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

《现代制造技术基础》教案 课 题 模块4特种加工技术 单元1电加工技术 课 型 课 时 2 授课班级 授课时间 90 授课教师 教材分析 所选教材《现代制造技术基础》是职业学校机械专业新方案新课标创新实验教材，是江苏凤凰职业教育图书有限公司在江苏省教育科学研究院指导下，依据江苏省职业学校“学标、贯标、用标”的需要开发的。教材内容结合职业院校机械类学生应掌握的现代制造技术基本知识，紧扣新时代脉搏，充分挖掘思政元素，将立德树人根本任务贯穿于教材通篇，并与江苏省中职加工制造类专业技能教学标准及学业水平考试技能考纲相关联，突出知识传授与技能培养，将现代先进制造技术的基本知识与职业素养有机融入设置教学模块和单元，具体包含现代制造技术的发展、超高速加工技术、多轴加工技术、特种加工技术、增材制造技术、智能制造系统、其他先进制造技术、现代制造装备安全生产与电气基础认知8个模块。教学模块与教学单元根据学生认知规律和职业成长规律、现代制造技术的发展与分类进行设置，从而使教学内容合理序化，非常适合职业学校机械类专业使用。 学情分析 本课程主要面向中等职业教育，以培养技术技能人才为主要目标。而中等职业学校的学生普遍具有学习基础较为薄弱、缺乏学习自信心以及自控能力、自学能力较差，但动手能力较强等特点，一定程度上增加了课程教学的难度，应根据学情，以学生感兴趣的内容为切入点，选择合适的教学方法，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。 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：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。 学习重难点 重点：电加工技术的特点、用途与分类，火花加工机床与线切割加工机床种类，线切割加工与电加工技术的工业应用。 难点：电火花加工六大工艺类别的区分与应用匹配。 教学方法 讲授法、启发式教学法、合作探究教学法、案例分析法等。 课前准备 教师准备：了解学情、创设情境，明确学习任务。 学生准备：确定分组、思考讨论，完成课前预习任务。 教学媒体 纸质版教学媒体：教材、配套习题 数字化教学媒体：多媒体，中国大学MOOC（慕课）等教学网站 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 观看视频： 电火花加工原来这么神奇 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？ 观看视频，结合视频内容设置讨论任务 1.学生分组讨论，完成任务 2.小组代表发言（抢答形式，小组积分） 1.组织学生分组讨论学习，培养学生团队合作意识和沟通交流习惯。 2.积分制激发学生对本章内容学习的兴趣，调动学生的积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 一、电加工技术概述 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。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。 电加工技术引进模具行业，主要应用于以下几个方面。 （1）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。 （2）利用电化学加工溶解阳极电极进行的去除性加工。 （3）利用电解加工进行倒棱、去毛刺、抛光。 （4）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。 （5）其他电加工方法的运用。 二、电火花加工技术的基本原理和特点 电火花加工按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类。前五类属电火花成形、尺寸加工，是用于改变零件形状或尺寸的加工方法，最后一类则属表面加工方法，用于改善或改变零件表面性质。其中，以电火花穿孔成形加工和电火花线切割应用最为广泛。总的分类情况及各类加工方法的主要特点和用途见表4-1-1。 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% 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/ mi 深小孔、喷嘴、穿丝孔 n) 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% (一)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。电火花加工原理示意如图4-1-1。进行电火花加工时 ，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、汽化，并爆炸式地飞溅到工作液中 ，迅速冷凝 ，形成固体的金属微粒，被工作液带走。工作液循环过滤系统，起到不断排除电蚀物、提高加工精度的作用。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。 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 电火花加工可加工任何硬度和强度的难加工金属及导电材料。材料的加工性取决于其导电性及热学特性，像熔点、沸点、导热系数、电阻率等，与力学性能硬度、强度无关。 电火花加工要达到加工目的，必须满足以下基本条件。 (1)工具电极与工件电极之间始终保持一个合理的放电间隙，通常为几微米至几百微米。如果间隙过大，极间电压就不能击穿极间介质，不会产生火花放电；如果间隙过小，就很容易形成短路接触 ，同样不能产生火花放电。 (2)火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，并且在放电延续一段时间后 ，停歇一段时间，这样才能使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分，把每一次的放电蚀除点分别局限在很小的范围内。 (3)火花放电必须在较高电绝缘强度的工作介质(又称为工作液)中进行，如煤油、皂化液或去离子水等。 (4)在两次脉冲放电之间，要有足够的间歇时间，以排除放电间隙中的电蚀产物 ，使极间介质充分消电离和恢复绝缘状态，保证放电点位置顺利转移。 (5)工件与工具分别与脉冲电源的正负电极相连接，为加工提供放电能量。自动进给调节装置使工具和工件之间经常保持合理的放电间隙，当脉冲电压加到两极之间时，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时高温使工具和工件表面都蚀除一小部分金属 ，形成一个小的凹坑，从而达到蚀除金属材料的目的。 (二)电火花加工特点 (1)脉冲放电的能量密度高 ，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。 (2)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。 (3)加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小，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。 (4)可以加工形状复杂的表面。由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。数控技术的采用，使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。电火花可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件；可以改变工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。 (5)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。由于加工中材料的去除是靠放电时的电热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及热学特性，如熔点、沸点、比热容、导热系数、电阻率等，与其力学性能(硬度、强度等)几乎无关。目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此，工具电极制造容易。 1.了解学习目标和任务 2.教师提出问题，在老师的引导下，打开思路进行思考讨论 3.学生代表或个人表达观点（小组或个人积分） 1、组织学生回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2.讲解教学目标，让学生明确本节课的学习任务，让学习更有针对性和目标。 3.小组或个人积分形式，更能激发学生作为学习主体，参与学习的动机和团队合作意识的树立。 活动三： 调动思维 探究新知 三、电火花加工的典型应用 (一)冲模型孔加工 用电火花加工通孔的方法称为电火花型孔加工，它是利用火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法。其应用又分为冲模(包括凸凹模及卸料板、固定板)、粉末冶金模、挤压模(型孔)、型孔零件、小孔(φ0.01mm~φ3mm小圆孔和异形孔)、深孔等。冲模型孔加工是电火花型孔加工的典型应用。冲模是生产上应用较多的一种模具，由于形状复杂和尺寸精度要求高，所以它的制造已成为生产上的关键技术之一。特别是凹模，应用一般的机械加工是难以达到的，在某些情况下甚至不可能。而靠钳工加工凹模则劳动量大，质量不易保证，还常因淬火变形而报废，采用电火花加工或线切割加工则能较好地解决这些问题。冲模采用电火花加工工艺相比机械加工，有如下优点。 (1)可以在工件淬火后进行加工，避免热处理变形的影响。 (2)冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨，提高了模具质量。 (3)不受材料硬度的限制，可以加工硬质合金等冲模，扩大了模具材料的选用范围。 (4)对于中、小型复杂的凹模可以不用镶拼结构，而采用整体式，简化了模具的结构，提高了模具强度。 (二)型腔加工 电火花加工型腔的工艺方法较多，主要有单电极平动法、多电极更换法和分解电极法。选用哪种工艺方法，应根据工件成形的技术要求、复杂程度、工艺特点、加工材料和电源类型等而定。 (三)集束电极加工法 集束电极是将块状成形电极数字离散化、棒状单元电极集束化的制备成形电极的方法，如图4-1-2所示。采用空心管状电极进行集束，按照所需型腔的形状，调整集束管电极的端面组成。集束电极加工法将三维复杂型腔简化成由大量微小截面单元组成的近似曲面，这些电极单元组合后形成端面与原曲面形状近似的集束电极。集束电极中每个管状电极的中空位置可以迫使工作液冲出，以改善加工效果。集束电极加工法在快速制造电极方面具有较大优势，而且节约了电极制造成本，因为用过的电极经端面处理后，仍能重新集束利用。 (四)电火花铣削加工 电火花铣削加工工艺近年来得到了较快的发展，随着自动化技术的快速发展，多轴数控电火花加工机床得到了越来越广泛的应用。采用简单形状的工具电极(一般为圆柱形)，对三维型腔进行分层处理，在每一层内规划单层的路径轨迹，可实现二维层面的累加，最后实现三维型腔加工。电火花铣削加工原理如图4-1-3所示。 (五)电火花高速小孔加工 电火花高速小孔加工是一种利用大能量放电，高压冲液实现小孔加工的工艺，主要用于线切割加工过程的穿丝孔加工、精度不高的通孔加工等场合。其工作原理：一是采用中空的管状电极；二是在管状电极中通入流动的高压工作液以冲走加工屑；三是加工时电极做回转运动，可使端面损耗均匀，不因受高压、高速工作液的反作用力而偏斜。