模具特种加工技术.ppt

第3章模具的特种加工技术定义：直接利用电能、化学能、光能和声能对工件进行加工，以达到一定形状尺寸和表面粗糙度要求的一种加工方法。类型：电火花成形加工、电火花线切割加工、电解加工、电铸、电化学抛光、化学加工、激光加工、超声加工等。3.1电火花成形加工3.2电火花线切割加工3.3超声加工与激光加工3.1电火花成形加工一、基本原理图3.1电火花加工原理图当电压升高到电极和工件间隙中工作液的击穿电压时，会使工作液在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电。火花放电引起的瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料。二、电火花成形加工的基本条件三、电火花加工的特点1.介质击穿和通道形成2.能量转换、分布与传递3.电极材料的抛出4.极间介质消电离一、介质击穿和通道形成二、能量转换、分布与传递三、电蚀产物的抛出四、间隙介质的消电离图3.4电火花成形加工设备1—床身；2—液压油箱；3—加工槽；4—主轴头；5—立柱；6—工作液过滤箱；7—电源箱一、脉冲电源二、机床主体机床主要规格：根据我国机械工业部标准规定，电火花成形机床均用D7l加上工作台台面宽度（mm)的1／10表示。作用：确保电极和工件之间在加工过程中始终保持一定的放电间隙，自动补偿间隙的大小。作用：使一定压力的工作液流经放电间隙，将电蚀产物排出，并对使用过的工作液进行过滤和净化。循环方法：抽油式，冲油式。冲油式：将清洁的工作液强迫冲入放电间隙，使工作液连同电蚀产物一起从电极侧面间隙排出。压力为0～0.2MPa、精加工一般为0.4～0.6MPa。抽油式：从电极间隙抽出工作液，使用过的工作液连同电蚀产物一起经过工件待加工面而被排出。压力只需0～0.05MPa。五、机床主要附件图3.8十字铰链式电极夹具结构图1—标准套；2—紧定螺钉；3—绝缘板；4—下底板；5—十字板；6—上板；7—调节螺钉；8—锁紧螺钉；9—圆柱销；10—导线固定螺钉2.平动头动作原理利用偏心机构将伺服电动机的旋转运动通过平动轨迹保持机构，转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面小圆周运动，类似于筛筛子的运动，许多小圆的外包线就形成加工表面，如图3.9所示。3.油杯在放电电极间隙冲油或抽油，可使电蚀产物及时排出。加工时，工作液会分解产生气体（主要是氢气），这种气体如不及时排除，就会存积在油杯里，当火花放电引燃时，将产生放炮现象，造成电极与工件位移，给加工带来很大影响，影响被加工工件的尺寸精度，因此紧挨在工件底面设置了抽油抽气管（如图3.10中4所示）。影响电火花加工效果的主要因素：●加工速度；●加工精度；●加工表面质量；●工具电极损耗。一、影响加工速度的主要因素电规准是指脉冲电源提供给电火花成形加工的脉冲宽度、脉冲间隔和峰值电流。2.极性效应如何强化极性效应3.金属材料的热学常数4.工作液的作用5.排屑条件二、影响加工精度的主要因素（1）上面入口处加工的时间长，产生二次放电的机会多，间隙扩大量也大。而接近底端的侧面，因加工时间短，放电的机会少，间隙扩大量也小，因而加工时侧面会产生斜度。（2）另外因为电极的下端加工时间长，绝对损耗量大，而上端加工时间短，绝对损耗量小，使电极变成一个有斜度的锥形电极。圆角三、影响加工表面质量的主要因素1．表面粗糙度2．表面变质层3．显微裂纹放电痕剖面示意图放电痕是由于电腐蚀现象而产生的凹坑。四、电极相对损耗2．利用吸附效应建立炭黑保护层电极材料常见坐标轴：一、电火花加工单轴数控系统开环控制、半闭环控制和全闭环（简称闭环）控制系统。二、数控多轴联动成形工艺1．电火花数控多轴联动数控系统2.数控电火花加工方法（1）圆摇动。（2）正方形摇动（3）复杂形状的摇动加工需要想办法减小精加工电极的缩小量，把边角部分和半圆部分的形状破坏量控制在最小限度之内。正方形和半圆部分都要求进行高精度加工时，需要采取措施，对正方形和半圆部分分别制作电极，用符合各自形状的电极进行摇动加工。电火花加工主要用于凹模类零件的加工，凹模类零件主要包括型腔和型孔。由于型孔类凹模可以采用线切割的工艺加工，所以这里主要讨论型腔类模具的加工。一、型腔模电火花加工的工艺特点和工艺方法1.单电极平动加工法2.多电极更换法3.分解电极加工法4.数控摇动加工5.数控多轴联动加工图3.18型腔平动加工过程优点：是只需要一个电极一次装夹定位，便可达到±0.05mm的加工精度。缺点：很难加工出清棱、清角的型腔模，一般清角圆弧半径大于偏心半径。此外，电极在粗加工中因材料热疲劳容易引起表面龟裂，影响型腔表面粗糙度。为弥补这些缺陷，可采用精度较高的重复定位夹具。将粗加工后的电极取下来，经均匀修光后，再重复定位装夹，利用平动头完成型腔精加工。2.多电极更换法3.分解电极加工法4．数控摇动加工特点：电极的设计与制造极为简单（不需要制造复杂的成形电极），