上海第二工业大学

特种加工实验报告

             

             

             

              院      系  机电工程学院   

        专      业  机械工程及自动化

              班      级   09机自A2    

              姓      名   张胜利          

        学      号  094811943        

        指 导 老 师  杨浩泉      

            完成时间 20##年10月18日

实验一电火花机床加工实验报告

一  实验目的

     1了解D7140P电火花加工机床的组成和工作原理，初步学会使用该设备。

    2 掌握电火花加工的基本原理。

    3了解电火花加工的工艺方法和电火花加工的优缺点。

二 实验设备

1电火花加工机床的组成

    D7140P电火花加工机床由床身和立柱、工作台、主轴头、工作液和工作液循环过滤系统、脉冲电源、伺服进给机构、主轴头和工作台附件等部分组成（如图1所示）。

 

                        图1  D7140P电火花加工机床

 (1)床身和立柱
      床身和立柱是基础结构，由它确保电极与工作台、工件之间的相互位置。位置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。
  (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。工作台上装有工作液箱，用以容纳工作液，使电极和工件浸泡在工作液里，起到冷却、排屑作用。工作台是操作者装夹找正时经常移动的部件，通过移动上下滑板，改变纵横向位置，达到电极与工具件间所要求的相对位置。
 (3)主轴头
      主轴头是电火花成形加工机床的一个关键部件，在结构上由伺服进给机构、导向和防扭机构、辅助机构三部分组成。用以控制工件与工具电极之间的放电间隙。
      主轴头的好坏直接影响加工的工艺指标，如生产率、几何精度以及表面粗糙度，因此对主轴头有如下要求:
      1）有一定的轴向和侧向刚度及精度；
      2）有足够的进给和回升速度；
      3）主轴运动的直线性和防扭转性能好；
      4）灵敏度要高，无爬行现象；
      5）具备合理的承载电极质量的能力。

 (4)电火花加工机床的工作液和循环过滤系统

       电火花加工机床的工作液和循环过滤系统如下图2所示

图2 D7140P电火花加工机床的工作液和循环过滤系统

1—过滤器  2,11—泵  3电磁阀  4,7—压力表   5—工件   6—节流阀

9—过滤器  10—电阻率检测电极   净化器

电火花加工时工作液的作用有以下几方面:

1）放电结束后恢复放电间隙的绝缘状态（消电离），以便下一个脉冲电压再次形成火花放电。为此要求工作液有一定的绝缘强度，其电阻率在l03~106Ω?cm之间。
          2）使电蚀产物较易从放电间隙中悬浮、排泄出去，免得放电间隙严重污染，导致火花放电点不分散而形成有害的电弧放电。
          3）冷却工具电极和降低工件表面瞬时放电产生的局部高温，否则表面会因局部过热而产生结炭、烧伤并形成电弧放电。
          4）工作液还可压缩火花放电通道，增加通道中压缩气体、等离子体的膨胀及爆炸力，以抛出更多熔化和气化了的金属，增加蚀除量。

(5)电火花成型机床的脉冲电源
        脉冲电源的作用是把工频交流电转换成供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术经济指标有很大的影响。
 (6)电火花加工机床的伺服进给
      电火花加工与切削加工不同，属于“不接触加工”。正常电火花加工时，工具和工件间有一放电间隙S。如果间隙过大，脉冲电压击不穿间隙间的绝缘工作液，则不会产生火花放电，必须使电极工具向下进给，直到间隙S等于或小于某一值，才能击穿并产生火花放电。在正常的电火花加工时，工件以
      w的速度不断被蚀除，间隙S将逐渐扩大，必须使电极工具以速度 d补偿进给，以维持所需的放电间隙。如进给量 d大于工件的蚀除速度
      w，则间隙S将逐渐变小，甚至等于零，形成短路。当间隙过小时，必须减少进给速度 d 。如果工具工件间一旦短路（S＝0），则必须使工具以较大的速度 d反向快速回退，消除短路状态，随后再重新向下进给，调节到所需的放电间隙。这是正常电火花加工所必须解决的问题。

2D7140P电火花加工机床的主要参数

型号： D7140P                        规格： 400×300 mm 
机床参数：工作台面尺寸：650×400 mm  工作台行程（X×Y）：400×300 mm
Z轴行程： 200 mm                    辅助Z轴行程：200 mm

