模具特种加工

第一章概论1特种加工又称非传统加工（NTM）或非常规机械加工（NCM）2特种加工与切削加工的不同点：不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（电、光、声、热、化学）去处金属材料；工具硬度可以低于被加工材料硬度；加工过程中工具与工件之间不存在显著的机械切削力。

3特种加工的分类缩写：电火花加工：电火花成形加工EDM;电火花线切割加工WEDM；电化学加工：电解加工ECM；电解磨削EGM；电解研磨ECH;电铸EFM；涂镀EPM。

激光加工:激光切割、打孔LBM；激光打标记LBM；激光处理、表面改性LBT。

电子束加工：切割焊接打孔EBM离子束加工：蚀刻、镀覆、注入IBM。

等离子弧加工：切割（喷镀）PAM超声加工：切割打孔雕刻USM化学加工：化学铣削CHM；化学抛光CHP；光刻PCM快速成形：液相固化法SL；粉末烧结法SLS；纸片叠层法LOM；熔丝堆积法FDM4特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响：1提高了材料的可加工性；2改变了零件的典型工艺路线；3改变了试制新产品的模式；4对产品零件的结构设计带来很大影响；5对传统结构工艺性好坏需要重新衡量；6已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。

第二章电火花加工一：定义：EDM，又称放电加工。

它是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。

二：原理：在一定介质（煤油或水）基于工具和工件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、形状和表面质量预定的加工要求。

三：电火花加工的条件：必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，通常约为0.02~0.1mm；火花放电必须是瞬时的脉冲性放电；火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液或去离子水。

四：优点1适合于任何难切削导电材料的加工2可以加工特殊及复杂形状的表面和零件局限性1主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料2一般加工速度较慢3存在电极损耗五：电火花加工的机理：1极间介质的电离、击穿，形成放电通道2介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀（5000度以上）3电极材料的抛出（通道中心的压力最高）4极间介质的消电离六：影响材料放电腐蚀的主要因素1极性效应：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。

第一章特种加工的定义:特种加工是除了只单独利用机械能进行加工以外的所有加工方法的总和，其可以利用电能、热能、流体能、光能、声能、化学能、机械能等，已经找到了多种这类方法特种加工的特点:1）不只用机械能，与工件的机械性能无关。

故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的材料。

2）非接触加工。

工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。

3）微细加工。

加工余量微细，可加工微孔或窄缝，加工质量好。

4）无机械应变或大面积的热应变，表面粗糙度好，热应力、残余应力、冷作硬化等小，尺寸稳定性好。

5）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响特种加工的发展趋势:减小污染、绿色加工特种加工新方法复合加工原理和规律研究学科交叉第二章电火花加工电火花加工又称放电加工（EDM）。

它是在加工过程中使工件和工具之间不断产生脉冲性火花放电，靠放电时的局部瞬间高温把金属材料蚀除的电火花加工特点:1 难加工导电材料的加工2特殊及复杂形面的加工3只能加工导电材料 4 加工速度慢5电极有损耗电火花加工分类: 1电火花穿孔、成型2电火花线切割3电火花内外圆和成型加工4电火花同步共轭回转加工5电火花高速打小孔6电火花表面强化、刻字电火花加工微观机理:一、极间介质的电离、击穿，形成放电通道二、介质的热分解、电极熔化气化和热膨胀三、电极材料的抛出四、介质的消电离电火花加工常用术语: 工具电极脉冲宽度脉冲间隔占空比放电间隙电流脉宽脉冲周期脉宽系数脉冲频率峰值电压火花维持电压开路电压加工电压加工电流峰值电流机床本体:平动头工作台主轴头电极装夹夹头平动头是使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件平动头是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的平动头特点:一改变轨迹半径调整电极作用尺寸二改变轨迹半径调节电规准三减小放电的面积有利于提高加工稳定性四改善侧面和底面的表面粗糙度电火花加工机床工作液循环系统:为了改善电火花加工的条件，一种办法是使电极振动，以加强排屑作用；另一种办法是对工作液进行强迫循环过滤，以改善间隙状态电火花加工脉冲电源:RC脉冲电源闸流管电子管脉冲电源晶体管式脉冲电源派生的脉冲电源电火花加工伺服进给系统要求:1）有较广的速度调节跟踪范围。

