【正文】 c )第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 (2) 圓形電極夾。它可以直接作為制造電極的坯料 (如圖 437(a)所示 )，也可以只作為專門的電極柄。方形電極夾如圖 436所示，有不同的規(guī)格。 電極夾有多種形式 ， 有興趣的讀者不妨參考 EROWA公司的相關(guān)資料 。 當(dāng)電極及定位板與卡盤連接時(shí) ， 四個(gè)定心棱形體插入定心板上相應(yīng)的四個(gè)定心槽中進(jìn)行定位 ， 并由夾緊插銷進(jìn)行夾緊 ， 定位板上的四個(gè)支承腳起限位作用 。 在基準(zhǔn)面下面又有四個(gè)分別與基準(zhǔn)面垂直的定心菱形體 。 該系統(tǒng)裝夾固定在電火花機(jī)床主軸端面上 。 這種高精度電極夾具不僅在電火花加工機(jī)床上使用 ， 還可以在車床 、 銑床 、磨床 、 線切割等機(jī)床上使用 ， 因而可以實(shí)現(xiàn)電極制造和電極使用的一體化 ， 使電極在不同機(jī)床之間轉(zhuǎn)換時(shí)不必再費(fèi)時(shí)去找正 。 (2) 電極上無側(cè)面基準(zhǔn)時(shí) ， 將電極上端面作輔助基準(zhǔn)找正電極的垂直度 ， 如圖 432所示 。 電極與工件基準(zhǔn)面垂直常用球面鉸鏈來實(shí)現(xiàn) ， 工具電極的截面形狀與型孔或型腔的定位靠主軸與工具電極安裝面相對轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié) ， 垂直度與水平轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)正確后 ， 都應(yīng)用螺釘夾緊 ， 如圖 430所示 。 如圖 429所示 ，圖 (a)箭頭所示為石墨壓制時(shí)的施壓方向 ， 圖 (b)為不合理的拼合 ， 圖 (c)為合理的拼合 。 石墨電極的裝夾如圖 428所示 。 在拼接時(shí)各結(jié)合面需平整密合 ， 然后再將連接板連同電極一起裝夾在電極柄上 。 常用裝夾方法有下面幾種： 小型的整體式電極多數(shù)采用通用夾具直接裝夾在機(jī)床主軸下端 ， 采用標(biāo)準(zhǔn)套筒 、 鉆夾頭裝夾 (如圖 42 圖 425所示 )；對于尺寸較大的電極 ， 常將電極通過螺紋連接直接裝夾在夾具上 (如圖 426所示 )。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 電極裝夾與校正 電極裝夾的目的是將電極安裝在機(jī)床的主軸頭上 ， 電極校正的目的是使電極的軸線平行于主軸頭的軸線 ， 即保證電極與工作臺(tái)臺(tái)面垂直 ， 必要時(shí)還應(yīng)保證電極的橫截面基準(zhǔn)與機(jī)床的 X、 Y軸平行 。 它特別適合于有復(fù)雜形狀和圖案的淺型腔的電火花加工 。 使用電鑄制作出來的電極的放電性能特別好 。如果使用線切割加工機(jī)床對電極進(jìn)行加工，則很容易地制作出來，并能很好地保證其精度，如圖 423(b)所示。 圖 423所示的電極，在用機(jī)械加工方法制造時(shí)，通常是把電極分成四部分來加工，然后再鑲拼成一個(gè)整體，如圖 423(a)所示。 具體的化學(xué)腐蝕或電鍍法可參考有關(guān)資料。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 圖 422 電極與凸模粘結(jié) 21 31— 電極； 2— 粘結(jié)面； 3— 凸模第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 電極與凸模聯(lián)合成型磨削 ， 其共同截面的公稱尺寸應(yīng)直接按凸模的公稱尺寸進(jìn)行磨削 ， 公差取凸模公差的 1/2～ 2/3。對于截面積較小的工件，由于不易粘牢，為了防止在磨削過程中發(fā)生電極或凸模脫落，可采用錫焊或機(jī)械方法使電極與凸模連接在一起。 這種方法的電極材料大多數(shù)選用鑄鐵和鋼 。 紫銅材料切削較困難 ， 為了達(dá)到較好的表面粗糙度 ， 經(jīng)常在切削加工后進(jìn)行研磨拋光加工 。 數(shù)控銑削加工電極不僅能加工精度高 、形狀復(fù)雜的電極 ， 而且速度快 。 常用的電極制造方法有： 1) 切削加工 過去常見的切削加工有銑 、 車 、 平面和圓柱磨削等方法 。 (3) 材料選擇： 由于加工余量少，采用紫銅做電極。 (2) 尺寸分析： 長度方向尺寸分析：該電極實(shí)際加工長度只有 5 mm， 但由于加工部分的位置在型腔的底部 ， 故增加了尺寸 (如圖 421(c)所示 )。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 4— 電極與機(jī)床主軸的裝夾部分 。 3— 因?yàn)殡姌O為細(xì)長的圓柱，在實(shí)際加工中很難校正電極的垂直度，故增加 3部分，其目的是方便電極的校正。 30 苶 24 苶 □ 35 □ 40 15 55 20 132 70 －0.05 0 50 － 0 70 －0.05 0 02 . 0 30 眪 苶 02 . 0 40 眪 苶 02 . 0 30 眪 苶 02 . 