特种加工实验指导书样本

精密与特种加工技术综合实验指引书

一、实验目

1、理解数控电火花线切割、电火花成型加工机床工作原理、工艺特点及应用范畴。

2、理解数控电火花线切割、电火花成型加工机床基本构成及各某些作用。

3、理解放电加工中重要影响因素。

4、掌握数控电火花线切割、电火花成型加工工艺及操作办法，并能编制普通零件数控程序。

二、实验仪器

DK7740、DK7750数控电火花线切割，D540电火花成型加工机床

三、实验原理

（一）电火花加工简介

电火花加工也叫放电加工，是运用电能和热能进行加工，靠工具电极和工件电极之间脉冲性火花放电，在工件电极表面产生局部瞬间高温，来蚀除多余金属工艺办法。

1940年先后，苏联科学家拉扎连柯夫妇发现，电器开关通断电时产生火花，导致烧毛甚至损毁现象。之后通过一系列研究，苏联在上世纪50年代末发展出运用电火花来进行加工新工艺。

当前，电火花加工重要涉及电火花线切割加工和电火花成型加工两大类，多采用数控技术，重要用来加工硬质合金、淬火钢等难以加工材料，以及复杂表面和有特殊规定零件。

（二）电火花线切割加工

电火花线切割工作原理是运用移动细金属丝（铜丝或钼丝）作为工具电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。

1、电火花线切割加工原理

电火花线切割加工基本原理如图1所示，被切割工件作为工件电极，电极丝

作为工具电极。电极丝接脉冲电源负极，当来一种电脉冲时，在电极丝和工件之间就也许产生一次火花放电，在放电通道中瞬时可达到5000℃以上高温使工件局部金属熔化，甚至少量汽化，高温也使电极和工件之间工作液某些产生汽化，并且有爆炸特性。靠这种热膨胀和局部微爆炸，抛出熔化和汽化了金属材料而实现对工件材料进行电蚀切割加工。

2、电火花线切割机分类

依照电极丝移动速度即走丝速度，电火花线切割即普通分为两大类：走丝速度低于0.2m/s低速走丝电火花线切割机，也叫慢走丝；走丝速度为8~10m/s高速走丝电火花线切割机，也叫快走丝。国内电火花线切割机床大多是快走丝，其价格低，采用工具电极钼丝可以往复使用，但加工精度低，穿丝困难；慢走丝加工精度高，穿丝容易，但价格较高，并且所用加工电极黄铜丝都是一次性使用，导致加工成本远高于快走丝。

表 1 电火花线切割机工艺参数

工艺指标机型工具电极

走丝速度

m∕s

加工精度

／μm

表面粗糙度

（Ra）∕μm

最大加工速度

㎜2∕min

低速走丝黄铜丝，一

次性使用

≤0.2 0.2 0.1 300

高速走丝钼丝，可以

往复使用

8～10 1.5 2.5 120 图1 电火花线切割加工原理

3、DK7750高速走丝线切割机床构成某些

高速走丝电火花线切割机DK7750机床型号及重要技术参数含义如下：

高速走丝线切割机重要由机床、脉冲电源、控制系统三大某些和工作液循环系统构成如图2所示。

（1）机床本体

机床本体由床身、走（运）丝装置、工作台和丝架等构成。

①床身用于支承和连接工作台、运丝装置等部件和工作液循环系统。

②走（运）丝装置电机通过连轴节带动储丝筒交替作正、反向运动，钼丝整洁地排列在储丝筒上，并通过丝架作往复高速移动。

③工作台用于安装并带动工件在水平面内作X、Y两个方向移动。工作台分上、下两层，分别与X、Y向丝杠相连，由两个步进电机分别驱动。步进电机D K 7 7 50

基本参数代号（工作台横向行程500㎜）

型别代号（高速走丝线切割机床）

组别代号（电火花加工机床）

机床特性代号（数控）

机床类别代号（电加工机床）

图2 DK7750高速走丝线切割机床构造简图

1-储丝筒；2-走丝溜板；3-丝架；4-上工作台；5-下工作台；6-床身；

每接受到计算机发出一种脉冲信号，其输出轴就旋转一种步距角，再通过一对变速齿轮带动丝杠转动，从而使工作台在相应方向上移动0.001㎜。工作台有效行程为550㎜×650㎜。

④丝架丝架重要功能是在电极丝按给定丝速度运动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作某些与工作台平面保持一定几何角度。

（2）脉冲电源

脉冲电源又称高压电源，其作用是把普通50Hz交流电转换成高频率单向脉冲电压，加工中供应火花放电能量。电极丝接脉冲电源负极，工件接正极。

（3）微机控制装置

微机控制装置重要功能是轨迹控制。其控制精度为±0.001㎜，机床切割加工精度为±0.01㎜。

（4）工作液循环系统

由工作液泵、工作液箱和循环导管构成。工作液起绝缘、排屑、冷却作用。每次脉冲放电后，工件与（钼丝）之间必要迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为稳定持续电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生金属微颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行，工作液还可冷却受热电极丝和工件，防止烧丝和工件变形。

4、电火花线切割工艺特点

（1）不需要特定工具电极，用简朴电极丝即可对工件进行加工。可切割各种高硬度、高强度、高韧性和高脆性导电材料，如淬火钢、硬质合金等。

（2）电极丝比较细，并且电极丝在加工中不断移动，基本上可以不考虑电极丝损耗对加工精度影响，有助于加工微细异形孔、窄缝和复杂形状工件。尺寸精度可达0.02～0.01㎜，表面粗糙度Ra值可达1.6μm。还可以切割带斜度模具或工件。

（3）自动化限度高，操作以便，劳动强度低。

（4）加工周期短，成本低。

（三）电火花成型加工

1、电火花成型加工原理

与电火花线切割加工不同，电火花成型加工需要依照工件大小、形状和复杂限度，设计特定工具电极。

从微观角度，工具电极与工件电极表面是凸凹不平。在脉冲电源作用下，两个电极之间工作液介质（普通是煤油）被击穿，形成火花放电，导致瞬间高温。高温作用下，工作液介质被汽化，同步也使金属材料熔化乃至汽化，这些汽化后工作液和金属蒸汽瞬间迅速向外膨胀形成气泡，将熔化和汽化金属向外抛出。抛出金属遇冷凝结成小颗粒，电极表面则形成电坑。这时可以看到放电间隙处冒出诸多小气泡，工作液变黑，并有轻微爆炸声。随着脉冲电压下降至零，一次脉冲放电过程结束。

2、电火花成型机分类

按用途不同，惯用电火花加工机床有电火花穿孔和成形加工机床。

按机床构造不同，分为立柱式、龙门式、滑枕式、悬臂式和台式。立柱式是最惯用构造形式，在床身上安装了立柱和工作台。工作台下是X轴和Y轴拖板，可以完毕水平方向移动。

3、D540电火花成形机床构成某些

依照《特种加工机床型号编制办法》，D540电火花成形机机床型号及重要技术参数含义如下：