特种加工技术实验报告
专业：机械设计制造与自动化
班级：
学号：
姓名：
指导教师：张辽远
时间：
一、实验目的
通过实验使学生了解特种加工机床的一般结构和基本工作原理。掌握NH7732数控线切割机床和NH7145电火花成形机床的功能及其操作使用方法，掌握常用功能代码的用法，学会简单3B代码的手工编程，掌握特种加工中工艺参数的选择，学会工件装夹及找正方法，加深理解特种加工技术的原理、特点及应有范围。接受生产劳动纪律及生产安全教育，培养学生良好的生产劳动纪律和安全意识。
二、实验条件
1．场地条件：机械工程学院切削及特种加工技术实验室（机械楼105室）。
2．设备条件： NH7732数控线切割机床和NH7145 电火花成形机床。
3．工具及材料条件：卡尺、百分表与表座、虎钳、扳手、鉬丝、剪刀。
材料：尺寸规格约为80*80*50mm的模具钢块、电极丝（300米）、紫铜电极（一组）、（不锈）钢板尺寸规格80*80*5（100块）。
4.耗材：电火花加工液（400升）；电火花线切割液（100升）。
三、电火花线切割加工
1．电火花线切割工作原理：
如图1a、b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使钼丝作正反向交替移动。加工能源由脉冲电源3供给，工件接脉冲电源正极，钼丝接负极。电极丝与工件之间保持一定的轻微接触压力，才形成火花放电。加工时，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，根据火花间隙状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线轨迹，把工件切割成形。
2．电火花线切割的特点：
（1）以0.03～0.35mm的金属线为电极工具，不需要制造特定形状的电极，加工材料为导体
或半导体的材料，无论硬度如何。
（2）虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了内侧圆角（直径是金属线半径加放电间隙）
等个别限制外，任何复杂的开头都可以加工。
（3）轮廓加工所需加工的余量少，能有效地节约贵重的材料。
（4）电极丝损耗小，加工精度高。（高速走丝切割采用低损耗脉冲电源，加工精度能达到
0.01～0.02mm；慢速走丝线切割采用单向连续供丝，在加工区总是保持新电极丝加工，加工精度达到0.002～0.005mm）
（5）依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能，同时加工凹凸两种模具时，间隙可
任意调节。
（6）采用乳化液或去离子水作工作液，不会引燃起火，可以昼夜无人连续加工。
（7）任何复杂开头的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，因而很适合小批零件和
试制品的生产加工，加工周期短，应用灵活。
（8）采用四轴联动，可加工上，下面异形体，形状扭曲曲面体，变锥度和球形等零件。
3.实验所使用的电火花线切割机床
（1）如下图所示：
该机床设备组成部分：脉冲电源，工作液及循环系统，床身，坐标工作台，走丝机构，贮丝筒，数控装置。
脉冲电源为线切割的能源；工作液及循环系统浇注工作液，防止放电引燃工件；床身用于支撑机床的各机构；坐标工作台用于安装固定工件；走丝机构，贮丝筒及在数控装置的控制下完成切割。
（2） 数控装置的一些操作界面如下图所示：
（3）加工的零件为正方形如下图所示
4．实验过程
首先，了解数控线切割机床的基本组成部分，即：主机、自动进给系统、脉冲电
源和过滤循环系统四大部分。其次，熟悉电加工操作面板并设定两组不同电参数。然后进行线切割加工，并观察钼丝切割状态。最后，数控线切割加工结束后，检测所加工工件的宽度，观察切割表面状态。
5．实验现象
（1） 火花状态 加工时电火花明亮。如下图所示
（2）零件边缘较光滑有较好的表面粗糙度。如下图所示
6．实验数据
7.实验结果与现象讨论
实验结果：加工速度与脉宽有关，脉宽越大，加工速度越快，但是超过一定脉宽，加工速度会随着脉宽增大而减小
