李军帅特种加工实验报告1.docx
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李军帅特种加工实验报告1.docx
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李军帅特种加工实验报告1
上海第二工业大学
特种加工实验报告
实验名称:
电火花加工机床与线切割机床操作
学院:
工学部
年级:
2012级
班级:
12机自A1
学生姓名:
李军帅
学号:
20124810071
实验地点:
14#车间
实验日期:
2015年3月16日
实验的目的与要求
1、了解电火花加工机床、电火花线切割机床的基本组成
2、观察两种机床在加工时的各种现象
3、加工稳定性观察
4、放电间隙的测量
5、培养学生观察问题和分析问题的能力
所用的仪器设备
设备:
电火花加工机床、电火花线切割加工机床
工具:
卡尺,表面粗糙度比较块
所用的
材料
电极材料:
铜、钼丝
工件材料:
45钢
工作液:
专用火花油、乳化液
机
床
的
基
本
组
成
介
绍
(可
附
页
)
1、电火花线切割机床:
电火花线切割机床是利用电火花原理,将工件与加工工具作为极性不同的两个电极,作为工具电极的金属丝(铜丝或钼丝)穿过工件,由计算机按预定的轨迹控制工件的运动,通过两电极间的放电蚀除材料来进行切割加工的一种新型机床。
电火花线切割机床主要由机床主体、运丝机构、丝架、冷却系统和控制台等部件组成(如图所示)
机床主体
运丝机构
控制台
丝架
冷却系统
图1电火花加工机床
(1)机床主体
机床主体主要由运丝机构、丝架、冷却系统和工作台等组成,是电火花线切割机床工作时的主体执行部分。
(2)运丝机构
运丝机构主要是实现电极丝与工件之间的相对运动的产生。
(3)丝架
它与运丝机构一起构成电极丝的运动系统,其主要作用是支撑电极丝,并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度,以满足各种工件加工的需要。
(4)冷却系统
提供有一定绝缘性质的工作介质——工作液,同时可对工件和电极丝进行冷却。
(5)控制台
控制台装有控制系统和数字编程系统,可以在控制台进行自动化编程从而实现对机床工作台运动的数字化控制。
2、电火花加工机床:
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。
电火花加工机床在特种加工领域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。
电火花加工机床主要由床身和立柱、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、控制柜及其附件等部分组成(如图所示)
床身和立柱
主轴头
工作台
工作液和工作液循环过滤系统
电火花加工机床的脉冲电源
伺服进给机构
控制柜
图2电火花加工机床
(1)床身和立柱
床身和立柱是电火花加工机床的基础结构,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产品的质量有着极其重要的影响,即机床的位置精度不高,产品加工精度也将难以保证。
因此,电火花加工机床的床身和立柱不仅应该结构合理,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,还需要能减小温度变化引起的形变。
(2)工作台
工作台主要用于支撑和装夹工件,在实际工作过程中,通过调整纵横向丝杆来改变电极与工件之间的相对位置。
工作台上装有工作液箱,用以容纳电极工作时所需要的工作液,使得电极和工件在电火花加工机床工作状态下完全浸没在工作液里,起到冷却、排屑作用。
(3)主轴头
主轴头是电火花加工机床的核心部件,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,如生产效率、几何精度以及表面粗糙度等,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灵敏度高,无爬行现象;
⑤具有足够的承载电极质量的能力。
(4)工作液和工作液循环过滤系统
工作液和工作液循环过滤系统
电火花加工机床的工作液和工作液循环过滤系统构成比较复杂,主要部件有过滤器、泵、电磁阀、压力表、净化器等。
电火花加工时工作液作用有以下几个方面:
①放电结束后恢复放电间隙的绝缘状态,以便下一个脉冲电压再次形成火花放电;
②使电腐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,导致电火花放电不分散而形成有害的电弧放电;
③冷却工作电极和降低工作表面瞬时产生的局部高温,否则表面会因局部过热而产生积碳,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,以抛出更多融化和气化了的金属,增加腐蚀量。
(5)电火花加工机床的脉冲电源
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来腐蚀金属。
脉冲电源对电火花加工产生的频率,表面质量,加工速度,加工过程的稳定性和工具电极的损耗等技术经济指标有很大的影响。
(6)伺服进给机构
