电火花穿孔成形加工2

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第二章
电火花加工
2.5
电火花穿孔成形加工
电火花穿孔成形加工是利用火花放电原理,用工具电极对 工件进行复制加工的工艺方法,其应用范围可归纳为: 冲模(包括凸凹模及卸料板、固定板) 冲模(包括凸凹模及卸料板、固定板) 粉末冶金模 挤压模(型孔) 挤压模(型孔) 型孔零件 小孔 深孔
锻模、压铸模、塑料模、胶木模) 型腔模(锻模、压铸模、塑料模、胶木模)
第二章
电火花加工
间接配合法的特点是: 间接配合法的特点是: (1) 可以自由选择电极材料,电加工性能好。 可以自由选择电极材料,电加工性能好。 (2) 无须另外制作电极。 无须另外制作电极。 (3) 无须修配工作,生产率较高。 无须修配工作,生产率较高。 (4) 电极一定要粘结在冲头的非刃口端。 电极一定要粘结在冲头的非刃口端。 (见图2-19)。 )。
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电火花加工
二、电火花成型加工方法(型腔模电火花加工) 电火花成型加工和穿孔加工相比有下列特点: (1) 电火花成型加工为盲孔加工,工作液循环困难,电蚀 产物排除条件差。 (2) 型腔多由球面、锥面、曲面组成,且在一个型腔内常 有各种圆角、凸台或凹槽,有深有浅,还有各种形状的曲面 相接,轮廓形状不同,结构复杂。这就使得加工中电极的长 度和型面损耗不一,故损耗规律复杂,且电极的损耗不可能 由进给实现补偿,因此型腔加工的电极损耗较难进行补偿。 (3) 材料去除量大,表面粗糙度要求严格。 (4) 加工面积变化大,要求电规准的调节范围相应也大。
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电火花加工
图2-17 凹模的电火花加工
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电火花加工
(一)分析图纸,选择加工工艺方法 1.直接配合法 (1)概念 直接法适合于加工冲模,是指将凸模长度适当增加, 先 将凸模长度适当增加, 将凸模长度适当增加 作为电极加工凹模, 作为电极加工凹模,然后将端部损耗的部分去除直接成为凸 模 (具体过程如图2-18所示)。直接法加工的凹模与凸模的配 合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。 (2)间隙控制方法 ①当冲模要求的配合间隙δp小于加工间隙δj时(δp<δj): 可用聚 氯乙烯清漆将冲头刃口部分保护起来,然后用化学浸蚀的方 法,按δj –δp的数值将电极均匀浸蚀缩小。
主主主 主主主 主主主
预工电电 预预 (凹凹)
预工电电 预预 (凹凹)
凸凹 (另另) 预预 (凹凹)
(a) 预预加
(b) 预预预
(c) 配另凸凹
图2-20修配冲头法
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电火花加工
4.二次电极法 利用“一次电极”制造“二次电极”来加工凹模和凸模的工艺方 法。
D (1)一次电极为凸型 一次电极
D + 2δ j
×—不宜采用; △—可以采用;○—适采用
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电火花加工
(二)电极的准备 1.电极材料的准备 电极材料必须是导电材料,并要求加工过程中损耗要小、 稳定、速度高、机械加工性能好、来源丰富、价格便宜。 常用电极材料:紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜、铜钨合金 等。 2.电极设计 正确设计电极,首先要了解机床的特性与脉冲电源各规准的 加工工艺指标,然后再根据工件型孔的尺寸精度、几何形状 精度、表面粗糙度等,决定电极的结构形式、轮廓尺寸及长 度。
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电火花加工
凸凹凸凸
主主主 凸凹 (冲主) 预工电电 (紫紫) 预预 (凹凹)
主主主
主主主
凸凹 (冲主) 预预 (凹凹) 预预 (凹凹)
凸凹凸凸
切切在百 (紫紫电电)
(a) 预预加
(b) 预预预
(c) 切切切切在百
图2-19 间接配合法
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电火花加工
3.修配冲头(即凸模)法 修配冲头(即凸模) 修配冲头法是指在模具电火花加工中,凸模与加工凹模 修配冲头法是指在模具电火花加工中, 用的电极分开制造(凸模不加工到最后尺寸) 用的电极分开制造(凸模不加工到最后尺寸),首先根据凹 模尺寸设计电极,然后制造冲头,进行凹模加工, 模尺寸设计电极,然后制造冲头,进行凹模加工,再根据间 隙要求来修配凸模。 隙要求来修配凸模。图2-20为修配冲头法加工凹模的过程。 20为修配冲头法加工凹模的过程。 为修配冲头法加工凹模的过程