现象讨论：
（1）出现误差的原因有人员测量误差，切削液给钼丝的震动，量具本身误差等。
（2）表面粗糙度与脉宽有关，脉宽越大，工件表面越粗糙。
（3）加工速度与脉宽有关，脉宽越大，加工速度越快，但是超过一定脉宽，加工
速度会随着脉宽增大而减小
（4）出现电火花原因是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，并出现电火花。
四、电火花成型加工
1．电火花成型加工原理
电火花加工时，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。
2．电火花加工特点
（1）电火花加工速度与表面质量 模具在电火花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。
粗加工采用大功率、低损耗的实现，而中、精加工电极相对损耗大，但一般情况下中、精加工余量较少，因此电极损耗也极小，可以通过加工尺寸控制进行补偿，或在不影响
精度要求时予以忽略。
（2）电火花碳渣与排渣 电火花机加工在产生碳渣和排除碳渣平衡的条件下才能顺利进行。
实际中往往以牺牲加工速度去排除碳渣，例如在中、精加工时采用高电压，大休止脉波等等。另一个影响排除碳渣的原因是加工面形状复杂，使排屑路径不畅通。唯有积极开创良好排除的条件，对症的采取一些方法来积极处理。
（3）电火花工件与电极相互损耗 电火花机放电脉波时间长，有利于降低电极损耗。电火花
机粗加工一般采用长放电脉波和大电流放电，加工速度快电极损耗小。在精加工时，小电流放电必须减小放电脉波时间，这样不仅加大了电极损耗，也大幅度降低了加工速度
3．电火花成型加工机床如下图
4．组成部分如下图所示
5
．操作面板如下图所示：
6．电火花成型加工实验过程
首先，了解电火花机床的基本组成部分，即：主机、自动进给系统、脉冲电源和过滤循环系统四大部分。其次，熟悉电加工操作面板并设定三组不同电参数。然后，依次进行电火花加工，并观察电火花状态、极性效应等。最后，在电火花加工结束后，检测所加工孔的粗糙度，测量电极和孔的直径。
7.电火花成型加工实验现象
（1） 火花状态 加工时电火花明亮，烟雾一般。有黑色固体颗粒出现在切削液中如下图所示：
（2）极性效应 加工完成后工具电极直径长度没有明显变小，故极性效应明显。
如下图所示：
（3）加工零件的凹坑成六角形中间深边缘浅。如下图所示：
8.实验数据
9．实验结果与现象讨论
实验结果：脉宽有一个最佳脉宽，大于或小于这个直径，加工工件速度都会减小
脉宽越大，电极损耗越小，表面粗糙度越好，加工稳定性越好。
现象讨论：
（1）工件表面成六边形与刀具表面形状有关刀具由于长时间加工致使表面磨损
形成六边形。
（2）切削液中出现黑色固体是由于钢中含有碳，金属粒子等其他杂质，在电火
花加工过程析出。
（3）切削液中出现小气泡是由于放电通道达到5000度以上高温，高温首先把切
削液气化进而热裂分解出小气泡，游离炭等。
五、作业线切割3B代码编程
N 1:B 100B 7734B 7734GY L2; N 2:B 0B 10100B 10100GY L2;
N 3:B0B 10100B 10100GY L2;
N 4:B10000B 0B 10000GX L1; N 5:B0B 5000B 5000GY L2;
N 6:B100B 15100B 8726GY SR2; N 7:B6798B 9767B 11286GX NR3; N 8:B15122B 37139B 35127GX SR2; N 9:B5039B 8753B 8753GY SR1;
N 10:B10100B 0B 5061GX SR4; N 11:B20005B 34753B 35127GX SR4; N 12:B 4488B 11021B 11286GX NR1; N 13:B 8626B 12394B 8726GX SR4;
N 14:B 10000B 0B 10000GX L3; N 15:B 100B 7734B 7734GY L4; N 16:DD