电火花加工与普通的切削加工不同,它属于不接触加工,正常电火花加工时工具和工件之间有一定的间隙,而伺服进给机构就是通过调整这一间隙的大小从而实现对工件高效精确的切削。
(7)控制柜
控制柜的主要是功能是实现对机床各项工作参数的调整(如脉冲电流、切削量等)及电火花成形机床的开启和停止。
实
验
过
程
中
所
观
察
到
的
现
象
与
分
析
(可附页)
1.电火花线切割机床加工实验现象:
(1)根据电火花线切割机床的穿丝示意图在机床主体加工部分进行穿丝,如图所示:
线切割机床加工的基本原理是:
利用一根运动着的金属丝(直径为0.02~0.3mm的钼丝或黄铜丝)作为工具电极,在金属丝与工件间施加脉冲电流,产生放电腐蚀,对工件进行切割加工。
因此要对工件进行加工,作为工具电极的钼丝必不可少,从而穿丝是电火花线切割的必要条件。
(2)启动控制柜,根据所加工零件的要求,合理设定相关加工参数及进行相关的数字化加工程序的编程,具体现象如图所示:
数控程序是电火花线切割加工机床对工件进行数字加工的主要指令和依据,准确无误的数控程序是加工出高质量、高精度工件的必要前提,简言之,如果编程出现错误,那么加工工件的精度和质量都将无法得到保障。
(3)进行工件加工,火花四溅,深黄色工作液不断喷射,同时控制台上显示屏上的零件图上的刀具影像也在根据加工轨迹缓慢移动,同时,显示屏上的三维坐标也随着工件的加工的进行不断改变,具体现象如图所示:
工作液不断喷射,是为了对加工工件进行及时的冷却,而控制台上显示屏的三维坐标的改变是工件加工进度的数字化反映,同时零件图上的刀具影像的轨迹的移动也是实体刀具移动的数字化反映,从控制台上,我们可以根据图形和数字的变化,清晰的了解线切割机床加工工件的整个过程。
(4)加工结束,我们可以从废料板上清晰的看到加工工件的几何形状,具体现象如图所示:
工件台上的废料板上缺损的部分就是我们落料加工的零件的几何轮廓。
(5)取出所加工零件,我们可以清晰的看到,加工结果的几何形状完全符合我们预先设定的标准,具体现象如图所示:
图中的黑色小物体就是加工出来的零件,通过与控制台屏幕上的零件图对比,我们可以清楚地看到,加工结果完全符合完我们设定的加工零件的形状。
(6)将工件表面与电火花线切割表面粗糙度比较样块进行比较,我们发现加工工件的表面粗糙度完全符合我们的工件要求。
2.电火花加工机床加工实验现象:
(1)启动控制台,设定加工参数,具体现象如图所示:
设定不同的加工电流参数,从而使得加工速度不同,最终使得加工精度不同,便于我们判别不同加工电流参数(不同加工速度)对电火花加工机床加工精度的影响。
(2)调定主轴头与工件的位置,开始对工件进行加工,我们可以看到工作液不断喷射,火花四溅,工件表变开始被切割,我们发现,由于加工电流参数不同,加工速度也相差很大,具体现象如图所示:
电火花加工机床的工作原理是利用工具(铜丝)和工件之间脉冲性火花放电的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求,因此可以看到明显的放电现象,即火花四溅。
不断喷射的工作液是为了保证加工的顺利进行,具体而言,它有如下四个方面的作用:
①放电结束后恢复放电间隙的绝缘状态,以便下一个脉冲电压再次形成火花放电;②使电腐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,导致电火花放电不分散而形成有害的电弧放电;③冷却工作电极和降低工作表面瞬时产生的局部高温,否则表面会因局部过热而产生积碳,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,以抛出更多融化和气化了的金属,增加腐蚀量。
(3)加工结束,我们可以清晰的看到工件表面在不同加工电流情况下留下的浅孔,但是它们深度相同,表面光亮度不同,具体现象如图所示:
加工电流参数不同,但是加工深度相同,是因为我们设定的加工深度参数是相同的,但是表面光亮度不同,是因为不同的加工电流参数影响了加工速度,从而影响了加工精度。
(4)将不同电流参数下加工的浅孔表面与电火花加工表面粗糙度比较样块进行比较,我们发现加工电流参数不同,加工出来的工件的表面粗糙度不同,进而通过比较得知,加工电流参数越小,工件表面加工精度越高。
实
验
相
关
问
题
解
答
1.电火花加工机床的工作原理是什么?
答:
电火花加工机床的工作原理是利用工具(铜丝)和工件之间脉冲性火花放电的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
2.电火花加工机床工作过程中,电极和工件哪个是正极?
哪个是负极?
为什么?
答:
一般在短脉冲精加工时采用正极性加工(即工件元件接正极),而在长脉冲粗加工时则采用负极性加工。
人们对不同的脉冲宽度和加工极性做了许多实验,从绘制的图中得到,负极性加工时,纯铜的电极相对损耗率随着脉冲的宽度增加而减少,当脉冲宽度增大到一定程度时,电极相对损耗率将小于1%,即实现了低损耗率加工。
如果采用正极性加工,不论采用哪一种脉冲宽度,电极的损耗率都将难低于10%,然而当在脉冲宽度小于一定程度时,正极性加工的相对损耗率比负极性加工小。
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