维修电工第三章课件.ppt
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- 维修 电工 第三 课件
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1、正文 主编第一节电火花加工一、电火花加工的原理和特点1.电火花加工的原理 要使脉冲放电能够用于零件加工,必须具备下列基本条件:图3-1脉冲电流的波形脉冲宽度脉冲间隔T脉冲周期电流峰值第一节电火花加工图3-2所示为电火花加工的原理图。自动进给装置能使工件和工具电极之间经常保持给定的放电间隙。图3-2电火花加工的原理图1工件2脉冲电源3自动进给装置4工具电极5工作液6滤清器7泵第一节电火花加工1阳极2阳极汽化、熔化区3熔化的金属微粒4工作介质5凝固的金属微粒6阴极汽化、熔化区7阴极8气泡9放电通道 火花放电,如图3-3所示。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料,形成小的凹坑。由于热膨胀具有
2、爆炸的特性,爆炸力将熔化和汽化了的金属抛入附近的液体介质中冷却,凝固成细小的圆球状颗粒,其直径视脉冲能量而异(一般约为0.1500m),电极表面则形成了一个周围凸起的微小圆形凹坑,如图3-4所示。图3-5加工表面局部放大图第一节电火花加工二、影响电火花加工质量的主要因素 加工质量包括电蚀表面的加工精度及表面质量。1.影响加工精度的因素 工件的加工精度除受机床精度、工件装夹精度、电极制造及装夹精度影响之外,主要受电极损耗、放电间隙和加工斜度的影响。图3-6二次放电造成侧面间隙增大1工具电极2电蚀产物3工件第一节电火花加工2.影响表面质量的因素 1)便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料,如淬
3、火钢、硬质合金、耐热合金等。2)电极和工件在加工过程中不接触,两者间的宏观作用力很小,所以便于加工小孔、深孔、窄缝零件,而不受电极和工件刚度的限制。对于各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件,均可采用成形电极一次加工完成。3)电极材料不必比工件材料硬。4)直接利用电、热能进行加工,便于实现加工过程的自动控制。第一节电火花加工图3-7未淬火钢T10经过电火花加工后的表层显微硬度的变化情况规准:120s16A 其热影响层是重新淬火层。由于所采用的电参数、冷却条件及工件材料原来的热处理状况不同,变化层的硬度变化情况也不一样。图3-7所示为未淬火钢经过电火花加工后的表层显微硬度的变化情况,图3-8所示为已
4、淬火钢的情况。图3-8已淬火钢T10经过电火花加工后的表层显微硬度的变化情况规准:280s50A第一节电火花加工3.影响生产率的因素 单位时间内从工件上蚀除的金属量称为电火花加工的生产率。生产率的高低受加工极性、工件材料的热学物理常数、脉冲电源、电蚀产物的排除情况等因素的影响。生产率与脉冲参数之间的关系可用下面的经验公式表示:第一节电火花加工三、凹模型孔的加工 用电火花加工方法加工通孔称为穿孔加工,在模具制造中主要用于加工用切削加工方法难于加工的凹模型孔。1.保证凸、凹模配合间隙的方法冷冲模的配合间隙是一个很重要的技术指标,在电火花加工中,常用的保证配合间隙的工艺方法有以下几种。2.电极的设计
5、表3-1常用电极材料的种类和性能第一节电火花加工图3-9整体电极 1)整体式电极。整体式电极由一块整体材料加工而成,是最常用的结构形式。对于横截面积及重量较大的电极,可在电极上开孔以减轻电极重量,但孔不能开通,孔口应向上,如图3-9所示。2)组合电极。当同一凹模上有多个型孔时,在某些情况下可以把多个电极组合在一起,如图3-10所示,一次穿孔可完成各型孔的加工,这种电极称为组合电极。用组合电极进行加工,生产率高,各型孔间的位置精度取决于各电极的位置精度。图3-10组合式电极1固定板2电极第一节电火花加工图3-11按型孔尺寸确定电极的横截面尺寸1型孔轮廓2电极横截面当按凹模型孔的尺寸和公差确定电极