工作油槽尺寸（长×宽×高）：1070×640×340 mm    最大加工电流：60 A
最大加工速度：400 mm ³/min                     最大工件重量：750 kg
最大电极重量：70 kg                            储油箱容量：300 L
电源输入功率：6 KVA                          控制机重量：250 kg
机床外形尺寸（长×宽×高）：1400×1200×2000 mm  机床重量：1800 kg 

三 电火花加工实验原理

电火花加工原理如下图3所示，在进行加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～0.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。

  

图3  电火花加工原理图

从上看出，进行电火花加工必须具备三个条件：必须采用脉冲电源；必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙；火花放电必须在具有一定绝缘强度（10～107Ω ·m）的液体介质中进行。  

  四  实验步骤

1、电火花成型机首先检查电源总开关ON。

   2、装上电极与夹头，校正垂直，平行基准，将工件放于磁器工作台上，校正平行基准后吸磁固定。

   3、以电极寻工件之放电位置X、Y坐标，寻边时将AT詷至OA，PA20μS~45μS。

   4、极性选择，(铜为正极，工件为负极)。

   5、电流AT调整，放电时间PA之搭配，粗放(电极单边间0.12)ATS~45A，PA60s~120μs，其具体条件要以放电电极面积大小而定，放电面积较小时，粗放可用1、5A90μS(小于1mm2时)以勉电极过于损耗;细放(电极单边间隙0、04)，AT1、5~SA 、PA20μS~60μs，细放之放电面积较大时，先用AT1、5PA60μS将侧壁放至0、1左右时改用AT3A 、PA30μS利剩下0、030，然后改用AT1、5A 、PA30μS放至0、005 ，最后单边侧修0、025(AT1、5A PA30μS)。

   6、休止时间PB，放电间隙电压调整，粗放时PB3~4，间隙电压调至3或4，细修时PB调至5或6，间隙电压调至5或6。

   7、伺服强弱，脤动设定，粗放时，伺服调至6或7，机头上`下脤动时间分别设定为5\4或4\4。细放时，伺服调至5，机头上下脤动时间分别设定为5\2或6\3。

   8、将液位控制开关打开(打开时指示灯为闪烁状)，睡眠开关开启(打开时其指示灯亮)。

   9、手动伺服进刀，到达Z轴基准面位置，设定放电深度，在进行深度设定时，待电极与工件完全接触之瞬间输入数据，然后视其差值进行Z轴补正。(不得将F1开关压下来设定深度)。

  10、加工液压马达ON，冲油位置调整。

  11、放电开关ON。 12、观察V表，A表指数，伺服稳定指示灯是否稳定。

  13、确认放电位置是否正确。

  14、加工完毕之工件电极及相关之图档放置于相应的指示位置。

实验二电火花线切割机床加工实验报告

一  实验目的

     1了解ACTSPARK电火花线切割加工机床的组成和工作原理，初步学会使用该设备。

    2 掌握电火花线切割加工的基本原理。

    3了解电火花线切割加工的工艺方法和电火花线切割加工的优缺点。

二 实验设备

1 电火花线切割加工机床的组成

如下图1所示，ACTSPARK可分为机床主机和控制台两大部分。

 

                     图1 ACTSPARK电火花线切割加工机床

（1）控制台

控制台中装有控制系统和自动编程系统，能在控制台中进行自动编程和对机床坐标工作台的运动进行数字控制。

（2）机床主机

机床主机主要包括坐标工作台、运丝机构、丝架、冷却系统和床身五个部分。下图2为ACTSPARK电火花线切割加工机床走丝机构示意图。

图2 ACTSPARK电火花线切割加工机床走丝机构示意图。

（3）运丝机构  

它用来控制电极丝与工件之间产生相对运动。

（4）丝架  

它与运丝机构一起构成电极丝的运动系统。它的功能主要是对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度，以满足各种工件（如带锥工件）加工的需要。