0 40 眪 苶 圖 421 電極的設(shè)計(jì) 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 解 (1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 該電極共分四個(gè)部分 (如圖 421(d)所示 )， 各個(gè)部分的作用如下： 1— 該部分為直接加工部分 。 ( b ) 毛坯圖 02 . 0 10 眪 苶 50 －0.05 0 ( c ) 電極圖 90176。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 例 已知某零件如圖 421(a)所示 ， 現(xiàn)有其毛坯如圖 421(b)所示 ， 請?jiān)O(shè)計(jì)加工該零件的精加工電極 。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 (5) 盡可能避免沖液孔在加工后留下的柱芯 (如圖 420(f)、 (g)、 (h)較好 ， 圖 420(e)不好 )。 (3) 沖油孔要盡量開在不易排屑的拐角 、 窄縫處 (如圖 420(c)不好 ， 圖 420(d)好 )。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 圖 420 電極開孔示意圖 在電極端部有凹入部位開排氣孔( a )沖液孔過大，出現(xiàn)鐵屑( e ) ( f ) ( g ) ( h )小沖液孔 ( 直徑＜ 2 倍的單邊放電間隙 ) 傾斜沖液孔 平動(dòng) ( 電極必須小一點(diǎn) )( b ) ( c ) ( d )沖液困難 沖液較好第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 在實(shí)際設(shè)計(jì)中要注意以下幾點(diǎn)： (1) 為便于排氣 ， 經(jīng)常將沖油孔或排氣孔上端直徑加大(如圖 420(a)所示 )。一般情況下 ， 開孔的位置應(yīng)盡量保證沖液均勻和氣體易于排出 。 根據(jù)以上敘述 ， 在圖 419中 ， 電極尺寸 a與型腔尺寸 A有如下關(guān)系： a1=A1， a2=A22b， a3=A3b， a4=A4， a5=A5b， a6=A6+b 當(dāng)精加工且精加工的平動(dòng)量為 c時(shí) ， b=δ0+c 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 3) 電極的排氣孔和沖油孔 電火花成型加工時(shí) ， 型腔一般均為盲孔 ， 排氣 、排屑條件較為困難 ， 這直接影響加工效率與穩(wěn)定性 ，精加工時(shí)還會(huì)影響加工表面粗糙度 。 圖 419 電極型腔水平尺寸對比圖 A4 A3a3a4a5A5A6a6bA2 a2a1A1?第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 (2) K值的選擇原則：當(dāng)圖中型腔尺寸完全標(biāo)注在邊界上(即相當(dāng)于直徑方向尺寸或兩邊界都為定形邊界 )時(shí) ， K取 2；一端以中心線或非邊界線為基準(zhǔn) (即相當(dāng)于半徑方向尺寸或一端邊界定形另一端邊界定位 )時(shí) ， K取 1；對于圖中型腔中心線之間的位置尺寸 (即兩邊界為定位尺寸 )以及角度值和某些特殊尺寸 (如圖 419中的 a1)， 電極上相對應(yīng)的尺寸不增不減 ， K取 0。 Kb中的 177。 Kb 式中： a—— 電極水平方向的尺寸； A—— 型腔的水平方向的尺寸； K—— 與型腔尺寸標(biāo)注法有關(guān)的系數(shù)； b—— 電極單邊縮放量，粗加工時(shí)， b=δ1+δ2+δ0(注： δ δ δ0的意義參見圖 418)。 電極的水平尺寸是指與機(jī)床主軸軸線相垂直的橫截面尺寸 (如圖 417所示 )。 如圖 416(c)所示的電火花成型加工電極 ， 電極尺寸包括加工一個(gè)型腔的有效高度 L、 加工一個(gè)型腔位于另一個(gè)型腔中需增加的高度 L 加工結(jié)束時(shí)電極夾具和夾具或壓板不發(fā)生碰撞而應(yīng)增加的高度 L2等 。 如圖 416(b)所示的電極用來清角 ， 即清除某型腔的角部圓角 。 在設(shè)計(jì)中 ， 綜合考慮上述各種因素后很容易確定電極的垂直尺寸 ， 下面簡單舉例說明 。 電極平行于機(jī)床主軸線方向上的尺寸稱為電極的垂直尺寸 。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 圖 415 鑲拼式電極 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 2) 電極的尺寸 電極的尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸 ， 它們的公差是型腔相應(yīng)部分公差的 1/2～ 2/3。 這樣即可保證電極的制造精度 ， 得到尖銳的凹角 ， 而且簡化了電極的加工 ， 節(jié)約了材料 ， 降低了制造成本 。 鑲拼式電極是將形狀復(fù)雜而制造困難的電極分成幾塊來加工 ， 然后再鑲拼成整體的電極 。 但是對組合電極來說 ， 一定要保證各電極間的定位精度 ， 并且每個(gè)電極的軸線要垂直于安裝表面 。 圖 414所示的加工葉輪的工具電極是由多個(gè)小電極組裝而構(gòu)成的 。