6、的横截面尺寸时,电极的轮廓应比型孔均匀地缩小一个放电间隙值,如图3-11所示。与型孔尺寸对应的电极尺寸为第一节电火花加工图3-12电极长度尺寸图3-13阶梯电极 2)电极长度尺寸的确定。电极长度取决于凹模的结构形式、型孔的复杂程度、加工深度、电极材料、电极使用次数、装夹形式及电极制造工艺等一系列因素,可按图3-12所示进行计算。增长部分的横截面尺寸均匀减小,做成阶梯状,称为阶梯电极,如图3-13所示。阶梯部分的长度L1一般取凹模加工厚度的1.5倍左右;阶梯部分的均匀缩小量h1=0.100.15mm。对于阶梯部分不便进行切削加工的电极,常用化学浸蚀方法将横截面尺寸均匀缩小。第一节电火花加工图3-
7、12电极长度尺寸图3-13阶梯电极 2)电极长度尺寸的确定。电极长度取决于凹模的结构形式、型孔的复杂程度、加工深度、电极材料、电极使用次数、装夹形式及电极制造工艺等一系列因素,可按图3-12所示进行计算。增长部分的横截面尺寸均匀减小,做成阶梯状,称为阶梯电极,如图3-13所示。第一节电火花加工表3-2常用的凹模模坯准备工序3.凹模模坯准备 凹模模坯准备是指电火花加工前的全部工序。常用的凹模模坯准备工序见表32。第一节电火花加工图3-14电火花加工机床1电源2工作液箱3主轴4床身5工作液系统图3-15用标准套简装夹电极1标准套筒2电极4.电极、工件的装夹与调整在电火花加工中,必须将电极和工件分别
8、装夹到机床(图314)的主轴和工作台上,并将其找正、调整到正确位置。电极、工件的装夹及调整精度对模具的加工精度有直接影响。第一节电火花加工图3-16用钻夹头装夹电极1钻夹头2电极图3-17用标准螺钉夹头装夹电极1标准螺钉夹头2电极(1)电极的装夹及找正整体电极一般使用夹头将电极装夹在机床主轴的下端。图3-15所示为用标准套筒装夹的圆柱形电极。直径较小的电极可用钻夹头装夹,如图3-16所示。尺寸较大的电极可用标准螺钉夹头装夹,如图3-17所示。对于镶拼式电极,一般采用一块连接板将几个电极拼块连接成一个整体后,再装到机床主轴上进行找正。第一节电火花加工图3-18用精密直角尺找正电极垂直度1电极2直
9、角尺3凹模4工作台图3-19用千分表找正电极1凹模2电极3千分表4工作台图3-19所示为用千分表找正电极的垂直度。将主轴上下移动,在相互垂直的两个方向上用千分表找正,其误差可直接由千分表显示。这种找正方法可靠、精度高。第一节电火花加工图3-20用量块、直角尺定位1凹模2电极3直角尺4量块2)量块角尺法。如图3-20所示,按加工要求计算出型孔至两基准面之间的距离x、y。将安装正确的电极下降至接近工件,用量块、直角尺确定工件位置后将其压紧。这种方法不需专用工具,操作简单方便。5.电规准的选择与转换 火花加工中所选用的一组电脉冲参数称为电规准。电规准应根据工件的加工要求、电极和工件的材料、加工的工艺
10、指标等因素来选择。选择的电规准是否恰当,不仅影响模具的加工精度,还直接影响加工的生产率和经济性,在生产中主要通过工艺试验确定。通常要用几个规准才能完成凹模型孔加工的全过程。电规准分为粗、中、精三种。从一个规准调整到另一个规准的过程称为电规准的转换。第一节电火花加工6.冲裁模加工示例表3-3电火花机床加工凹模孔的工艺过程第一节电火花加工表3-3电火花机床加工凹模孔的工艺过程第一节电火花加工表3-4电火花加工凹模的工艺参数第一节电火花加工表3-4电火花加工凹模的工艺参数图3-21电动机定子凸凹模零件图第一节电火花加工图3-22电动机定子冲槽凸模零件图由于配合间隙较小,对凸模和相应凹模型孔的制造公差
11、要求比较严格,使用常规的配作进行加工存在一定的难度。采用凸模(图3-22)作电极对凹模型孔异形槽进行电火花加工既简单又能保证配合间隙的要求。其工艺过程如下:第一节电火花加工 用电火花加工方法加工型腔比加工凹模型孔困难得多。型腔的加工属于不通孔的加工,其金属蚀除量大,工作液循环困难,电蚀产物排除条件差,电极损耗不能用增加电极长度和进给的方法来补偿;加工面积大,加工过程中要求电规准的调节范围也较大;型腔复杂,电极损耗不均匀,影响加工精度。因此,加工型腔时,要从设备、电源、工艺等方面采取措施来减小或补偿电极损耗,以提高加工精度和生产率。四、型腔的加工第一节电火花加工表3-5型腔电火花加工与其他加工方