（5）冷却系统  

它用来提供有一定绝缘性能的工作介质——工作液，同时可对工件和电极丝进行冷却。

2ACTSPARK电火花线切割加工机床的主要参数

品牌/型号：瑞士阿奇夏米尔/ACTSPARK     主电机功率：5（kw）

最大加工电流：64（A）                    最小指令值：0.001（mm）

表面粗糙度：Ra0.10（um）                 工作台行程：350 x 250 x 250（mm）

最大加工速度：480（mm/min）              最大切割厚度：270（mm）

三 电火花线切割加工实验原理

如下图3所示，工件安装在工作台上，工作台通常由X轴和Y 轴电动机驱动（见图）。工具电极（电极丝）为直径0.02~0.03毫米的金属丝，由走丝系统带动电极丝沿其轴向移动。走丝方式有两种：①高速走丝，速度为9～10米/秒，采用钼丝作电极丝,可循环反复使用；②低速走丝，速度小于10米/分，电极丝采用铜丝，只使用一次。脉冲电源加在工件与电极丝之间，一般工件接正极，电极丝接负极。工件与电极丝之间用喷嘴喷入工作液(乳化液、去离子水等)。控制系统根据预先输入的工作程序输出相应的信息，使工作台作相应的移动，工件与电极丝靠近。当两者接近到适当距离时(一般为0.01～0.04毫米)便产生火花放电，蚀除金属。金属被蚀除后工件与电极丝之间的距离加大，控制系统根据这一距离的大小和预先输入的程序，不断地发出进给信号，使加工过程持续进行。

下图3电火花线切割加工实验原理

  

  四  实验步骤

 1   对图样进行分析和审核  分析图样对保证工件加工质量和工件的综合技术指标是有决定意义的第一步。以冲裁模为例，在审核图样时首先要检查出不能或不易用电火花线切割加工的工件图样，大致有如下几种：

a    表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后无法进行手工研磨的工件；

b.     窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件，或图样内拐角处不允许带有内圆角放电间隙所形成的圆角的工件；

c.       非导电材料

d.      厚度超过丝架跨距的零件

e.       加工长度超过x、y拖板的有效行程长度，且精度要求较高的工件

在符合线切割加工工艺的条件下，应着重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合间隙和冲制件厚度等方面仔细考虑。

2   确定合理的冲模间隙  线切割加工的工件表魔免有一层组织脆松的熔化层，加工电参数越大，工件表面粗糙度越差，熔化层越厚。随着模具冲次的增加，这层脆松的表面会渐渐磨去，使模具间隙逐渐增大。冲模间隙的合理选用，是关系到模具的寿命及冲制件毛刺大小的关键因素之一。

3  确定合理的过渡圆半径   为了提高一般冷冲模具的使用寿命，在线、圆相交处和小角度的拐角处都应加过渡圆，过渡圆的大小可根据冲裁材料厚度、模具形状和要求寿命及冲件的增厚、过渡圆也可相应增大。由于电极丝加工轨迹会在内拐角处自然加工出半径等于电极丝半径加单面放电间隙的过渡圆，过渡圆取值一般在0.1~0.5mm范围内。

4    计算和编写加工程序  编程时，要根据工件的情况，选择一个合理的装夹位置，同时确定一个合理的起割点和切割路线，起割点应取在图形的拐角处，或在容易将凸尖修去的部位。线切割线主要以防止或减少模具变形为原则，一般应考虑使靠近最后切割靠近装夹的一边。

5    穿制加工用的程序纸带和校对纸带  根据程序单把纸带制作完毕后，一定把程序单与制作好的纸带逐条进行校对，用校对好的纸带把程序输入控制器后才能试切样板，对简单有把握的工件可以直接加工。对尺寸精度要求高、凸凹模配合间隙小的模具，必须要用薄料试切，从试切件上课检查其精度和配合间隙。如发现不符合要求，应及时分析，找出问题，修改程序直至合格后才能正式加工模具，这一步骤时避免工件报废的一个重要环节。

三 实验小结

   通过对这次实验的学习，不仅是我对课堂上学的理论知识得到了应用达到了学以致用的效果，还使我认识到电火花加工技术在生产当中有相当的应用优势，并且还在向新的领域发展。我的收获主要有以下几个方面。

  第一对于加工工件来说，电火花加工具有可复制性，能加工复杂的工件，如：手机模具、雪地轮胎模具等。对加工薄壁工件、深窄槽加工、微细加工有独特的优势。但对常规机床能加工的工件，用电火花加工无优势。

第二，就加工精度而言，电火花加工无切削力，电火花加工是电能转换为热能的加工，加工电极与工件之间需保持0.02～0.3mm的距离，因此不受切削力的影响，在加工薄壁、微细型腔工件时能达到微米级的精度和很高的表面质量，最高表面质量能达到R a=0.1μm的镜面。但因存在放电间隙，虽然能达到较高的加工精度，但加工难度较大，需多次调整电极尺寸和电参数，成本大大增加。

