数控电火花加工实训

知识是人类进步的阶梯文档如有冒犯，请站内留言，谢谢！工程26数控电火花加工26.1任务描述在工件上加工一个矩形腔,如图26-1所示。底面和侧面的外表粗糙度要求为Ra2.0网工件材料为45钢,电极材料为纯铜,要求加工时损耗、效率兼顾。1~11///N101040图26-1方孔形工件26.2知识链接数控电火花加工简介数控电火花加工原理电火花加工的原理是基于工具电极和工件〔正、负电极〕之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以到达对零件的尺寸、形状及外表质量预定的加工要求。如图26-2所示,工具电极与工件分别与高频脉冲电源的两输出端相连接,主轴进给机构使工具电极与工件间经常保持一很小的放电间隙,且工具电极与工件间充满工作液。当脉冲电压加到两极之间,便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质,在该局部产生火花放电,瞬时高温使电极和工件外表都蚀除掉一小局部金属,各自形成一个小凹坑。脉冲放电结束后,经过一段间隔时间〔即脉冲间隔〕,使工作液恢复绝缘后,第二个脉冲电压又加到两极上,又会在当时极间距相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电,又电蚀出一个小坑。这样随着相当高的频率,连续不断地重复放电,工具电极不断地向工件进给,就可将工具电极的形状复制在工件上,加工出所需要的零件,整个加工外表将由无数个小凹坑所组成。工作台机床本体供电盘图26-2电火化加工的根本原理数控电火花成型机床的组成数控电火花成型机床主要由机床主体局部、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液净化及循环系统等几局部组成。如图26-3所示为北京阿奇夏米尔SE系列数控电火花机床的外观及其各局部的构成。滑枕图26-3机床的外观图及其组成数控电火花加工的特点与应用数控电火花加工的特点电火花加工是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺,具有以下优点和缺点：电火花加工的优点电火花加工是靠放电的电热作用实现的,其加工性主要取决于材料的热学性能,如熔点、比热容、热导率等。因此不受工件材质的硬度及韧性限制,只要导电就可以加工,如淬火钢、硬质合金钢、耐热合金钢等。其加工是非接触式加工,只是电能的作用,故加工中无明显的作用力。当然不能忽略在加工面积较大时,由冲油以及抬刀形成的液压力。可以加工特殊及复杂形状的零件。一是由于加工中无切削力,可以加工低刚度工件及微细加工,如各种小孔、深孔、窄缝零件〔尺寸可以是几微米〕；二是由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上,因此特别适用于复杂外表形状工件的加工,如复杂型腔模具的加工；另外,数控电火花加工可以用简单形状的工具电极加工复杂形状的零件。工艺灵活性大。本身有“正极性加工〞和“负极性加工〞之分；可与其他工艺结合,形成复合加工,如与电解加工结合；可以改革工件结构,多种型腔可整体加工,提升零件的加工精度,降低工人劳动强度；可在淬火后进行,免去了工件热变形的修正问题。便于实现加工过程自动控制。利用数控功能可显著扩大应用范围。如水平加工、锥度加工、多型腔加工,采用简单电极进行三维型面加工,利用旋转主轴进行螺旋面加工。加工外表微观形貌圆滑,工件的棱边、尖角处无毛刺、塌边。〔2〕电火花加工的缺点一般只能加工金属等导电材料。加工速度一般较慢,效率较低。存在电极损耗。电蚀产物在排除过程中与工具电极距离太小时会引起二次放电,形成加工斜度,影响加工精度。最小角部半径有限制。一般电火花加工能得到的最小角部半径等于加工间隙〔通常为0.02〜0.03mm,假设电极有损耗或采用平动加工、摇动加工,那么角部半径还要增大。2〕数控电火花加工的应用加工模具。如冲模、锻模、塑料模、拉伸模、压铸模、挤压模、玻璃模、胶木模、陶土模、粉末冶金烧结模、花纹模等等。航空、宇航等部门中高温合金等难加工材料的加工。例如喷气发动机的涡轮叶片和一些环形件上,大约需要一百万个冷却小孔,其材料为又硬又韧的耐热合金,电火花加工是合适的工艺方法。微细精密加工,通常可用于0.01〜1m说围内的型孔加工,如化纤异型喷丝孔、发动机喷油嘴等。加工各种成形刀具、样板、工具、量具、螺纹等成形零件。120电火花加工的主要工艺指标1〕加工速度加工速度是指在单位时间内,工件被蚀除的体积或重量,也称为加工生产率,一般用体积表示。假设在时间t内,工件被蚀除的体积为V,那么加工速速W为U/=Vt在规定的外表粗糙度、规定的相对电极损耗下的最大加工速度,是衡量电加工机床工艺性能的重要指标。