4.1 电加工技术（课件）《现代制造技术基础》同步精品课堂（苏教版·凤凰职教）

江苏凤凰教育出版社 同步精品课程（中职专业课） 《现代制造技术基础》 模块4 特种加工技术 单元1 电加工技术 学习目标 知识目标 了解电加工技术的基本原理与电火花加工的典型应用，理解电加工技术的特点、用途与分类以及线切割加工的典型应用，清楚电火花加工机床与线切割加工机床种类及电加工技术的工业应用。 能力目标 能够根据加工需求选择合适的电加工工艺类型，会分析加工缺陷产生原因，并提出工艺改进措施。 情感目标 通过本节知识学习培养敢于突破传统、勇于探索的科学精神，建立专业自信，提高民族自豪感。 0000 模块4 特种加工技术 导入：电火花加工原来这么神奇 01 根据视频内容，分组讨论： 1.这些微小的火花究竟蕴含着怎样的能量，能熔化硬度极高的金属？ 2.为什么没有实体刀具接触，却能精准控制零件的形状和尺寸？ 3.视频中提到的 “脉冲电源”“放电间隙”，在加工过程中扮演着怎样的关键角色？ 导入 01 新知学习 02 01 电加工技术概述 02 电火花加工的基本原理与典型应用 03 电火花加工机床 CONTENTS 目录 04 电火花线切割的基本原理和特点 05 电火花线切割加工的典型应用 06 电火花线切割加工机床 电加工技术概述 01 电加工 电加工是利用电极与工件之间放电腐蚀效应的一种加工方式，一般采用高频脉冲回路进行放电。 电加工技术主要分为电火花、电化学、电泳、电解和电子束、离子束加工等。 新知学习 02 特点 与传统加工相比，电加工的显著特点有加工精度高，能克服传统加工对高硬度材料加工的缺点，“以柔克刚”，此外还能显著提高加工效率和得到较好的表面质量。 新知学习 02 电加工模具行业应用 B E C D A 电火花穿孔加工一般应用于冲裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。 利用电化学加工溶解阳极电极进行的去除性加工。 利用电解加工进行倒棱、去毛刺、抛光。 其他电加工方法的运用。 利用电子束的热效应对材料进行表面热处理、焊接、刻蚀、钻孔、熔炼或直接使材料升华。 电火花加工的基本原理与典型应用 02 (一)电火花加工的分类 按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可分为： 新知学习 02 电火花线切割加工 电火花同步共轭回转加工 电火花磨削和镗磨 电火花高速小孔加工 电火花表面强化与刻字 电火花穿孔成形加工 用于改变零件形状或尺寸 改善或改变零件表面性质 新知学习 02 表4-1-1各类加工方法的主要特点和用途 类别 工艺方法 特点 用途 备注 1 电火花穿孔 成 形加工 (1)工具和工件间主要只有一个相对的伺服进给运动； (2)工具为成形电极，与被加工表面有相同的截面和相应的形状 穿孔加工：加工各种冲模、挤压模、粉末冶金模、各种异形孔及微孔等 型腔加工：加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件 约占电机床总数30% 2 电火花线切割加工 (1)工具电极为顺电极丝轴线垂直移动着的线状电极； (2)工具与工件在两个水平方向，同时有相对伺服进给运动 切割各种冲模和具有直纹面的零件下料、截割和窄缝加工 占总数60% 3 电火花磨削和镗磨 (1)工具与工件有相对的旋转运动； (2)工具与工件间有径向和轴向的进给运动 加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉丝模、挤压模、微型轴承内环、钻套等 加工外圆、小模数滚刀等 占总数3% 新知学习 02 类别 工艺方法 特点 用途 备注 4 电火花同步共轭回转加工 (1)成形工具与工件均做旋转运动，但两者角速度相等或成整数倍，相对应接近的放电点可有切向相对运动速度； (2)工具相对工件可做纵、横向进给运动 以同步回转、展成回转、倍角速度回转等不同方式加工各种复杂型面的零件，如高精度的异形齿轮、精密螺纹环规、高精度、高对称度、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等 占总数1% 5 电火花高速 小 孔加工 (1) 采用细管(>φ0.3 mm)电极，管内冲入高压水基工作液； (2)细管电极旋转； (3)穿孔速度很高(30~60 mm/ min) 深小孔、喷嘴、穿丝孔 占总数2% 6 电火花表面 强 化、刻字 工具在工件上振动，在空气中放火花；工具相对工件移动 工具刃口强化、刻字、打印记 占总数1%~2% 表4-1-1各类加工方法的主要特点和用途 (二)电火花加工的基本原理 电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时放电所产生的高温来熔蚀工件表面的材料，也称为放电加工或电蚀加工。 