12、法的比较1.型腔加工的工艺方法第一节电火花加工图3-23多电极加工示意图1模块2精加工后的型腔3中加工后的型腔4粗加工后的型腔2.电极设计(2)电极尺寸的确定加工型腔的电极时,其尺寸大小与型腔的加工方法、加工时的放电间隙、电极损耗及是否采用平动等因素有关。电极设计时需确定的电极尺寸如下。第一节电火花加工图3-24电极水平截面尺寸1电极2型腔图3-25电极的垂直尺寸1电极固定板2电极3工件 式中的“”号及K值按下列原则确定:如图3-24所示,与型腔凸出部分对应的电极凹入部分的尺寸(图3-24中r2、a2)应放大,即用“”号;反之,与型腔凹入部分对应的电极凸出部分的尺寸(图中r1、a1)应缩小,即
13、用“”号。2)电极的垂直尺寸,即电极在平行于主轴轴线方向上的尺寸,如图3-25所示。垂直尺寸可按下式计算。第一节电火花加工图3-26设冲油孔的电极图3-27设排气孔的电极3.电极、工件的装夹和调整 型腔在进行电火花加工前,应分别将加工电极和型腔模坯装夹到机床上,并调整到正确的加工位置。(3)排气孔和冲油孔由于加工型腔的排气、排屑条件比加工穿孔困难,为防止排气、排屑不畅,而影响加工速度、加工稳定性和加工质量,设计电极时应在电极上设置适当的排气孔和冲油孔。一般情况下,冲油孔要设计在难于排屑的拐角、窄缝等处,如图3-26所示。排气孔要设计在蚀除面积较大的位置(图3-27)和电极端部有凹入的位置。第一
14、节电火花加工图3-28电极的找正图3-29十字线定位法1电极2模坯3直角尺4电极固定板1)按电极固定板的上平面找正。在制造电极时,应使电极轴线与固定板的上平面垂直。找正电极时,以固定板的上平面作基准用百分表进行找正,如图3-28所示。2)十字线定位法。在电极或电极固定板的侧面划出十字中心线,在模坯上也划出十字中心线,找正电极和工件的相对位置时,依靠直角尺分别将电极在模坯上对应的中心线对准即可。如图3-29所示。此法定位精度低,只适用于定位精度要求不高的模具。第一节电火花加工图3-30用定位板法定位图3-31脉冲宽度与电极损耗的关系曲线电极Cu工件CrWMn负极性加工80A3)定位板定位法。在电
15、极固定板和型腔模坯上分别加工出相互垂直的两定位基准面,在电极的定位基准面上分别固定两个平直的定位板。定位时,将模坯上的定位基准面分别与相应的定位板贴紧,如图3-30所示。此法较十字线法的定位精度高。4.电规准的选择与转换 (1)电规准的选择正确选择和转换电规准,实现低损耗、高生产率加工,对保证型腔的加工精度和经济效益是很重要的。图3-31所示为用晶体管脉冲电源加工时,脉冲宽度与电极损耗的关系曲线。对一定的电流峰值,随着脉冲宽度的减小,电极损耗增大。脉冲宽度图3-32电流峰值和生产率的关系电极Cu工件CrWMn负极性加工80A电流峰值和生产率的关系如图3-32所示。增大电流峰值可使生产率提高,提
16、高的幅度与脉冲宽度有关。但是电流峰值的增加会加快电第一节电火花加工第一节电火花加工表3-6型腔电火花加工的工艺过程5.型腔模电火花加工示例第一节电火花加工(2)加工示例现以某锻模型腔为例,说明型腔电火花加工电参数的选取方法,见表3-7。表3-7锻模型腔电火花加工电参数第一节电火花加工表3-7锻模型腔电火花加工电参数第一节电火花加工五、电极的制造 电极的制造应根据电极类型、尺寸大小、电极材料和电极结构的复杂程度等进行考虑。穿孔加工用电极的垂直尺寸一般无严格要求,而水平尺寸则要求较高。对这类电极,若适合于切削加工,可用切削加工方法进行粗加工和精加工。对于用纯铜、黄铜一类材料制作的电极,其最后加工可
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