第章先进加工技术.docVIP

第10章 先进加工技术简介 10.1 特种加工技术 传统的金属切削加工方法是指车、铣、钻、镗、刨、磨、拉，齿形加工等，主要依靠机械能进行切削加工。特种加工称“非传统加工”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能等能量达到去除或增加材料的加工方法。特种加工技术的主要应用领域是：难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。难加工零件，如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。 低刚度零件，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。 以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。 1、电火花加工基本原理 电火花（放电）加工英文简称EDM（Electrical Discharge Machining），其基本工作原理是利用工具和工件 ( 正、负电极 ) 之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属, 以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。如图10-1所示。 电火花加工需要四个基本工作条件：工具电极与工件电极保持一个微小间隙；脉冲电源；放电区域电流密度足够强；绝缘液态介质。 其微观机理（物理、化学过程）包含四个基本工作阶段： （1）极间介质的电离、击穿，形成放电通道。（图10-1.b） （2）介质热分解，电极材料溶化气化膨胀，局部微爆炸；（图10-1.c） （3）电极颗粒抛出；（图10-1.d） （4）极间介质的消电离，放电结束，介质消除电离，恢复绝缘。（图10-1.e） 2、电火花加工数控设备 电火花加工从数显发展到数控，已能实现工具电极和工件之间的多种相对运动，用来加工多种较复杂的型腔。目前，绝大部分电火花数控机床采用国际上通用的ISO代码进行编程、程序控制、数控摇动加工等。 数控电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、伺服进给系统、工作液供给系统、数控系统等组成。如图10-2所示。 3、工具电极 工具电极材料必须具有导电性能良好、电腐蚀困难、电极损耗小，并且具有足够的机械强度、加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等特点。常用的电极材料有紫铜、石墨、黄铜、 钢、铸铁等。 4、零件加工实例 零件毛坯为钢块，要求在毛坯表面的中心位置打出一个 10 × 10 × 2 的方型腔。 加工设备：CJ-340 数控电火花成型加工机床。 加工以前完成相关准备工作，包括工艺分析及工艺路线设计、电极选择、加工工艺参数选择、程序编制等。 操作基本步骤： （1）开机，各坐标轴回零； （2）零件装夹找正； （3）电极装夹找正，把电极装在主轴上，把百分表放在工作台上，使百分表的触针压在电极上，然后使用手动盒上下移动主轴头，看指针的摆动来调整电极的位置； （4）设定编程坐标系的原点； （5）程序输入； （6）调用程序并执行； （7）关闭磁力吸盘的开关（ON → OFF），取出工件，用深度尺和游标卡尺测量； （8）关机。 10.1.1.2 数控线切割加工 1、数控线切割加工基本原理 ?数控电火花线切割是在电火花成形加工基础上发展起来的，简称数控线切割。如图 10-3 所示为其基本工作原理。 工件装夹在机床的坐标工作台上，接脉冲电源的正极；采用细金属丝作为工具电极，称为电极丝，接入负极。在两电极间施加脉冲电压，不断喷注具有一定绝缘性能的水质工作液，并由伺服电机驱动坐标工作台按预先编制的数控加工程序沿 x 、 y 两个坐标方向移动，当两电极间的距离小到一定程度时，工作液被脉冲电压击穿，引发火花放电，蚀除工件材料，逐步将工件切割加工成型。 2、数控电火花线切割机床 数控电火花线切割机床简称线切割机床，适合加工各种模具，切割微细精密及形状复杂的零件、样板，切割钨片、硅片等。线切割机床按电极丝的走丝速度分为快走丝、慢走丝两大类（DK77**为快走丝系列；DK76**为慢走丝系列）。 如表10-1所示为快走丝线切割机床系列。线切割机床组成如图10-4所示。 表10-1 线切割机床型号表 型 号 DK7725 系列 DK7732 系列 DK7740 系列 工作台面尺寸 640 mm×460 mm 880 mm×540 mm 900 mm×550 mm 工作台行程 320 mm×250 mm 420 mm×320 mm 480 mm×400 mm 最大切割厚度 普通可调线架为 300 mm ，锥度可调线架为 250 mm 最大切割锥度 6 ° 最大切割速度 120mm2/min 加工表面粗糙度 Ra≤2.5μm(20mm2/min) 电极丝直径 φ0.10 mm–φ0.19mm 保护功能 断线自动关断走丝电机 工作电源 单相 220V 50Hz 功耗 1 KW 机床尺寸 1400mm×1