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 圖 413 階梯電極 ( a ) 階梯電極L1L2( b ) 粗加工 ( c ) 精加工第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 (2) 組合電極 。 階梯電極在電火花加工中的加工原理是先用電極增長部分 L2進(jìn)行粗加工 ， 來蝕除掉大部分金屬 ， 只留下很少余量 ， 然后再用原有的電極進(jìn)行精加工 。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 圖 412 整體電極 電極柄減輕孔電極沖油孔( a ) ( b )第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 對于穿孔加工 ， 有時(shí)為了提高生產(chǎn)率和加工精度及降低表面粗糙度 ， 常采用階梯式整體電極 ， 即在原有的電極上適當(dāng)增長 ， 而增長部分的截面尺寸均勻減小 ， 呈階梯形 。 整體式電極由一整塊材料制成 (如圖412(a)所示 )。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 圖 411 電極補(bǔ)償圖 加工電極實(shí)線為工件電極的理論形狀、尺寸要加工出的工件型腔虛線為工件電極修正后的理論形狀、尺寸第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 1) 電極的結(jié)構(gòu)形式 電極的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)型孔或型腔的尺寸大小 、復(fù)雜程度及電極的加工工藝性等來確定 。 在設(shè)計(jì)中 ，首先是詳細(xì)分析產(chǎn)品圖紙 ， 確定電火花加工位置；第二是根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備 、 材料 、 擬采用的加工工藝等具體情況確定電極的結(jié)構(gòu)形式；第三是根據(jù)不同的電極損耗 、 放電間隙等工藝要求對照型腔尺寸進(jìn)行縮放 ， 同時(shí)要考慮工具電極各部位投入放電加工的先后順序不同 ， 工具電極上各點(diǎn)的總加工時(shí)間和損耗不同 ， 同一電極上端角 、 邊和面上的損耗值不同等因素來適當(dāng)補(bǔ)償電極 。 因?yàn)槭臒崦浵禂?shù)小 ， 也可作為穿孔加工的大電極材料 。 (3) 機(jī)械強(qiáng)度差 ， 尖角處易崩裂 。 5) 石墨電極的特點(diǎn) (1) 機(jī)加工成型容易 ， 容易修正 。 (2) 機(jī)械加工性能尚好 ， 它可用仿形刨加工 ， 也可用成型磨削加工 ， 但其磨削性能不如鋼和鑄鐵 。 (5) 適宜于做電火花成型加工的精加工電極材料 。 (3) 易于加工成精密 、 微細(xì)的花紋 ， 采用精密加工時(shí)能達(dá)到優(yōu)于 μm的表面粗糙度 。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 3) 紫銅 (純銅 )電極的特點(diǎn) (1) 加工過程中穩(wěn)定性好 ， 生產(chǎn)率高 。 (2) 加工穩(wěn)定性較差 ， 電極損耗較大 ， 生產(chǎn)率也較低 。 (3) 是一種較常用的電極材料 ， 多用于穿孔加工 。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 表 41 電火花加工常用電極材料的性能 電加工性能 電極材料 穩(wěn)定性 電極損耗 機(jī)加工 性 能 說 明 鋼 較差 中等 好 在選擇電規(guī)準(zhǔn)時(shí)注意加工穩(wěn)定性 鑄鐵 一般 中等 好 為加工冷沖模時(shí)常用的電極材料 黃銅 好 大 尚好 電極損耗太大 紫銅 好 較大 較差 磨削困難，難與凸模連接后同時(shí)加工 石墨 尚好 小 尚好 機(jī)械強(qiáng)度較差，易崩角 銅鎢合金 好 小 尚好 價(jià)格貴，在深孔、直壁孔、硬質(zhì)合金模具加工中使用 銀鎢合金 好 小 尚好 價(jià)格貴，一般少用 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 1) 鑄鐵電極的特點(diǎn) (1) 來源充足 ， 價(jià)格低廉 ， 機(jī)械加工性能好 ， 便于采用成型磨削 ， 因此電極的尺寸精度 、 幾何形狀精度及表面粗糙度等都容易保證 。 目前常用的電極材料有紫銅 (純銅 )、 黃銅 、 鋼 、 石墨 、鑄鐵 、 銀鎢合金 、 銅鎢合金等 。 但由第三章所述 ， 不同的材料做電極對于電火花加工速度 、 加工質(zhì)量 、 電極損耗 、 加工穩(wěn)定性有重要的影響 。 這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是可以采用單電極完成一個(gè)型腔的全部加工過程；缺點(diǎn)是操作煩瑣 ， 尤其在單面修光側(cè)壁時(shí) ， 加工很難穩(wěn)定 ， 不易采取沖油措施 ， 延長了中 、 精加工的周期 ， 而且無法修整圓形輪廓的型腔 。 第四章 電火花加工工藝及實(shí)例 圖 410 側(cè)壁輪流修光法示意圖 ( a )d( b ) ( c ) ( d ) (