新知学习 02 1—工件 2—脉冲电源 3—自动进给调节系统 4—工具 5—工作液 6—过滤器 7—工作液泵 新知学习 02 (三)电火花加工的特点 (1) (2) 便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。 脉冲放电持续时间极短 ，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。 电火花加工特点 新知学习 02 (三)电火花加工的特点 (3) (4) (5) 放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移 可以加工形状复杂的表面 工具电极材料不需比工件材料硬，可以加工任何难加工的金属材料和导电材料 电火花加工特点 新知学习 02 (四)电火花加工的典型应用 1 型腔加工 冲模型孔加工 电火花高速小孔加工 电火花铣削加工 集束电极加工法 2 3 4 5 电火花加工机床 03 新知学习 02 电火花加工机床是利用电火花加工原理加工导电材料的特种加工机床，又称电蚀加工机床。 主要用于加工各种高硬度的材料和复杂形状的模具、零件，以及切割、开槽和去除折断在工件孔内的工具等。 （一）定义 （二）应用 新知学习 02 （三）分类 主要用来加工各种模具、型腔、型孔的电火花成形加工机床 电火花线切割机床，用来切割零件和加工冲模 为工具电极相对于工件，既有直线进给运动又有旋转运动的电火花镗、磨螺纹等加工机床 可对工件进行表面处理的电火花加工机床，如电火花刻字等 80% 新知学习 02 （四）电火花加工机床的特点 有一个能量很大的脉冲电源装置为产生电火花提供能量，主要作用是在工具电极和工件电极上产生重复的高强度电脉冲，以产生放电电火花 电火花加工机床就没有装备强度很高的主传动系统，而是采用了一个灵敏度很高的间隙自动调整装置，它能随时自动地对间隙进行测量和调整 新知学习 02 （四）电火花加工机床的构成 立柱 工作台 轴头 M1 M2 M4 M3 床身 主要用来实现对工具和工件的装夹、调整等。 电火花线切割的基本原理和特点 04 (一)基本原理 电火花线切割加工的基本原理是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)作电极，按高频脉冲电源的负极，对接高频脉冲电源正极的工件进行脉冲火花放电，利用热能腐蚀工件表面，使工件材料局部熔化或汽化，从而实现对工件材料的电蚀切割加工，简称线切割。 新知学习 02 (二)特点 新知学习 02 1 2 3 4 (1)只要是导电或半导电的材料都能进行加工，但无法加工非金属导电材料。 特点 (2)可以加工小孔和复杂形状零件，但无法加工盲孔。 (3)电极丝损耗小，加工精度高。 (4)加工时产生的切缝窄，金属蚀除量少，有利于材料的再利用。 (二)特点 新知学习 02 5 6 7 (5)工件材料过厚时，工作液较难进入和充满放电间隙，会对加工精度和表面粗糙度造成影响。 (6)加工过程中可能会在工件表面出现裂纹、变形等问题，加工之前应进行适当热处理和粗加工，消除材料性能和毛坯形状的缺陷，以提高加工精度。 (7)通过数控编程技术对工件进行加工，可对加工参数进行调整，易于实现自动加工。 (三）分类 新知学习 02 快走丝速度一般为10m/s左右，电极丝可往复移动，并可循环反复使用； 慢走丝速度通常为2~8m/min ，为单向运动，电极丝为一次性使用。 慢走丝线切割走丝平稳，无振动，电极丝损耗小，加工精度高，是今后的发展方向。 按走丝速度分类 快走丝 慢走丝 电火花线切割加工的典型应用 05 新知学习 02 电火花线切割加工的应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械(特别是模具制造)、航空航天、电子、电器电机、仪器仪表、汽车拖拉机、轻工等行业，可以加工各类精密零件。 目前，国内的线切割机床已占电火花加工机床总数的70%以上。 一些由直线组成的三维直纹曲面，用电火花线切割加工仍是可以实现的，只需增加一个数控回转工作台附件，采取数控移动和数控转动相结合的方式编程即可获得。 不同的数控机床所能控制的坐标轴数和坐标轴的设置方式不同，从而加工工件的范围也不同。 电火花线切割加工一般只用于切割二维曲面，即用于切割型孔，不能用于加工立体曲面(三维曲面)。 电火花线切割加工是直线电极的展成加工，工件形状是通过控制电极丝和滑板之间的相对坐标运动来保证的。 新知学习 02 （一）直壁二维曲面的线切割加工 新知学习 02 2 3 1 国产高速走丝线切割加工机床一般都采用X、Y两直角坐标轴，可以加工出各种复杂轮廓的二维零件。 这类机床的工作台只有 X、Y两个数控轴，钼丝在切割时始终处于垂直状态。 只能切割直上直下的直壁二维曲面，常用于切割直壁没有落料角(无锥度)的冲模和工具电极。 4 它结构简单、价格便宜，由于调整环节少，故可控精度较高，早期绝大多数的线切割机床都属于这类产品。 新知学习 02 （二）等锥角三维曲面的线切割加工 1 2 3 在这类机床上，除工作台有X、Y两个数控轴外，在上丝架上还有一个小型工作台的U、V两个数控轴，使电极丝(钼丝)上端做倾斜移动，从而切割出倾斜有锥度的表面。 由于X、Y和U、V4个数控轴是同步、成比例的，因此，切割出的斜度(锥度)是相等的，可以用来切割有落料角的冲模，现在生产的大多数高速走丝线切割机床都属于此类机床。 最早可调节的锥度只有3°~10°，现在已经达到30°，甚至达到60°以上。 新知学习 02 （三）三维直纹曲面的线切割加工 如果在普通的二维线切割加工机床上增加一个数控回转工作台附件，工件装夹在由步进电动机驱动的回转工作台上，采取数控移动和数控转动相结合的方式编程，用0角方向的单步转动来代替Y轴方向的单步移动，即可完成如螺旋表面、双曲线表面和正弦曲面等复杂曲面的加工。 电火花线切割加工机床 06 新知学习 02 此外，机床的主机部分还附加工作液循环系统。 组成 主机 脉冲电源 数控 系统 （一）电火花线切割加工机床的组成 由床身、工作台、运丝机构、丝架和工作液系统等组成，是机床的主要部分。 主机 脉冲电源 数控系统 又称高频电源 ，其作用是把普通的50 Hz交流电转换成高频单向脉冲电压。 以电脑为核心，用程序实现对电极丝放电加工全过程的实时控制。 新知学习 02 （一）电火花线切割加工机床的组成 新知学习 02 1.根据电极丝走丝方式不同，线切割机床可以分为： （一）电火花线切割加工机床的分类 快走丝线切割机床 慢走丝线切割机床 新知学习 02 表4-1-2快走丝线切割机床和慢走丝线切割机床对比 线切割机床类型 快走丝线切割机床 慢走丝线切割机床 电极丝运行速度 300~700m/ min 0.5~15m/ min 电极丝运动形式 双向往复运动 单项运动 常用电极丝材料 钼丝 铜、钨、钼及各种合金 工作液 乳化液或皂化液 去离子水、煤油 尺寸精度 0.015~0.02mm ±0.001 mm 表面粗糙度 1.25~2.5μm 0.16~0.8μm 设备成本 低廉 昂贵 新知学习 02 2.按控制方式进行分类 （一）电火花线切割加工机床的分类 光电跟踪控制 微机控制 数字程序控制 M1 M2 M4 M3 由靠模仿型控制 由靠模仿型控制、光电跟踪控制这两种方法现已很少采用。 新知学习 02 3.按脉冲电源形式进行分类 （一）电火花线切割加工机床的分类 A B C D RC电源 晶体管电源 分组脉冲电源 自适应控制电源 新知学习 02 4.按加工特点进行分类 （一）电火花线切割加工机床的分类 分类 B E C D A 大型 小型 锥度切割型 普通直壁切割型 中型 课堂小结 03 本节课学习了电加工技术，主要包括电加工技术的类型、基本原理和特点，电火花加工的典型应用，电火花加工与火花线切割加工机床，电火花线切割的基本原理、特点与典型应用。通过本节学习应了解电加工技术的基本原理与典型应用，能根据加工需求选择合适的电加工工艺类型，会分析加工缺陷产生原因，并提出工艺改进措施。 小试牛刀 (1)电火花线切割加工是在模具工作零件(如凸模、凹模)淬火前进行的。 (2)采用电火花线切割加工精度高的模具时，工件材料应选用合金钢。 (3)在电火花加工中，粗加工时工具电极的相对损耗小于精加工时的工具电极的相对损耗。 (4)电火花加工所使用的工作液仅用于冷却和排屑。 (5)电火花加工就是利用电弧放电产生的热量加工工件。 1.知识抢答闯关 小试牛刀 (6)电火花加工中将工具接正极的加工称为( )。 A.正极性加工 B.阴极加工 C.阳极加工 D.负极性加工 (7)工作液循环过滤系统，起到不断排除电蚀物、( )加工精度的作用。 A.提高 B.降低 C.不改变 D.都不对 1.知识抢答闯关 小试牛刀 (8)电火花设备常用的绝缘介质有煤油、皂化液和( )等。 A.矿泉水 B.去离子水 C.自来水 D.都不对 讨论： (9)针对集束电极加工法终将完全取代传统整体铜电极进行小组讨论后由代表发言。 1.知识抢答闯关 2.点评计分 小组 名次 小试牛刀 作业布置 04 我国电火花线切割技术经历了从模仿到自主研发的发展历程，结合本节所学知识，以小组为单位进行资料搜集与讨论，完成一篇对特种加工技术创新发展的认识的报告。 感谢观看 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 $