一般情况下,生产厂家给出的加工速度是以最大加工电流,在最正确加工状态下所能到达的最高加工速度。因此,在实际加工时,由于被加工件尺寸与形状的千变万化,加工条件、排屑条件等与理想状态相差甚远,即使在粗加工时,加工速度也往往大大低于机床的最大加工速度指标。影响加工速度的主要因素有脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流、排屑条件、加工面积、电极材料及加工极性等因素。2〕电极损耗在电火花加工中,工具电极损耗直接影响加工精度,特别对于型腔加工,电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。绝对损耗最常用的是体积损耗乂和长度损耗Uh两种方式,他们分别表示在单位时间内,工具电极被蚀除的体积和长度,即u=vtUh=Ht相对损耗是工具电极绝对损耗与工件加工速度的百分比。通常采用长度相对损耗比拟直观,测量也比拟方便。电火花加工中,工具电极的不同部位,其损耗的速度也不相同。一般尖角的损耗比钝角快,角的损耗比棱快,棱的损耗比面快,而端面的损耗比侧面快,端面的侧缘损耗比端面的中心部位快。对工具电极损耗的影响因素有脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流、加工极性、加工面积、冲油或抽油的大小、电极材料、工作液等。3〕外表粗糙度外表粗糙度是指加工外表上的微观几何形状误差。对电加工外表来讲,即加工外表放电痕一一坑穴的聚集。由于坑穴外表会形成一个加工硬化层,而且能存润滑油,其耐磨性比同样粗糙度的机加外表要好,所以加工外表允许比要求的粗糙度大些。而且在相同粗糙度的情况下,电加工外表比机加工外表亮度低。工件的电火花加工外表粗糙度直接影响其使用性能,如耐磨性,配合性质,接触刚度,疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速、高洁、高压条件下工作的模具和零件,其外表粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。影响外表粗糙度的主要因素有脉冲宽度、峰值电流、电极的材料及加工极性等。4〕表层变化电火花加工过程中,在火花放电局部的瞬时高温高压下,煤油中分解的炭颗粒渗入工件表层,又在工作液的快速冷却下,材料的外表层发生了很大变化,可粗略地把它分为熔化凝固层和热影响层,如图26-4所示。另外,还会在熔化层〔白层〕内出现显微裂纹,当脉冲水平很大时,显微裂纹也会扩展到热影响层,而影响零件的耐磨性、耐疲劳性等。图264电火花加工的工件外表层放大图1、熔化凝固层2、热影响层3、未受影响基体层5〕加工精度电火花加工精度主要包括尺寸精度和形状精度。尺寸精度是指电火花加工完成后各部位尺寸值的准确程度,如加工深度的尺寸精度。形状精度是指电火花加工完成部位的形状与加工要求形状的符合情况。影响加工精度的主要因素有脉冲宽度、峰值电流、电压及加工的稳定性等。数控电火花加工的工艺方法数控电火花加工工艺方法的内容较多,主要有单电极直接成形工艺、多电极更换成形工艺、分解电极成形工艺、数控摇动成形工艺、数控多轴联动成形工艺等。选择时要根据工件成形的技术要求、复杂程度、工艺特点、机床类型及脉冲电源的技术规格、性能特点而定。电极材料的选择在电火花加工中,工具电极是一项非常重要的因素,电极材料的性能将影响电极的电火花加工性能〔材料去除率、工具损耗率、工件外表质量等〕,因此,正确选择电极材料对于电火花加工至关重要。电火花加工用工具电极材料应满足高熔点、低热胀系数、良好的导电导热性能和力学性能等根本要求,从而在使用过程中具有较低的损耗率和抵抗变形的水平。现在广泛使用的电极材料主要有以下几种：1〕纯铜：纯铜是目前在电加工领域应用最多的电极材料。具有塑性好、电极成形容易〔可机械加工成形、锻造成形、电铸成形、电火花线切割成形等〕、加工稳定性好、加工表面质量高等优点,但其熔点低〔1083°C〕、热膨胀系数较大等缺点。适合较高精度模具的电火花加工,如加工中、小型型腔,花纹图案,细微部位等。2〕石墨：石墨也是电火花加工中常用材料,其具有价格较廉价、密度小、、良好的机械加工性能和导电性能好、熔点高〔3700°C〕、加工效率高、在大电流的情况下仍能保持电极的低损耗等优点；但在精加工中放电稳定性较差,容易过渡到电弧放电,只能选取损耗较大的加工条件来加工；加工微细面外表粗糙度略差,在加工中容易脱落、掉渣,不能用于镜面加工。适合加工蚀除量较大的型腔,如大型的塑料模具、锻模、压铸模等。另外,其热变形小,特别适合加工精度要求高的深窄缝条。3〕钢：钢电极使用的情况较少,在冲模加工中,可以直接用冲头作电极加工冲模。但与纯铜及石墨电极相比,加工速度、电极消耗率等方面均较差。4〕铜鸨、银鸨合金：用铜鸨〔Cu-W〕及银鸨〔Ag-W〕合金电极加工钢料时,特性与铜电极倾向根本一致,但由于价格很高,所以大多只用于加工硬质合金类耐热性材料。除此之外还用于在电加工机床上修整电极用,此时应用正极性。数控电火花加工电 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 确实定电火花加工的主要电参数为脉冲峰值电流、脉冲宽度和脉冲间隔三大电参数,这三大电参数决定了放电加工的能量,对加工生产率、外表粗糙度、放电间隙、电极损耗、外表变质层、加工稳定性等各方面的工艺效果有重要影响,如表26-1所示。表26-1三大电参数对工艺指标的影响电参指标数加工速度电极损耗外表粗糙度放电间隙综合影响评价脉冲峰值电流ff非常显著f显著f非常显著f非常显著非常显著脉冲宽度ff显著1非常显著f显著f显著显著脉冲间隔f1显著f不是很显著1不是很显著1不是很显著不是很显著数控电火花机床一般都有用于各种加工的成套电参数,并将一组电参数用一个条件号来表示,因此选用电参数时可以直接调用条件号。下面以北京阿奇夏米尔SE系列数控电火花机床为例讲解条件号和工艺留量确实定方法：〔1〕确定第一个加工条件可根据投影面积的大小和工艺组合,由加工参数表26-2、表26-3和表26-4来选择第一个加工条件。查表时要区分工艺要求是低损耗,还是标准,还是高效率的要求分别查表26-2、表26-3和表26-4。表26-2铜打钢一最小损耗参数表条件面平安间放电间加工速损耗侧面底面Ra极电高管脉脉模损伺伺极限值号积隙/mm隙/mm度(%)Ra性容压数冲冲式耗服服损脉伺/c/(mm3/管间宽类基速耗冲服帝min)隙度型准度类间基型隙准10000.005-00322808581010.040.0250.560.7+00269808081030.060.0450.81.0+003711808081040.080.051.21.5+004812808081050.110.0651.51.9+005913807581060.120.071.22.02.6+006101480751006351070.190.153.03.043.8+0071216807510065510810.280.19100.103.925.0+0081317807510065510920.40.25150.055.446.8+0091318807512085211030.580.32220.056.327.9+00101519807012085211140.70.37430.056.88.5+00111620807012084811260.830.47700.059.6812.1+00121621806515084811381.220.60900.0511.214.0+0013162480651501050114121.550.831100.0512.415.5+0014162580581501250115201.650.892050.0513.416.7+0015172680581501350表26-3铜打钢一标准型参数表条件号面积/cm2平安间隙/mm放电间隙/mm加工速度/(mm3/min)损耗(%侧面Ra底面Ra极性电容高压管管数脉冲间隙脉冲宽度模式损耗类型伺服基准伺服速度极限值脉冲间隙伺服基准1210.0450.0401.11.2+00248808081230.0700.0451.31.4+00348808081240.100.0501.61.6+004610808081250.120.0551.91.9+005610807581260.140.0602.02.6+0067118075101270.220.114.02.83.5+00781280751012810.280.16512.00.403.75.8+008111580751055212920.380.2217.00.254.47.4+009131780751265213030.460.2426.00.255.89.8+0010131880701265013140.610.3146.00.257.010.2+0011131880701254813260.720.3677.00.258.212+0012141980651554813381.000.53126.00.1512.215.2+00131422806515545134121.060.544166.00.1513.416.7+00141423805815745135201.5810.84261.00.1515.018.0+00151625805815845表26-4铜打钢一最大去除