各种复杂的型面。
工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料如铜、石墨、铜钨合金和钼等。
在加工过程中工具电极也有损耗但小于工件金属的蚀除量甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。
常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质如煤油、去离子水和乳化液等。
按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征可将电火花加工方式分为五类利用成型工具电极相对工件作简单进给运动的电火花成形加工利用轴向移动的金属丝作工具电极工件按所需形状和尺寸作轨迹运动以切割导电材料的电火花线切割加工利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。
电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件加工时无切削力不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷工具电极材料无须比工件材料硬直接使用电能加工便于实现自动化加工后表面产生变质层在某些应用中须进一步去除工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。
电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。
2.机床型号、规格、分类我国国标规定电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的110表示。
例如D7132中D表示电加工成型机床若该机床为数控电加工机床则在D后加K即DK 71表示电火花成型机床32表示机床工作台的宽度为320mm。
在中国大陆外电火花加工机床的型号没有采用统一标准由各个生产企业自行确定如日本沙迪克Sodick公司生产的A3R、A10R瑞士夏米尔Charmilles技术公司的ROBOFORM203035台湾乔懋机电工业股份有限公司的JM322430北京迪蒙恒达公司的HD-400等。
电火花加工机床按其大小可分为小型D7125以下、中型D7125一D7163和大型D7163以上按数控程度分为非数控、单轴数控和三轴数控。
随着科学技术的进步国外已经大批生产三坐标数控电火花机床以及带有工具电极库、能按程序自动更换电极的电火花加工中心我国的大部分电加工机床厂现在也正开始研制生产三坐标数控电火花加工机床。
3.电火花加工机床结构电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤和循环系统、数控系统等部分组成如图1所示。
3 a原理图 b实物图图1 电火花加工机床结构 1机床本体机床本体主要由床身、立柱、主轴头及附件、工作台等部分组成是用以实现工件和工具电极的装夹固定和运动的机械系统。
床身、支柱、坐标工作台是电火花机床的骨架起着支承、定位和便于操作的作用。
因为电火花加工宏观作用力极小所以对机械系统的强度无严格要求但为了避免变形和保证精度要求具有必要的刚度。
主轴头下面装夹的电极是自动调节系统的执行机构其质量的好坏将影响到进给系统的灵敏度及加工过程的稳定性进而影响工件的加工精度。
机床主轴头和工作台常有一些附件如可调节工具电极角度的夹头、平动头、油杯等。
本节主要介绍平动头。
电火花加工时粗加工的电火花放电间隙比中加工的放电间隙要大而中加工的电火花放电间隙比精加工的放电间隙又要大一些。
当用一个电极进行粗加工时将工件的大部分余量蚀除掉后其底面和侧壁四周的表面粗糙度很差为了将其修光就得转换规准逐挡进行修整。
但由于中、精加工规准的放电间隙比粗加工规准的放电间隙小若不采取措施则四周侧壁就无法修光了。
平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的。
平动头是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件。
当用单电极加工型腔时使用平动头可以补偿上一个加工规准和下一个加工规准之间的放电间隙差。
平动头的动作原理是利用偏心机构将伺服电机的旋转运动通过平动轨迹保持机构转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面小圆周运动许多小圆的外包络线面积就形成加工横截面积如图2所示其中每个质点运动轨迹的半径就称为平动量其大小可以由零逐渐调大以补偿粗、中、精加工的电火花放电间隙amp之差从而达到修光型腔的目的。
具体平动头的结构及原理可以参考其他书籍。
目前机床上安装的平动头有机械式平动头和数控平动头其外形图3所示。
机械式平动头由于有平动轨迹半径的存在它无法加工有清角要求的型腔而数控平动头可以两轴联动能加工出清棱、清角的型孔和型腔。
与一般电火花加工工艺相比较采用平动头电火花加工有如下特点 1可以通过改变轨迹半径来调整电极的作用尺寸因此尺寸加工不再受放电间隙的限制。
2用同一尺寸的工具电极通过轨迹半径的改变可以实现转换电规准的修整即采用一个电极就能由粗至精直接加工出一副型腔。
4 3在加工过程中工具电极的轴线与工件的轴线相偏移除了电极处于放电区域的部分外工具电极与工件的间隙都大于放电间隙实际上减小了同时放电的面积这有利于电蚀产物的排除提高加工稳定性。
4工具电极移动方式的改变可使加工的表面粗糙度大有改善特别是底平面处。
图2 加工横截面积 a机械平动头 b数控平动头图3 平动头 2脉冲电源在电火花加工过程中脉冲电源的作用是把工频正弦交流电流转变成频率较高的单向脉冲电流向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电能量以蚀除金属。
脉冲电源的性能直接关系到电火花加工的加工速度、表面质量、加工精度、工具电极损耗等工艺指标。