高压且流动的工作液在小孔孔壁按螺旋线轨迹流出孔外，像静压轴承那样，使工具电极管“悬浮”在孔心，不易产生短路，可加工出直线度和圆柱度都很好的小深孔。如图4-1-4所示为电火花高速小孔加工原理示意图。 四、电火花加工机床 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。电火花加工机床主要用于加工各种高硬度的材料(如硬质合金和淬火钢等)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(如钻头和丝锥)等。 电火花加工机床大致可分为以下四大类。 (1)主要用来加工各种模具、型腔、型孔的电火花成形加工机床，这一类机床占全部电火花加工机床的80%左右。 (2)电火花线切割机床，用来切割零件和加工冲模。 (3)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。 (4)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。 由于电火花加工原理和普通金属切削原理不同，所以电火花加工机床就和普通金属切削机床在结构上有所不同。首先，它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；其次，由于在电火花加工时工具和工件无直接接触，没有明显的切削力，所以电火花加工机床就没有装备强度很高的主传动系统，但为了能保证电极间的几微米到几百微米的放电间隙，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。 电火花加工机床本体包括床身、立柱、轴头和工作台，主要用来实现对工具和工件的装夹、调整等。机床本体要求有足够的刚度，以防在加工过程中由于机床本身的变形造成放电间隙的改变，使加工无法进行。在电火花加工过程中，工具电极和工件都是被浸在工作液中的。工作液的主要作用就是在放电时压缩火花通道，使电流能集中在局部的小部位，在放电后要能及时消除电离，恢复绝缘状态，以防产生电弧。工作液还可对工具和工件进行冷却。为了把电蚀产物及时地从电极间隙间排出去，电火花加工机床还装备了工作液循环系统，利用工作液的强制循环来完成这一工作。 1.床身和立柱 床身和立柱是一个基础结构，确保了电极与工作台、工件之间的相互位置，其精度的高低对加工有直接的影响，如果机床的精度不高，加工精度也难以得到保证。因此，不但床身和立柱的结构应该合理，有较高的刚度，能承受主轴负重和运动部件突然加速运动的惯性力，还应能减小温度变化引起的变形，经过时效处理消除内应力，使其日久不会发生变形。 2.工作台 工作台主要用来支承和装夹工件。在实际加工中，通过转动纵横向丝杆来改变电极与工件的相对位置。工作台上还装有工作液箱，用以容纳工作液，使电极和被加工工件浸泡在工作液里，起到冷却、排屑作用。工作台是操作者在装夹找正时经常移动的部件，通过两个手轮来移动上下拖板，改变纵横向位置，达到电极与被加工件间所要求的相对位置。工作台的种类可分为普通工作台、精密工作台。 3.主轴头 主轴头是电火花穿孔成形加工机床的一个关键部件，它的结构是由伺服进给机构、导向和防扭机构、辅助机构三部分组成。它控制工件与工具电极之间的放电间隙。 五、电火花线切割的基本原理和特点 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。 如图4-1-6所示为往复高速走丝电火花线切割工艺及机床的示意图。利用细钼丝4作工具电极进行切割，贮丝筒7使钼丝做正反向交替移动，加工能源由脉冲电源3供给。在电极丝和工件之间浇注工作液介质，工作台在水平面两个坐标方向各自按预定的控制程序，根据火花间隙状态做伺服进给移动，从而合成各种曲线轨迹，“以不变(电极丝)应万变(工件)”将工件切割成形。现代线切割技术可切割各种二维、三维及多维表面。 电火花线切割加工属于特种加工，与传统的机械加工相比具有如下特点。 (1)加工中不存在显著的机械切削力，无论工件硬度和刚度如何，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。 (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。 (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。 电火花线切割加工按走丝速度可分为快走丝和慢走丝两种类型。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。 六、电火花线切割加工的典型应用 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。 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。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)。但是，一些由直线组成的三维直纹曲面，如螺纹面、双曲面及一些特殊表面等，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。 1.直壁二维曲面的线切割加工 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。因此，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。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。 2.等锥角三维曲面的线切割加工 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。 3.三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。 