数控电火花加工教程

直接配合法是用加长的钢凸模作电极加 工凹模的型孔， 加工后将凸模上损耗的部 分去除。 凸、 凹模的冲裁间隙靠控制脉冲 放电间隙来保证。
2. 修配凸模法
凸模和工具电极分别制造， 在凸模上留有一 定的修配余量， 钳工按电火花加工好的凹模 型孔修配凸模， 达到所要求的凸、 凹模冲裁 间隙。
3. 配作电极法
使操作简化， 将电极适当
加长， 并将增长部分的横
截面尺寸均匀减小， 作成
阶梯状， 称为阶梯电极，
如图7所示。 阶梯部分的
长 厚
度 度
L的1一1.5般倍取左为右凹；模
加工 阶梯
部分的均 0.1～0.15
匀缩小 mm。
量对h阶1
= 梯
部分不便切削加工的电极，
常用化学浸蚀的方法将断
面尺寸均匀缩小。
L1
h1
凸、 凹模冲裁间隙(双面)； δ为单边脉冲放电间隙。
2) 电极的长度尺寸
电极的长度取决于凹模的结构形式、 型 孔的复杂程度、 加工深度、 电极材料、 电极使用次数、 装夹形式及电极制造工 艺等一系列因素， 可按图6进行计算：
L=Kt+h+l+(0.4～0.8)(n-1)Kt 式中，t——凹模的有效厚度（电火花的加工
2. 电极尺寸的确定
1) 电极的水平尺寸
电极在垂直于机床主轴轴线方向上的尺寸 称为电极的水平尺寸， 如图8所示。
加工过程中电极的平动量大小可调整， 为使计算过程简化， 常采用以下公式进 行：
a=A±Kb
b=δ+ Hmax-hmax
式中a——电极水平方向尺寸 A——型腔图样尺寸 K——与型腔尺寸有关的系数（直径方向K=2，半径方向K=1） b——电极单边缩放量（包括平动头的偏心量，一般取0.5-0.9） Sl——电火花加工时单面加工间隙 Hmax——前一规准的表面微观不平度 hmax——本贵准加工时表面微观不平度
图7 阶梯电极
电火花型腔加工
• 电火花加工型腔的工艺方法 1. 单电极平动法
单电极平动法使用机床的平动头附件， 用 一个电极完成型腔的加工。
加工时先采用低损耗(电极 相对损耗小于1%)、 高生 产率的电规准对型腔进行 粗加工，
然后启动平动头带动工具 电极作平面圆周运动， 同 时按照粗、 中、 精的加 工顺序逐级转换电规准，
• 表1 穿孔加工常用电极材 料的性能
2. 电极结构
电极的结构形式应根据其外形尺寸的大 小与复杂程度、 电极的结构工艺性等因 素综合考虑。
1) 整体式电极
整体式电极是用一块整体材料加工而成的。 对于横截面积及重量较大的电极， 可在 电极上开孔以减轻电极重量， 但孔不能 开通， 孔口朝上， 如图2所示。
1 r1
r2 R
2
R
2
1
r2 R2
C
c
B b a A
1—型孔轮廓； 2—电极横截面
图5 按型孔尺寸计算电极横截面尺寸
a=A-2δ， b=B+2δ， c=C r1=R1+δ， r2=R2-δ
当按凸模的尺寸确定电极的横截面尺寸 时， 则随凸、 凹模冲裁间隙Z(双面)的不同， 分为三种情况：
– 冲裁间隙Z等于脉冲放电间隙(Z=2δ)时， 电极 与凸模横截面尺寸完全相同；
并相应加大电极作平面圆 周运动的回转半径， 将型
腔加工到所要求的尺寸精 度及表面粗糙度。
平动头的运动轨迹
2. 多电极更换法
多电极更换加工法是用多个电极， 依次更 换， 加工同一个型腔。 每个电极都要对 型腔的整个表面进行加工， 但电规准各不 相同， 所以在设计电极时， 必须根据各 电极所用电规准的放电间隙来确定各电极 的尺寸。
式中h——电极垂直方向总高度，mm。
h1——电极垂直方向的有效尺寸，mm
h2——考虑加工结束时，避免电极固定板和模 板相撞，和使同一电极能多次使用等因素而增 加的高度，一般5-20mm
H1——型腔垂直方向的尺寸（型腔深度）， mm；
C1——粗规准加工时电极端面相对磨损率， 其值小于1%；
C2 ——中精规准加工时电极端面相对损耗率，其
深度），mm； h——当凹模下部挖空时，电极需加长的长度，
mm； l——为夹持电极而增加的长度，约为10-
20mm n——电极的使用次数； K——与电极材料耗损、型孔复杂程度等因素
有关的系数，经验数据。
l
h
h
t
Kt
(0.4～0.8)(n－1)Kt
图6 电极长度计算