“附录A 参考测试题” 参考答案一、判断题（正确打“√”、错误打“⨯”）1．（⨯）2．（⨯）3．（√）4．（√）5．（⨯）6．（√）7．（⨯）8．（⨯）9．（√）10．（√）11．（√） 12．（⨯） 13．（⨯） 14．（√） 15．（⨯）二、1．（D）2．（C）3．（C）4．（A）5．（A）6．（C）7．（C）8．（D）9．（C） 10．（D）三、（1）OA线段长通常为多少？能否取10mm，为什么？3-5mm ；不能取10mm，穿丝孔到起割点过长，造成切割路径的增加，浪费时间，增加成本。

（2）OA线段到工件顶部MN线段的距离通常为多少，为什么？该距离的值能否等于电极丝的半径，为什么？3—5mm，若太小可能造成短路，太长则增加切割路线，导致加工时间增多。

该距离不能等于电极丝的半径，因为这样造成电极丝与工件毛坯接触，短路。

（3）在附图A-3加工路线中是顺时针加工还是逆时针加工，为什么？逆时针加工，因为这样切割不会有空行程，不会造成浪费。

（4）自己假设OA线段的长度及O点到MN线段的距离，详细说明电极丝定位于O点的具体过程。

OA= 3 0点到MN的距离＝3首先将电极丝移到工件的左边，G80X+G92X0再将电极丝移到工件的右方G80X- 记下该坐标值XA将电极丝一道工件上方G80Y-G92Y0.09G00XA/2G92X0G00X-15.5.Y-5. （理解为什么是Y-5）（备注：本题的方法可能有多种，可根据本标准完成的步骤评分）四、(1)、请画出加工出的零件图，并标明相应尺寸；（2）请在零件图上画出穿丝孔的位置，并注明加工中补偿量；穿丝孔如上图，补偿量为0．12mm （3）上面程序中M00的含义是什么；工件已经掉下，提示看是否掉在钼丝上，若在上面请拿开（4）若该机床的加工速度为50mm2/min，请估算加工该零件所用的时间； 215*10/50=43min五、AB 0 B 0 B 60000G X L1 BC 1 B 9 B 9000 G Y L1 CD 40000 B 30000B 40000GY SR1DA 1B 10 B9000 GY L4六 凹模零件尺寸 相应电极尺寸26 25.94 22 21.94R5 5.03 R3 2.97 10 10七、备注设工件表面坐标Z=0。

