电火花成型加工实验一、实验目的1．掌握电火花成形机床工作原理、组成；2．了解电火花加工电参数的选择；3．熟悉电火花成形机床的基本操作。

二、实验设备及辅助设施1.设备：福特斯DK7145NC 单轴数控电火花成形机床；2.电极：紫铜，电极极性正极；3.量具：0-125mm 游标卡尺、150mm 钢板尺。

三、实验原理1．电火花加工原理 电火花加工的原理如图1所示。

工件1和工具电极（简称电极）4分别与脉冲电源2的两个不同极性输出端相连接，自动进给调节装置3使工件和电极间保持一定的放电间隙。

两极间加上脉冲电压后，在间隙最小处或绝缘强度最低处将工作液介质击穿，产生火花放电，如图2(a)所示。

放电通道中等离子瞬时高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料，使各自形成一个微小的放电凹坑，如图2(b)。

脉冲放电结束后，经过脉冲间隔时间，使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在当时间隙相对最小处或绝缘强度最低处击穿放电，电蚀出另一个小凹坑。

当这种过程以相当高的频率重复进行时，电极不断地调整与工件的相对位置，其轮廓尺寸就被精确地“复印”在工件上，达到成形加工的目的，加工出所需要的零件。

所以，从微观上看，整个加工表面是由无数个小凹坑所组成。

2．实现电火花加工的条件图1 电火花加工原理图1—工件；2—脉冲电源；3—自动进给装置；4—工具电极；5—工作液；6—过滤器；7—工作液泵图2 放电间隙状况示意图 1—阳极；2—从阳极上抛出金属的区域；3—熔化的金属微粒；4—工作液；5—在工作液中凝固的金属微粒；6—在阴极上抛出金属的区域；7—阴极；8—气泡；9—放电通道；10—翻边凸起；11—凹坑1）工具电极和工件电极之间必须加以60V~300V的脉冲电压，同时还需维持合理的工作距离——放电间隙。

大于放电间隙，介质不能被击穿，无法形成火花放电；小于放电间隙，会导致积炭，甚至发生电弧放电，无法继续加工。

2）两极间必须充放具有一定绝缘性能的液体介质。

电火花成型加工一般用煤油做为工作液。

3）输送到两极间的脉冲能量应足够大。

4）放电必须是短时间的脉冲放电。

一般放电时间为1цs~1ms。

这样才能使放电产生的热量来不及扩散，从而把能量作用局限在很小的范围内，保持火花放电的冷极特性。

5）脉冲放电需要多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的，避免发生局部烧伤。

6）脉冲放电后的电蚀产物应能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电能顺利进行。

电火花加工过程见图3所示。

3. 电火花加工特点电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺，不靠切削力去除金属，而是直接利用电能和热能来去除金属。

相对于机械切削加工而言，电火花加工具有以下一些特点：（1）属于不接触加工（2）以柔克刚（3）直接利用电能进行加工，便于实现加工过程的自动化4．电火花加工的主要工艺参数数控电火花加工的主要工艺指标有加工速度、加工精度、表面粗糙度和电极损耗等。

影响这些工艺指标的因素分为电参数和非电参数两大类。

电参数包括脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电压、峰值电流、加工极性等；非电参数主要有冲抽油方式、压力、抬刀高度、抬刀频率等。

这些参数相互影响，关系复杂，给参数的选择增加了难度。

四、实验内容以深圳福斯特的单轴数控电火花成形机床DK7145NC 为例介绍机床的操作。

机床由主机、控制伺服系统、数控系统和工作液循环过滤系统组成。

（一）操作面板功能介绍1. 数控电火花成形机床DK7145NC 操作面板如图4所示，其中各按键说明如下：DEEP —定深；CLEAR —清零；ENT —确认输入；EDM —深度显示和轴位显示切换键，不亮时为轴位显示；M/I —公、英制转换，不亮时为公制；1/2—中心点位置显示键；Ton —脉宽；Toff —脉间；PAGE —页面；STEP —步序；UP HIGH —抬刀高度；UP TIME —抬刀时间；LOW VOLF —低压功率管（低压电流）；HIGH VOLF —高压功率管（高压电流）；FDOWN HIGH —快速下落高度；CARBON PROOF —防积碳；GAP —间隙电压；SLEEP —睡眠；INVERT —反打；UP SWITCH —抬刀切换；BEEP —消声（蜂鸣器）；HOME—回零；AUTO —自动；F1—慢抬刀；F2—分组脉冲；F3—提升间隙电压；F4、F5、F6—备用键。