七、电火花线切割加工机床 电火花线切割加工机床由主机、脉冲电源、数控系统三部分组成。此外，机床的主机部分还附加工作液循环系统。模体 主机：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。特种加工技术 脉冲电源：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。 数控系统：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。 电火花线切割加工机床按不同形式分类如下。 (1) 根据电极丝走丝方式不同，线切割机床可以分为快走丝线切割机床和慢走丝线切割机床。两者之间的特点见表4-1-2。 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 表4-1-2快走丝线切割机床和慢走丝线切割机床对比 (2)按控制方式进行分类，线切割机床有由靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程序控制及微机控制等。前两种方法现已很少采用。 (3)按脉冲电源形式进行分类，线切割机床有RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源及自适应控制电源等。RC 电源现已基本不用。 (4)按加工特点进行分类，线切割机床有大、中、小型，以及普通直壁切割型与锥度切割型等。 【知识拓展】我国电火花切割加工发展历史 我国电火花线切割加工工艺技术的研究工作始于20世纪50年代末期，60年代初期靠模仿型电火花线切割设备研制成功。20世纪60年代末到70年代初，又相继把光电跟踪技术和数字程序控制技术应用到线切割加工装置中。随着工艺装备的发展进步，电火花线切割工艺从加工小型复杂冷冲模具开始，已经发展到可以加工中型和较大型模具，切割厚度不断增加，加工精度不断提高。 20世纪70年代，带有间隙补偿功能的双轴联动系统、斜度切割的简单四轴联动系统等电火花线切割装置及工艺技术相继出现。装置的自动化和工艺技术的成熟化使电火花线切割的技术普及和发展极快。 20世纪80年代以来，微型计算机及已经用于电火花线切割机床的控制系统，并获得大范围普及，从而使人们的关注点从坐标控制和编程自动化转移到提高加工性能和优化工艺过程。 此外，计算机技术在电火花线切割技术中的应用正在日益扩大。编程自动化技术和编程自动化专用电脑已经商业化，性能也在日益完善。 20世纪90年代，电火花线切割行业发生呈井喷式发展，各类民营企业进入市场，单板机占领整个市场，达到了顶峰，买一台电火花线切割设备甚至需要请厂家吃饭。 20世纪初期，为了进一步提高电火花线切割的加工精度及光洁度，从慢走丝线切割设备上借鉴各类技术，研发出中走丝线切割。 2010年后，电火花线切割伺服控制被提上了研发日程，但目前由于电火花线切割属于放电加工，伺服对电火花线切割干扰非常大，还处于研发阶段，并未成熟。 1.教师布置任务并引导学生分组探究。 2.结合课本知识思考并回答问题。（根据情况选择小组模式或个人模式，并进行小组或个人积分） 1.组织学生以个人或小组形式回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2. 个人或小组积分形式，激发学生的学习积极性和主动性。 活动四： 巩固练习 素质提升 根据分组情况，明确并分配任务： 1.以小组为单位进行知识抢答闯关 快速判正误： (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。 选择： (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 (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。 2.老师记分并点评，评出优胜小组 1.学生分组完成任务 2.以抢答形式进行知识闯关，小组积分 1.组织学生分组抢答，提高学生课堂参与度，强化知识应用，培养团队合作及集体意识。 2.积分制激发学生的学习积极性。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结：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。 2.课后作业： 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。 板书设计 4.1电加工技术 一、电加工技术概述 电火花、电化学、电泳、电解和电子束、离子束加工 二、电火花加工技术的基本原理和特点 工具电极和工件电极间——瞬时放电——高温熔蚀 三、电火花加工的典型应用 冲模型孔、型腔加工、集束电极加工法、电火花铣削加工、电火花高速小孔加工 四、电火花加工机床 电火花成形加工机床、电火花线切割机床、电火花镗、磨螺纹等加工机床 对工件进行表面处理的电火花加工机床 五、电火花线切割的基本原理和特点 移动的细金属导线作电极——脉冲火花放电——热能腐蚀工件表面 六、电火花线切割加工的典型应用 直壁二维曲面、等锥角三维曲面、三维直纹曲面 七、电火花线切割加工机床 主机、脉冲电源、数控系统 教学反思 通过本节知识的学习，学生应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，培养学生的敢于突破传统、勇于探索的科学精神，建立专业自信，提高民族自豪感，进一步激发学生的学习兴趣。教学过程中，应针对学生特点，选择合适的教学方法，突出学生的主体地位，让学生全程参与整个教学过程，摆脱填鸭式灌输，引导学生主动思考，并多措并举激发学生学习的主动性和积极性，为后续知识的学习打下基础，帮助学生树立职业理想。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $