电极设计基础知识

第一章电极设计部分

自放电加工在工业生产中应用以来﹐首先获得大量使用的就是模具制造行业。近来﹐随着模具要求的提高﹐模具材料愈来愈多地使用超硬合金﹐放电加工得到了更为广泛的应用。其中﹐放电加工又分为雕形放电加工及线切割放电加工。本书主要介绍雕形放电加工的有关内容。

第一节放电加工原理及其工艺特点及规律

放电加工是基于电火花腐蚀原理而工作的。如图所示﹐电源提供的电流通过R给电容C充电。随着由充电的进行,电容上的电压逐渐升高至一固定的电压﹐我们称该电压其为空载电压。同时﹐伺服马达驱动着电极逐渐接近工件﹐电极与工件的电压将R

使电介液电离击穿而”在二极面”相对最靠近点电极C 形成火花放电﹐并在火花通道上瞬时产生大量d 电源热能﹐使金属局部熔化﹐甚至气化蒸发﹐而将上的电压C工件蚀除下来。在放电后﹐随着电容工件的降低﹐电介质的绝缘性又会恢复﹐从而阻断电流。电火花加

工时﹐电极与工件间通过放电而使二者都被蚀除﹐蚀除的幅射。在加工中电磁波)碳渣)和气相的﹐并且伴有声波(物有固相

(

电压另﹐工具电极的蚀除我们称为电极消耗。V 特别外﹐放电后电极表面往往覆有涂层(时间t

﹐工件的被加工面则会)在消耗小的时候电流A

产生与原材料性能不同的变质层﹐对后t

时间加工有一定影响。

电火花放电电压与电流的波形如上图所示﹐其放电电压一般在25~45伏之间﹐其大小与电极与工件材料的性质﹑工作液﹑脉冲电流等因素均有关系。

正常放电过程一般认为是”充电------介质电离------放电-----放电结束-----介质绝缘恢复”的重复过程。

放电时通常具有表1-1所示的几种间隙状态﹕

>U>U>U 一般:U4

231<表1-1>

放电加工的产物可分为固相﹑气相和辐射波三部分。它们的产生与放电的强弱有很大的关系。

固相电加工产物的形状﹐产生场合以及对加工的影响见表1-2﹕

气相产物主要为CO﹑CO﹐其中有一部分是有毒气体。 <表1-2>2放电加工的工艺特点﹕

放电加工时﹐工件材料的去除不是靠刀具的机械刀﹐加工时无机械切削力的作用﹐因此就没有因为切削力而产生的一系列设备﹑工艺问题。也不会产生由于切削刀而引起的弹性变形。有利于加工薄壁结构﹑蜂窝结构﹑小孔﹑窄槽和微细的型孔和型腔。

放电加工的电流密度很高﹐产生的高温足以熔化和气化任何导电材料。即使象硬质合金﹑热处理后的钢材及合金等﹐都能加工。

虽然放电加工具有很多优点﹐但也有它的缺点﹕

1.加工需要电极﹐电极的加工占整个加工过程不小的比例。 2加工表面有变质层﹐对后加工及使用均有不利的影响。

3.加工效率偏低。

4.加工精度相对较低。

5.加工工件必须是导电材料。

第二節电极间隙及其几何形状与摇摆的关系

从上节放电加工原理中我们知道﹐由于放电时工件与电极之间

是通电介质的击穿来进行加工的﹐在空间上有一段距离﹐再加上放

电时电火花也有一定的作用范围。两者综合后的结果是工件加工后的尺寸要比电极的尺寸大一些﹐我们将这大一些的尺寸称为放电间隙。为了保证加工后工件的尺寸﹐我们在电极设计时要特别考虑放电对

截面间隙的影响。下面我们要讨论一下﹕(注﹕在这里﹐我们主要讨论2D电极的加工﹐3D电极的设计另有章节专门加工说明)。

一﹑基本几何形状

基本几何基状可分为方形﹑圆形﹑球形﹑倒角﹑倒圆﹑断差﹑斜

面等。

a.方形﹕

d`

B

B 1

工件 L1L

电极

如图所示﹕电极的截面尺寸可分别计算如下﹕

B =B-2*d'1' L=L-2*d1﹕放电间隙'﹕工件

图面宽度尺寸﹕电极宽度 B B d1 L﹕工件图面长度尺寸 L﹕电极长度1在计算截面尺寸时﹐只要每边均减去一个放电间隙即可﹐这里是

全封闭的摇摆方式﹐方形电极在精修时可直接作方形跑位加工即可

﹕为精修放电间隙”d设

d=d'-d”1则精修时可使用如下程序进行跑位加工。

(1).先在x+d y+d处加工. 11 (2).再在x+d y-d处加工. 11 (3).再在x-d y+d处加工. 11

(4).最后在x-d y+d处加工.

11在具有摇摆功能的放电加工机来说﹐则可以使用对应的方形摇

摆功能。如Sodisk机台﹐可设定为 LN001 STEP d1 。

b.圆形﹕

工件

电极D1 D

如图所示电极的截面尺寸可计算如下﹕

' D=D-2*d1' d﹕放电间隙D﹕电极直径 D﹕工件图面直径1摇摆方式﹕使电极作圆轨迹加工。﹑可使用圆形轨迹指令G02G03(1). 使用相应机台的圆形摇摆模式。(2).

c.球形﹕电极

d'SR

SR1．

如图所示﹕电极的截面尺寸可计算如下﹕

SR=SR-d'1SR﹕电极尺寸 SR﹕工件图面尺寸 d'﹕放电间隙1摇摆方式﹕

(1).对于有球形摇摆的机台来说﹐可使用该功能。

(2).使用圆形加工方式(G02 G03)。

(3).使用圆形摇摆方式。

无论在使用圆形摇摆方式还是圆形加工方式均会造成加工后球

面的底部有一小平面。

2SR

为精加工时的间隙设d”

+d”则 SR'=SR1 SR'S )*2

” S=(d'-d SR﹕电极球半径 SR'﹕加工后实际球半径1) (电极设计间隙﹕底部平面直径 d'﹕粗加工放电间隙

S ﹕精加工实际间隙 d”如果工件底部不充许有平面﹐则需要再设计一精加工电极﹐其尺

进行设计﹐则可以解决此问题。寸按﹕SR=SR-d”1倒角﹕ d.

B 1

工件A1A

δB 电极C1 C

如图所示﹐计算如下﹕ /2)*d=A-(1-tg Aδ'1δ

=B-(1-tg(90- B)/2)*d'1 C'=C-2*d1．

摇摆方式﹕1.采用方形摇摆。

2.采用方形跑位。