模具的特种加工.ppt

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1、第5章模具的特种加工5.1电火花成形加工5.2电火花切割加工5.3电化学及化学加工5.4超声加工5.1电火花成形加工电火花加工是特种成形工艺方法的一种，它不同于传统的切削加工，虽然也属于材料去除成形工艺，但它是直接利用电能、热能对工件实施成形加工的，尤其是对那些具有特殊性能（硬度高、强度高、脆性大、韧性好、熔点高）的金属材料和结构复杂、工艺特殊的工件实现成形加工特别有效。在模具的制造过程中，对于一些形状复杂的型腔型孔和型槽往往都采用电火花加工。电火花加工发展到今天，其技术在模具制造领域的应用已经非常成熟，成为主要的加工方法之一。电火花加工分为电火花成形加工和电火花线切割加工，本节主要介绍电火花

2、成形加工下一页返回5.1电火花成形加工5.1.1电火花加工的基本原理1.电火花加工的基本原理电火花成形加工（简称电火花加工）的基本原理是通过电极与工件之间脉冲放电时的电腐蚀现象，有控制地去除材料达到成形工件的目的，图5－1所示是电火花加工的基本原理。工具电极(和工件)保持适当间隙，并相对置于绝缘的工作液4（如煤油）中，并分别与直流电源E的负极、阳极相连接。脉冲发生器1由限流电阻R和电容器C构成。它的作用时利电容器C充电和放电，把电源E的直流点转变为脉冲电流。当接上电源E后，通过限流电阻R使电容器C充电，于是，电容器两端的电压由零迅速上升，电极与工件之间的电压也随之升高，当电压升高到等于电极与工

3、件之间的放电间隙的击穿电压时，间隙介质被击穿，形成放电通道而产生火花放电，电容器将所储存的能量瞬间（在电极与工件之间）释放出来，形成脉冲电流。上一页下一页返回5.1电火花成形加工由于放电时间极短，放电区域集中，因此能量很大，放电区的电流密度很大，温度很高，可达（10000℃左右），引起工件和工具电极表面的金属材料局部熔化或部分汽化。熔化或汽化了的金属在爆炸力的作用下被抛入工作液冷却为球状小颗粒，并被工作液立即冲离工作区，使工件表面腐蚀出一个微小凹坑，如图5－2所示。电火花加工是一次次火花放电蚀除金属的过程。每次放电产生一个微小凹坑，多次放电便产生无数小坑，就形成一个面（曲面或平面）如图5－3所

4、示。电极在机床控制下，不断下降（相当于切削加工的进给运动），金属表面也就不断被蚀除，于是，电极的轮廓形状便可复制在工件上，达到加工的目的。电极是以一定的尺寸关系或者公差关系，严格按照工件的表面形状加工出来的。也可以说，工件的表面形状是由电极复制出来的，只是表面的凹凸方向恰好相反而已。上一页下一页返回5.1电火花成形加工2.电火花加工的主要特点在电火花加工中工具电极相当于切削加工中的”刀具“，但它与工件不直接接触，也没有宏观的机械力作用，蚀除材料的方式也不是靠机械能做功。所以，电火花加工有如下优点。①以柔克刚。由于电火花加工是一种腐蚀作用，对电极与工件材料的相对硬度上没有必须的要求，工具电极的材

5、料硬度可以比工件材料的硬度低。所以，电火花加工适合加工切削方法难以加工甚至无法加工的特殊材料，如淬火钢、硬质合金、耐热合金以及各种超硬材料。②工件不变形。由于电火花加工没有机械力作用，工件加工完后不会产生变形，所以，它适合加工小孔、深孔、窄槽等，这样就不会因为工具和工件的刚性太差而无法加工。对于各种型腔、型孔、立体型面和形状复杂的工件，均可采用成形电极一次成形。上一页下一页返回5.1电火花成形加工（3）易于实现控制和加工自动化。其存在的不足如下。①工具电极的制造有一定难度。②电火花加工效率较低。③电火花加工只适用于导电材料的工件。3.电火花成形加工的设备（1）电火花成形加工机床电火花成形加工的

6、设备通常指电火花成形机床，也称为电火花成形机。它主要由机械部分（包括床身、立柱、纵横工作台、主轴头等）、脉冲电源（内有脉冲电源、电极自动跟踪系统、操作系统）工作液循环处理系统等组成，如图5－4所示。上一页下一页返回5.1电火花成形加工其中电源箱中的脉冲电源连续产生火花放电的能源，它对加工速度、表面粗糙度、工具电极损耗等都有很大影响。电极自动跟踪系统用来保证电极与工件间的放电间隙，同时检测电极间电压或电流的变化，并通过液压伺服机构使主轴头按要求上下调节。操作部分是操作控制面板上各种按钮、按键，以实现电火花加工的自动化控制和CNC控制。工作液循环处理系统是用来净化加工环境和工作液本身的循环过滤装置

7、，包括工作液箱、工作液槽和液压油箱等。工作液的循环是在一定压力下的强迫循环，在循环过程中要带走电火花加工的电蚀产物（即前述的球状小颗粒）和加工热量，以达到净化加工环境的目的。上一页下一页返回5.1电火花成形加工机械部分的床身起支撑作用，纵横工作台可以带着工件在水平面内沿X、Y方向移动。主轴头上装有主轴，可以在竖直（Z方向）方向移动，并使主轴与工作台保持垂直关系。X、Y、Z这3个方向互为垂直关系，是