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电火花加工
当冲模要求的配合间隙δ 大于加工间隙δ ② 当冲模要求的配合间隙 p大于加工间隙 j时(δp>δj ): : 同样将冲头刃口部分保护起来,然后按δ 同样将冲头刃口部分保护起来 , 然后按 p–δj 的数值将电 极进行镀铜或镀锌。 极进行镀铜或镀锌。 这样即可达到所要求的配合间隙。 这样即可达到所要求的配合间隙。 (3)特点 ) 直接法的优点是: 直接法的优点是: (1) 可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。 可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。 (2) 无须另外制作电极。 无须另外制作电极。 (3) 无须修配工作,生产率较高。 无须修配工作,生产率较高。
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电火花加工
电极准备
材材材材 尺尺尺尺 预预另机
电极装夹
通用钻工 专用钻工
校正定位
分析图纸选 择加工方法
工件准备
材材材材 去切为为 热热理 切除除磁
工件装夹
垂直为 平平为 相相用入
检 验
通用用用 专用钻工
加工参数选择 电参数 非电参数 加 工
预预加的 预预精为 电电切切 预预粗表为
脉冲脉为 脉冲的脉 峰为电峰 预预电用 预预电磁
反拷
D − 2δ 'j
δp = δ j - δ + δ
' j
'' j

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电火花加工
不同配合间隙冲模加工方法的选择: 不同配合间隙冲模加工方法的选择: 冲模配合间隙 0~0.005mm 0.005~0.015mm 0.015~0.10mm 0.10~0.20mm >0.20mm 直接配合 间接配合 修配冲头 二次电极 × × ○ △ △ × × ○ △ △ × △ △ △ ○ ○ ○ △ △ ×
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电火花加工
电极结构形式有三种: 电极结构形式有三种: 1)整体式——最常用的结构形式; )整体式 最常用的结构形式 最常用的结构形式; 2) 镶拼式 在机械加工有困难时采用 , 如一些冲模电极 , ) 镶拼式——在机械加工有困难时采用 如一些冲模电极, 在机械加工有困难时采用, 在磨削时不能深入到底部,做到“清根清角” 在磨削时不能深入到底部,做到“清根清角”,采用几块分 开制造后镶拼的方法,易得到“清角” 开制造后镶拼的方法,易得到“清角”。 3) 组合式 将多个电极组合在一起 , 用于一次加工多孔落 ) 组合式——将多个电极组合在一起 将多个电极组合在一起, 料模、 模上的若干个型孔。 料模、级进模和在同一凹模上的若干个型孔。 3.电极的制造 电极的制造 冲模的电极制造一般采用普通机械加工,然后成型磨削。 冲模的电极制造一般采用普通机械加工,然后成型磨削。 不 易磨加工的材料,可在机加工后由钳工精修; 易磨加工的材料,可在机加工后由钳工精修;直接用电火花 线切割加工电极也得到广泛应用。 线切割加工电极也得到广泛应用。
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电火花加工
本节以加工冲裁模具的凹模为例说明电火花穿 孔加工的方法。 孔加工的方法。 凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证,因此, 凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证,因此, 对工具电极的精度和表面粗糙度都应有一定的要 如凹模的尺寸为L 求。如凹模的尺寸为L2,工具电极相应的尺寸为 17所示 所示) 单边火花间隙值为S L1(如图 2-17所示), 单边火花间隙值为SL, 则
穿孔加工 电火花穿孔 成形加工 型腔加工
型腔零件
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电火花加工
电火花加工一般按图2-16所示步骤进行。 由图2-16可以看出,电火花加工主要由三部分组成: 电火花加工的准备工作、电火花加工 电火花加工检验 电火花加工的准备工作 电火花加工、电火花加工检验 电火花加工 工作。其中电火花加工可以加工通孔和盲孔,前者习惯 工作 称为电火花穿孔加工,后者习惯上称为电火花成形加工。 它们不仅是名称不同,而且加工工艺方法有着较大的区 别,本章将分别加以介绍。电火花加工的准备工作有电 极准备、电极装夹、工件准备、工件装夹、电极工件的 校正定位等。
L2=L1+2SL
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电火花加工