率型参数表条件面积平安间放电间加工速损耗侧面Ra底面Ra极电高管脉脉模损伺伺极限值号/cm2隙/mm隙/mm度/(mm3/min)(%性容压管数冲间隙冲宽度式耗类型服基准服速度脉冲间隙伺服基准1410.0460.041.01.2+00269808081420.0900.0551.11.4+003711808081430.110.061.21.6+004812808081440.130.0651.72.1+005913807881450.150.072.12.6+00610148075101460.180.082.73.7+007488075101470.230.12210.05.03.24.8+00861180751014810.290.14515.02.53.45.4+00971280751214920.3460.1919.01.84.26.2+00981380751264515030.430.2230.01.04.68.0+0010101580701554515140.610.345.00.96.09.2+0011111680701554515260.710.3576.00.88.012.2+0012111780651554515380.970.457145.00.411.814.2+00131220806515748154121.220.59220.00.413.917.2+00141221805815848155201.60.81310.00.415.019.0+001515238058151048确定最终加工条件根据最终外表粗糙度要求Ra查表26-2、表26-3和表26-4确定最终加工条件。确定中间加工条件全选第一个加工条件至最终加工条件间的全部加工条件。确定每个加工条件的底面留量最后一个加工条件之前的底面留量按所选加工条件的平安间隙M的一半留取,最后一个加工条件按本条件的放电间隙的一半留取。数控电火花加工编程根底不同的数控电火花机床其指令与编程 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有所不同,下面以北京阿齐夏米尔SE系列机床为例讲解其常用指令及其功能。G指令G指令是数控电火花加工编程中最主要的指令,它是设立机床工作方式或控制系统工作方式的一种命令,分为模态指令和非模态指令。北京阿齐夏米尔SE系列机床的G指令如表26-5所示。表26-5SE机床G指令一览表指令功能指令功能G00快速移动,定位指令G30按指定轴向抬刀G01直线插补,加工指令G31按路径方向抬刀G02顺时针圆弧插补指令G32伺服回原点(中心)后再抬刀G03逆时针圆弧插补指令G40取消电极补偿G04暂停指令G41电极左补偿G05X轴镜像G42电极右补偿G06Y轴镜像G53进入子程序坐标系G07Z轴镜像G54选择工件坐标系1G08X—Y轴交换G55选择工件坐标系2G09取消镜像和X—Y轴交换G56选择工件坐标系3G11翻开跳转〔SPIKON〕G57选择工件坐标系4G12关闭跳转〔SKIPOFF〕G58选择工件坐标系5G15返回C轴起始点G59选择工件坐标系6G17XOY平面选择G80移动轴直到接触感知G18XOZ平面选择G81移动到机床的极限G19YOZ平面选择G82移到原点与现位置的一半处G20英制G83读取坐标值H***G21米制G84定义H起始地址G22软极限开关ON未用G85读取坐标值H***并H***+1G23软极限开关OFF未用G86定时加工G26图形旋转翻开〔ONG87退出子程序坐标系G27图形旋转关闭〔OFFG90绝对坐标指令G28尖角圆弧过渡G91增量坐标指令G29尖角直线过渡G92指定坐标原点1〕快速移动、定位指令〔G00〕功能：使工具电极以预先设定的快移速度,从当前位置快速移动到程序段指定的目标点。指令格式：G00〔轴｝〔数据｝;例如：G00X20.0Y50.0;说明：指令中移动轴用X、Y、Z、C指定,其后加数据,表示目标点的坐标值,其值与G9口G91的状态有关。可以移动一个轴,也可以移动几个轴,移动的轨迹为移动的起点到目标点的直线。为了平安地快速移开工具电极,一般在下刀时,先移动X轴和丫轴,再移动Z轴；抬刀时,先移动Z轴,再移动X轴和Y轴。G00指令为模态指令,一般用于使工具电极趋近加工点或进行加工后的快速退刀,以缩短加工辅助时间。2〕直线插补指令〔G01〕功能：使工具电极从当前位置进行直线插补到达指定的目标点上,在移动的过程中进行放电加工。指令格式：G01〔轴｝〔数据｝;例如：G01Z-10.0;说明：G01指令与G00指令的格式要求一样,它们都是模态指令,都是通过运动发生了位置的变化,区别在于一个是进行移动,一个是进行加工。可以在同段中G01指令后面指定多个加工轴,来实现复杂形状的加工。