第三，就加工材料来说，电火花加工以柔克刚，适合加工各种导电材料，无论硬度多高，都能加工。近几年对一些微导电、高硬度的材料加工有了发展和应用，如：金刚石加工、陶瓷加工等。 但对非导电材料无法加工，如：塑料、橡胶及尼龙等。

第四，就加工速度而言，电火花加工能够加工复杂、高硬度的工件，比高速铣削加工效率高、成本低。加工小孔(φ 0.3～3mm)比其他钻削加工的效率高、成本低。但电火花加工之前，需用铣削粗加工去除大部分材料，特别是在精加工时，为了达到好的表面质量，必须减小加工电流、脉宽等参数，致使加工效率大大降低。

第二篇：特种加工实践报告

特种加工实践调查报告

一、电火花加工

1、零件加工设备的概述：

a）机床名称和型号：单轴数控成型电火花加工机床，型号为spz350.。b）机床的组成部分：电气柜、坐标工作台、主轴头、旋转头、高压工作液系统、光栅数显装置。

2、加工原理与特点：

电极采用铜管，铜管旋转或不旋转，管内通入高压水，铜管与工作之间放电，高压水起到介质、冷却及快速将放电蚀除物排出的作用。由于在高压水的作用下能够快速将蚀除物从深小孔中排出，所以放电状态良好，加工效率高。加工孔径为直径0.3到直径3mm。

3、电火花加工的主要用途是：

①加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；②加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等；③加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；④加工各种成形刀具、样板和螺纹环规

等工具和量具。

4、单轴数控成型电火花加工机床示意图：

单轴数控成型电火花加工机床（型号：spz350）

二、电火花线切割

1、零件加工设备的概述：

a)机床名称和型号：数控电火花快走丝线切割机床，型号为DK7732E。b)机床的组成部分:线切割由坐标工作台（X.Y）运丝机构、丝架和床身四部分组成。X、Y坐标工作台是用来装夹被加工的工件，控制台给X轴和Y轴执行机构发出进给信号，分别控制两个步进电机，进行预定图形的加工。坐标工作台主要由拖板、导轨、丝杠运动副、齿轮传动机构四部分组成。c)丝架的作用：在电极丝按给定线速度运动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度。

2、加工原理：

线切割加工通过电极丝和工件之间进行脉冲放电，（电极丝接负极，工件接正极）产生高温（约一万度），使工件金属融化同时和介质产生爆炸，取出材料的一种加工方法。

3、零件的加工工艺制定

电火花线切割加工一般可分以下四个步骤：

A、工件图纸的审核与分析

a、图纸的分析与方案确定

b、凹角和尖角的切割加工的要点

c、合理选用表面粗糙度和加工精度

d、合理选用工件材料和热处理

B、编制加工程序

a、编程前的准备（确定间隙补偿量、程序的起点及走向的选择） b、确定加工间隔和过渡圆半径

c、计算与编写加工程序

d、校对程序

C、工件的加工

a、加工前的准备

b、工件的找正

c、电极丝初始位置的确定

d、切割加工

D、工件的检验

a、尺寸精度和配合间隔的检验

b、表面粗糙度的检验

4、数控快走丝线切割机床示意图

数控快走丝线切割机床（型号：DK7732E)

DK7732E的主要技术规格及参数要求：

1． 机床的主要技术参数:1.1 工作台行程：XxY 320x400 mm.

1.2 最大负荷量：300kg

1.3 最大切割厚度：300mm. 1.4 最大加工锥度：6/100mm

1.5 最大切割效率：120mm/min

1.6 加工表面粗糙度：Ra<2.5um(GB7926-20xx) 1.7 电

极线（钼丝）直径范围：0.18-0.20mm

1.8 加工精度：<0.015mm(GB7926-20xx) 1.9 工作电源：AC380V/415V 50HZ 三相

虽然电火花线切割加工不容易起火，可以无人运转，但是要注意电极丝的保护，以为电极比较小，容易断。在讲解电火花线切割加工机床时，朱博也提到，不要用手或其他东西碰电极丝。朱博从机床的床身讲解到坐标工作台，然后到走丝机构、锥度切割装置。接着有分析了线切割用的脉

冲电源，脉冲电源有晶体管矩形波形脉冲电源、高频分组脉冲电源、节能型脉冲电源、低速走丝线切割加工的脉冲电源等。最后朱博就给我们示范了一个“一箭穿心”的工件的线切割加工。首先讲工件夹在工作台上并找正对准，然后调好脉冲电源，选好要加工出来的图案（一箭穿心），最后打开工作开关就可以自动加工了。