•
在生产中， 为了
减少脉冲参数的转换次数，
根据模具尺寸要求设计并制造一次凹形电极,用一次 电极加工出凸模(见图1(a))→用一次电极加工出凸 形二次电极(见图1(b))→用凸形二次电极加工出凹 模(见图1(c))→凸、 凹模配合， 保证冲裁间隙(见 图1(d))。 图中δ1、 δ2、 δ3分别为加工凸模、 二次 电极和凹模时的放电间隙。
2
值一般为20%-25%；
S——中精规准加工时端面总进给量，一般为0.40.5mm；
δ——最后一档精规准加工时端面的放电间隙，一 般为0.02-0.03mm，可忽略不计。
1 2
3 1—电极固定板2；—电极；3—工件
图9 电极的垂直尺寸
h1
h2
h
• 总结
电火花穿孔加工的工艺方法 电火花加工型腔的工艺方法
3. 分解电极法
分解电极法是根据型腔的几何结构形状， 把电极分解成主型腔电极和副型腔电极 分别制造。 先用主型腔电极加工出型腔 的主要部分， 再用副型腔电极加工型腔 的尖角、 窄缝等部位。
5.4.2 电极的设计 1. 电极材料和结构的选择
目前， 在型腔加工中应用最多的电极材 料是石墨和紫铜， 其性能如表1所示。
C
R1
r1
a2
A2
2
b
c
1
r2
R2
a1 A1 1—电极；2—型腔轮廓
• 图8 电极水平截面尺寸缩放 示意
2) 电极的垂直尺寸
电极在平行于机床主轴轴线方向上的尺寸 称为电极的垂直尺寸， 如图9所示。 在垂 直方向上电极的有效工作尺寸可按下式计 算：
h=h1+h2 h1=H1+C1H1+C2S-δ
d
3 d
3
1
1
4
δ1
δ 2
2 4
δ3
Z/2
1—一次凹形电极；2—凸模；3—凸形二次电极；4—凹模
用二次电极法加工， 操作过程较为复杂， 实际生 产中一般不常采用。 此法加工冲模的冲裁间隙为
Z=2(δ1-δ2+δ3)
• 电极材料
根据放电加工原理， 可以说任何导电材料都 可以用来制作工具电极。 但在生产中应选择 放电损耗小、 放电过程稳定、 生产效率高、 机械加工性能良好、 来源丰富、 价格低廉的 材料作电极材料。 常用的电极材料有钢、 铸 铁、 石墨、 黄铜、 紫铜、 铜钨合金和银钨 合金等， 其电加工和机械加工的性能如表1所 示。
工具电极和凸模分别制造， 但电极的断 面尺寸根据凸、 凹模冲裁间隙的要求， 以及所选电规准的放电间隙进行配作， 使电火花加工后的凹模与凸模配合后能 获得所要求的冲裁间隙。
4. 二次电极法
二次电极法加工是利用一次电极制造出二次 电极， 再分别以一次和二次电极加工出凹模 和凸模， 并保证凸、 凹模间的冲裁间隙。
回顾
• 一、D7135电火花成型机的主要规格及技 术参数
• 二、 电火花成型机床的结构 • 三、脉冲电源 • 四、电火花成型机床的自动进给调节系统 • 五、 工作液循环过滤系统
目标
• 电火花穿孔加工的工艺方法 • 电火花加工型腔的工艺方法
电火花穿孔加工
• 电火花穿孔加工的工艺方法 1. 直接配合法
减轻孔 固定用螺孔
图2 整体式电极
2) 组合式电极固定板电极当同一凹模上有多个型孔
时， 在某些情况下可以把
多个电极组合在一起， 如
图3所示， 一次穿孔可完成
各型孔的加工。
图3 组合式电极
3) 镶拼式电极
有些电极采用整体结构 时造成机械加工困难， 因此常将电极分成几 块， 分别加工后再镶 拼成为整体， 如图4所 示。
电极拼块
定位销 固定螺钉
图4 镶拼式电极
• 电极的尺寸
1) 电极的横截面尺寸
垂直于电极进给方向的电极截面尺寸称为电极 的横截面尺寸。 穿孔加工所获得的凹模型孔要 比电极的横截面轮廓均匀扩大一个放电间隙。 当按型孔尺寸确定电极的横截面尺寸时， 电极 的轮廓应比型孔轮廓均匀缩小一个放电间隙， 如图5所示。 与型孔尺寸相对应的电极尺寸为
– 冲裁间隙Z大于脉冲放电间隙(Z＞2δ)时， 电极 横截面应以凸模横截面均匀增大， 但形状相似；
– 冲裁间隙Z小于脉冲放电间隙(Z＜2δ)时， 电 极横截面尺寸应以凸模横截面均匀缩小， 但形 状相似。
• 电极沿横截面轮廓均匀增大或缩小的数值
为
a1
=
1 2
Z
−
2δ
式中， a1为电极沿横截面轮廓的均匀增大或缩小量； Z为