3〕圆弧插补指令〔G02/G03〕功能：使工具电极在指定平面内进行圆弧插补加工。指令格式：｛平面指定｝〔G02/G03｝〔终点坐标｝〔圆心坐标｝;说明：G02为顺时针圆弧插补加工,G03为逆时针圆弧插补加工。G02与G03的判别方法是：沿着垂直于圆弧所在平面的轴,从正方向向负方向观察,假设圆弧走向为顺时针,那么用G02指令；假设圆弧走向为逆时针,那么用G03指令,如图26-5所示。终点坐标是指圆弧的终点坐标,用X、Y、Z坐标表示。圆心坐标是指由圆弧的起点向圆弧的圆心作一个矢量,这个矢量在X轴上的投影为在Y轴上的投影为J,在Z轴上的投影为K,如图26-6所示。注意,圆心坐标带正负号,当这个分矢量的方向与对应轴的正方向一致时,为正,反之,为负；其值与G9口G91指令无关；当I、J、K中有一个为零时,可以省略不写,但不能都省略。圆弧插补指令为模态指令,主要用于圆形平动加工或者多轴轨迹加工。【例26-1】如图26-7所示,要求电极沿圆弧轨迹从A点运动到B点,再运动到C点。绝对坐标编程：G90G17G02X25.0Y30.0I-20.0J0:G03X40.0Y15.0I15.0J0;增量坐标编程：G91G17G02X20.0Y20.0I-20.0J04〕暂停指令〔G04〕功能：执行完该指令的上一段程序之后,暂停一指定的时间,再执行下一个程序段。指令格式：G04X｛数据｝;说明：X后面的数据即为暂停时间,单位为s,最大值为99999.999s。如G04X60.0;表示暂停60秒后接着执行下面的程序。G04为非模态指令,仅在其自身程序段中有效。5〕抬刀方式指令〔G3dG31、G32〕功能：指定加工中工具电极的抬刀方式。指令格式：①G30｛轴向｝;②G3 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 该零件为在一个正方形板上加工一个10mr^10mm深为10mm的方孔,零件材料为45钢,要求底面和侧面的外表质量均为R2.0皿加工时要求电极损耗和加工效率兼顾。型孔较小,精度及质量要求一般。工件的装夹：采用电磁吸盘装夹工件,用千分表找正工件的位置。选择加工方法由于该型孔形状简单,尺寸不大,精度和外表质量要求一般,可采用单电极加工。选择电极材料由任务可知,电极采用纯铜做电极。选择电参数1〕确定第一个加工条件：根据型孔的底面积为1cm2〔10mm^10mm=100m2m和工艺要求为电极损耗与效率兼顾查表26-3得,第一个加工条件号为C128。2〕确定最后一个加工条件：根据侧面和底面的外表粗糙度为Ra2.0叫查表26-3得最后一个加工条件号为C12&3〕确定中间加工条件：全选C128至C125间的条件号,即加工过程为C128—C127—C126—C125。4〕每个条件底面留量确实定：根据最后一个加工条件之前的底面留量按所选加工条件的平安间隙M的一半留取,最后一个加工条件按本条件的放电间隙的一半留取的算法,查表26-3得每个条件号的底面留量,见表26-6。表26-6加工条件与底面留量加工条件C128C127C126C125确定方法取M/2值取放电间隙的一半底面留量/mm0.140.110.070.02756.选择极性：采用正极性加工,即工具电极接脉冲电源的正极,工件接负极。参考程序编制选择工件顶面的中心为工件原点,参考程序见表26-7。表26-7方孔形工件的加工程序主程序程序说明100.NC主程序名G54;建立工件坐标系T84;翻开油泵G9Q绝对坐标编程G30Z+;指定沿Z轴的正方向进行抬刀H970=10.0;把加工深度赋值给H970号存放器H980=1.0;把加工开始位置赋值给H980号存放器G00XOY0;工具电极在XOY平面内快速定位到型孔中心G00Z0+H980工具电极快速下移到开始放电加工的位置M98P1000;调用子程序N1000,加工型孔T85;关闭油泵M02程序结束子程序程序说明N1000;子程序名G00Z+0.5;快速定位到Z值为0.5mm的位置处C128OBT000选用电规准的标准参数条件号C128,无平动G01Z0.14-H970;启动加工,0.14为C128条件号的平安间隙值C127OBT000G01Z+0.11-H970;C126OBT000G01Z+0.07-H970;C125OBT000G01Z+0.0275-H970;M05G00Z0+H980忽略接触感知,Z轴快速回退到开始放电的位置M99子程序调用结束思考题与习题26-1简述数控电火花成型加工的工作原理。26-2简述数控电火花成型加工主要电参数的选择原那么与方法。26-3在工件上加工四个型腔,如图26-8所示,底面和侧面的外表粗糙度要求为Ra1.6m),工件材料为45钢,采用纯铜电极加工,要求加工时损耗、效率兼顾。图26-8