2.操作面板功能设定 （1）轴位设定 ①深度显示和轴位显示切换键：EDM 灯亮，深度显示，自动加工时，X 轴位显示为目标深度值，Y 轴位显示实际到深； EDM 灯灭，显示X 、Y 、Z 三轴位置画面；该键在非自动加工时无效。

②设定各轴位置（EDM 灯灭时），按如下进行：③深度设定键（DEEP ）：EDM 灯亮时有效，操作同表1 主要电参数对工艺指标的影响图4 数控电火花成形机床数控面板上设定。

④轴位清零键（CLEIR）：选定某一轴，按下该键（该键在加工时无效），将该轴显示清为0。

⑤中心点位置显示键（1/2）：当在寻找工件中心点时，移动工作台以电极轻触工件的一端，选定轴位按下清零键，再移动工作台以电极轻触工件的另一端，此时再选定轴位，按下1／2键，对应轴值会变为原来的1／2，此时再移动工作台，当该轴的显示为0时即为所找之中心点。

（2）规准设定①脉冲宽度（Ton）：在脉宽值显示值为1—999(μs)。

该值越大，加工速度越快，工件表面粗糙度越大，电极损耗越小，越易积碳。

②脉冲间隔（Toff）：10—999(μs)。

③低压（LOW VOLF）：0，03，05，1—30；如低压值=03，输出电流约为0.3A；低压值=05，输出电流约为0.5A。

④高压（HIGH VOLF）：0—3。

⑤抬刀高度（UP HIGH）：1—9，该值越大，抬刀高度越高。

⑥抬刀周期（UP TIME）：0—9；抬刀周期为0，即加工时不抬刀；该值越大，放电时间越长。

⑦快落高度（F DOWN HIGH）：0—9。

此按键为实现两级抬刀而设，快落高度设为0，系统无两级抬刀；设为1-9时，可实现两级抬刀。

该值越大，实际快落高度越高。

⑧防积碳（CARBON PROOF）：0-9。

防积碳设为0时，不进行积碳检测。

⑨间隙电压（GAP）：1—9，一般设为6，即GAP电压值为50V。

一般情况下，该值越大，加工速度越慢，但若太小可能引起积碳和撞电极。

（3）步序（STEP）、页面（PAGE）设定本机共有十个页面(0—9)，每一个页面包括十组步序，每一个步序都可以存储一组参数，每组参数包括脉宽，脉间等规准值和深度。