其中,火花间隙值S 其中,火花间隙值SL主要取决于脉冲参数与机 床的精度。只要加工规准选择恰当,加工稳定, 床的精度。只要加工规准选择恰当,加工稳定, 火花间隙值S 的波动范围会很小。因此, 火花间隙值SL的波动范围会很小。因此,只要工 具电极的尺寸精确, 具电极的尺寸精确,用它加工出的凹模的尺寸也 是比较精确的。 是比较精确的。 用电火花穿孔加工凹模有较多的工艺方法,在 用电火花穿孔加工凹模有较多的工艺方法, 实际中应根据加工对象、 实际中应根据加工对象、技术要求等因素灵活地 选择。穿孔加工的具体方法简介如下。 具体方法简介如下 选择。穿孔加工的具体方法简介如下。
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电火花加工
直接配合法的缺点是: 直接配合法的缺点是: (1) 电极材料不能自由选择,工具电极和工件 电极材料不能自由选择, 都是磁性材料,易产生磁性, 都是磁性材料,易产生磁性,电蚀下来的金属屑 可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳 定的二次放电,使加工过程很不稳定, 定的二次放电,使加工过程很不稳定,故电火花 加工性能较差。 加工性能较差。 (2) 电极和冲头连在一起,尺寸较长,磨削时 电极和冲头连在一起,尺寸较长, 较困难。 较困难。
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电火花加工
(一)工艺方法选择 根据电火花成型加工特点,在实际中通常采用如下方法: 1. 单电极平动加工法(如图2-22所示) 单电极平动加工法是指采用同一个工具电极完成模具型 腔的粗、中及精加工。 对普通的电火花机床,在加工过程中先用无损耗或低损 耗电规准进行粗加工,然后采用平动头使工具电极做圆周平 移运动,按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准,进行侧面 平动修整加工。在加工过程中,借助平动头逐渐加大工具电 极的偏心量,可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的 差值,这样就可完成整个型腔的加工。
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电火花加工
(三)工件的准备 1.加工预孔 加工预孔 2.热处理 热处理 3.磨光、除锈、去磁 磨光、除锈、 磨光 (四)规准的选择与转换
冲模加工中,常选择粗、 冲模加工中,常选择粗、中、精三种规准。 精三种规准。 粗规准:脉冲宽度( ~ 粗规准:脉冲宽度(50~500µs) 中规准:脉冲宽度( ~ 中规准:脉冲宽度(10~100µs) 精规准:脉冲宽度( ~ 精规准:脉冲宽度(2~6µs)
这样就达到的凹模 和凸模配合间隙为:
√ D + 2δ 'j
D + 2δ 'j − 2δ 'j'
反拷
δp = δ j - δ + δ
' j
'' j

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(2)一次电极为凹型
D 一次电极
D − 2δ j
这样就达到的凹模和 凸模配合间隙为: 凸模配合间隙为: √
D − 2δ 'j + 2δ 'j'
冲冲冲冲 冲冲用冲 冲预液为 预预加为 平平为
冲冲用冲冲冲 进进冲冲 规标规更 平平为冲冲
图2-16 电火花加工的步骤
第ห้องสมุดไป่ตู้章
电火花加工
一、冲模的电火花加工 冲模加工是电火花穿孔加工的典型应用,粉末冶金模、 拉丝模及其它型孔加工与此类似。 冲模电火花加工工艺优点: (1)可以在淬火后进行加工,避免了热处理变形的影响; (2)冲模的配合间隙均匀,刃口耐磨,提高了模具质量; (3)可加工机械加工难以加工的材料,扩大了模具材料的 选择范围; (4)对复杂的凹模可以不用镶拼结构,一般都可采用整体 式,从而简化了模具结构。
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电火花加工
凸凹凸凸 主主主 主主主 主主主
预工电电 (冲主) 预预 (凹凹)
预工电电 (冲主) 预预 (凹凹)
预工电电 (冲主) 预预 (凹凹)
凸凹凸凸
切切在百
(a) 预预加
(b) 预预预
(c) 切切切切在百
图2-18 直接配合法
第二章
电火花加工
2. 间接配合法 间接配合法也适用于加工冲模, 是指将电 间接配合法也适用于加工冲模 , 是指 将电 火花加工性能良好的电极材料与冲头材料粘结 在一起,共同用线切割或磨削成型, 在一起 , 共同用线切割或磨削成型 , 然后用电 火花性能好的一端作为加工端,将工件反置固 火花性能好的一端作为加工端 , 反打正用”的方法实行加工。 定 , 用 “ 反打正用 ” 的方法实行加工 。 这种方 法不仅可以充分发挥加工端材料好的电火花加 工工艺性能, 工工艺性能 , 还可以达到与直接法相同的加工 效果( 效果(如图2-19所示)。 19所示) 所示
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