（高教）模具特种加工技术(第2版)-习题答案项目一1．判断题（√）1）电火花加工中若能合理利用覆盖效应则有助于降低电极的损耗。

（√）2）电加工加工中，电极接负极的叫正极性加工。

（√）3）电火花加工中，应尽量利用极性效应减少电极的损耗。

（×）4）电火花成形机床不能加工硬质合金等极硬的材料。

（×）5）电火花成形机床可以加工各种塑料零件。

（×）6）因局部温度很高，电火花加工不但可以加工可导电的材料，也可以加工不导电的材料。

（×）7）电火花加工中，工具和工件之间存在显著的机械切削力。

2．单项选择题1）下列加工方法中产生的力最小的是（D ）。

A．铣削B．磨削C．车削D．电火花2）下列叙述正确的是（A ）。

A．电火花加工中，工件接脉冲电源正极的加工叫正极性加工。

B．电火花加工中，电极、工件的材料通常都一样。

C．短脉冲加工中，工件往往接负极。

D．电火花加工中，可以不采用脉冲电源。

３）电火花成形机床加工时，为安全起见工作液面要高于工件，一般为（C ）。

A.0～5mmB.5～10mmC.30～50mmD.150～200mm４）某国产机床型号为DM7120，其中D表示（ B ）。

A.线切割机床B.电加工机床C.电火花加工机床D.数控加工机床５）电火花成形机床主要加工对象为（ C ）。

A.木材B.塑料C.金属等导电材料D.陶瓷６）下列液体中，最适宜作为电火花成形机床工作液的是( C )。

A.汽油B.矿泉水C.煤油D.自来水３．问答题1）电火花加工后工件表面是否有许多微小的凹坑？结合电火花加工原理解释原因。

是，电火花加工原理2）电火花加工后电极的表面是否还是电极材料的原有颜色？如果不是，请解释原因。

不是，覆盖效应3）根据加工前后测量的电极长度，查看电极尺寸是否缩短？如果电极尺寸缩短，比较一下电极缩短量与加工出的深度值是否相等？如果不等，请解释原因。

缩短，极性效应项目二1．判断题（√）1）脉冲间隔的主要作用之一是使工作液体恢复结缘。

第2页 共4页X二、判断题 （每题2分，共20分）1．3B 代码编程法是最先进的电火花线切割编程方法。

（ ） 2．线切割加工一般采用负极性加工。

（ ） 3. 通常慢走丝线切割加工中广泛使用直径为0.1 mm 以上的黄铜丝作为电极丝。

（ ）4．火花放电必须在一定的工作介质中进行，否则不能进行电火花放电。

（ ） 5．脉冲电压与脉冲宽度的比值称为占空比。

（ ） 6．电加工时，工件接负极的叫正极加工。

（ ） 7．线切割可以加工盲孔。

（ ） 8．电火花加工中，应尽量利用极性效应减少电极损耗。

（ ）9. 快走丝加工,电极丝通常一次性使用。

( ) 10. 数控电火花机床不需要配备平动头 ( ) 三、填空题 （每题2分，共20分）1．数控电火花机床数控摇动的伺服方式有 、 、 。

2. 是放电时工具电极和工件之间的距离。

3. 电火花加工中常用的电极结构形式是 、 。

4. 数控电火花成形加工机床主轴头作用 。

5. 电火花机床的结构包括： 、 、 。

6. 电火花线切割3B 编程格式中，B 表示 ，X 表示 ，Y 表示 ，J 表示 ，G 表示 ，Z 表示 。

7. 在用 法校正电极丝垂直度时，电极丝要运转以免电极丝断裂。

8. 线切割3B 格式编程中加工顺圆弧时加工指令： ；逆圆弧时加工指令： 。

9. 上丝的过程是将电极丝从 绕到快走丝线切割机床 上的过程，也可以称为 。

10.线切割常用的编程方式包括：和ISO编程。

四、简答题（每题10分，共20分）一、简诉电火花加工的基本原理。

二、为什么慢走丝比快走丝加工精度高？五、编程题（每题20分，共20分）一、用3B代码编制下图所示的线切割加工程序（不考虑电极丝直径补偿）。

加工路线为A-B-C-D-A.(图中单位为mm)。

第3页共4页第4页共4页第5页 共4页第6页 共4页B 卷答案一 选择题BAABC BCDCA二 判断题错错对对错 错错对错错三 填空题1 自由摇动 步进摇动 锁定摇动2 放电间隙3 整体电极 镶拼式电极4 装夹及调整电极装置5 主机 工作液箱 数控电源柜6 分隔符 X 轴坐标的绝对直 Y 轴坐标的绝对直 加工线段计数长度 加工线段计数方向 加工指令7 火花8 S N9 丝盘 贮丝筒 绕丝 10 3B四 简答题一 工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属融化，甚至气化，从而将金属腐蚀下来的过程。

特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。

特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。

特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的重要补充与发展,目前仍在继续研究开发和改进。

直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。

特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广，泛称电加工。

特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。

20世纪40年代发明的电火花加工开创了用软工具、不靠机械力来加工硬工件的方法。

50年代以后先后出现电子束加工、等离子弧加工和激光加工。

这些加工方法不用成型的工具，而是利用密度很高的能量束流进行加工。

对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。

特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化程度，发展几种方法联合使用的复合加工，发展纳米级的超精密加工等。

与传统机械加工方法相比具有许多独到之处： (1)加工范围不受材料物理、机械性能的限制，[1]能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。

(2)易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。

(3)易获得良好的表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小。

(4)各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用。

特种加工是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。