按如下进行：按确认键后，规准位显示区显示该页面下的步序所存储的规准值，EDM灯亮，X轴位显示该步序所存储的深度值。

在修改规准值和深度值时，确认后自动存储在当前页面／步序下。

（4）功能键说明①睡眠键（SLEEP）：SLEEP灯亮，自动加工结束后电源自动关闭；反之。

②反打键（INVERT）：指示灯亮，可以进行反打；该键在加工时无效。

③抬刀切换键（UP SWITCH）：灯亮，表示有抬刀时快速抬起，快速落下；灯灭，表示有抬刀时快速抬起，以伺服速度落下。

④消声键（BEEP），有以下情况：a）对刀短路，消声灯灭时报警蜂鸣；灯亮，取消报警。

b）加工时，液面或油温未达到要求，消声灯灭时报警蜂鸣；按下该键，灯亮，取消报警；应注意此时液面保护不起作用，加工时应特别注意。

c）如果是设定有误，分段调用，结束加工，感光报警或积碳引起的报警，不论消声灯亮否，均报警蜂鸣；按下该键可以取消报警，并改变灯的状态。

⑤回零（HOME）：灯亮,加工结束主轴头回到加工开时的起始位置。

灯灭，加工结束主轴头回到上限位。

⑥自动（AUTO）：灯亮，可以进行分段加工；该键在加工时无效。

⑦慢抬刀（F1）：灯亮，加慢抬刀功能，适合大面积加工。

⑧分组脉冲（F2）：灯亮，加分组脉冲，适合石墨加工。

⑨提升间隙电压（F3）：灯灭，间隙电压为正常状态；灯亮，间隙电压加倍。

它分1、1.5、2……9.5等1 8组参数，可根据加工的需要选择不同的间隙电压，适合深孔加工。

3.手控盒（1）加工（WORK）：对刀或拉表状态，按下该键，在条件满足的情况下，加工指示灯亮，开始放电加工，同时启动油泵；条件不满足，报警；加工状态中，再按则切断加工电压，关油泵，主轴回退，回退到位，切换到对刀状态，报警。

（2）对刀（EDGE FIND）：对刀灯亮，系统进入对刀状态；加工指示灯亮时，按下，则切断加工电压，关油泵，系统转换到对刀状态；拉表灯亮时，按下，对刀灯亮，系统转换到对刀状态。

（3）拉表（ALIGN）：加工灯亮时，按下则切断加工电压，关油泵，拉表灯亮，系统转换到拉表状态；对刀灯亮时，按下则拉表灯亮，系统转换到拉表状态；拉表灯亮时，该键无效。

（4）油泵（PUMP）：灯亮，油泵启动，开始供应加工液。

（5）快退（FAST BACK）：主轴快退。

对刀和短路状态下，则按键无效。

（6）慢退（SLOW BACK）：按主轴慢退。

（7）快进（FAST FEED）：主轴快进。

对刀和短路状态下，则按键无效。

（8）慢进<S10W FEED>：主轴慢进。

（9）悬停（STOP）：灯亮，主轴悬停。

则快退／慢退，快进／慢进键无效。

灯灭，主轴悬停取消，则快退，快进，慢退，慢进有效。

（10）伺服旋钮：旋转旋钮，用于调节伺服灵敏度．顺时针方向调．灵敏度增高，伺服速度增加，逆时针方向调，灵敏度降低，伺服速度亦降低。

（二）机床操作步骤加工零件如图6所示，采用紫铜制作电极，电极部分φ28×40 夹持部分φ12×15。

工件采用45钢热处理HRC40～45，上下两面上磨床Ra 0.8，电参数设置见表2。

图5 手控盒面板图6 零件图（1）开机①开启总电源检查机床电源线无误后，向上扳电源柜左侧面三联主电源空气开关。

给接触器控制电源通电，松开急停按钮。

②按启动按钮系统进行自检，指示灯全亮。

（2）将电极装夹在主轴头上注意装夹电极、工件时，机床手控盒面板一定要置于对刀状态，以防触电。

（3）校正电极并调节主轴行程至合适位置机床手控盒面板置于拉表状态，拉表找正电极，调节电极夹头上的调节螺钉，分别调节电极两个方向的倾斜和电极旋转，以找正电极。

（4）找正加工基准面和加工坐标将工件装夹在工作台上，拉表找正工件，找正加工位置。

（5）设置电加工规准和各个电参数。

（6）启动油泵设置液位到合适位置。

（7）放电加工①按下AUTO（自动）→SLEEP（睡眠）→加工（WORK）键，为自动加工；只按下加工键为非自动加工，主轴到深度不停止加工，需人工控制深度。

②按下加工键后可按快下键让主轴快速接近工件，当快接近工件时，放开快下键，以伺服值开始进给。

③电加工开始后，调节伺服值使间隙电压合适放电稳定。

④加工规准电参数在加工过程中可视加工情况进行修改，但须在指导教师的指导下进行操作。