数控电火花加工教程

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。
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
– 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
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
凸、 凹模冲裁间隙(双面)； δ为单边脉冲放电间隙。
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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
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。
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。
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
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；
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
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
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。
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
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
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
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
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，
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，
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。
• 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。