天津工程师范学院
精密数控电火花加工技术
机械制造技能实训基地
第一部分 基础知识
一、 电火花加工： 在加工过程中，使工具和工件之不断产生脉冲性的火花 放电，靠放
电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。
二、 电火花加工的原理： 基于工件和工具（正、负电极）之间脉冲性火花 放电时的电
腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状 及表面预定的加工要求。 三、加工条件：
1、 必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间 隙。 2、 火花放电必须使瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后，需停 歇一段时
间。
3、 火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行。 四、电火花加工的机理：
1、 极间介质的电离、击穿、形成放电通道 2、 介质热分解、电极材料熔化、气体热膨胀 3、 电极材料的抛出 4、 极间介质的消电离 五、电火花加工的一些基本规律：
1、 影响材料放电腐蚀的主要因素
2、 电火花加工的加工速度和工具的损耗速度 3、 影响加工精度的主要因素
4、 电火花加工的表面质量： （ 1）表面粗糙度（ 2）表面变质层（ 3） 表面力
学性能
六、基本术语：
1、工具电极 2 、放电间隙 3 、脉冲电源 4 、工作液介质 5、电蚀产物 6 、电规准 7 、脉冲宽度 8 、脉冲间隔
9、放电时间 10 、峰值电压 11 、加工点流 12 、短路电流 13、峰值电流 14 、短路峰值电流
七、主要用途及使用范围： 采用紫铜、石墨、钢、铜钨合金等电极材料， 能对碳素钢、工具钢、淬火钢、硬质合金及其它高硬度金属材料进行放电 加工，可加工冲压模（落料模、复合模、级进模等） ，型腔模（精锻模、压 铸模、压延模、注塑模等）以及各种零件的坐标孔及复杂的异形曲面，还
可以加工0.1mm以上的小孔和0.2mm以上的窄缝。广泛应用于电机、 仪表、 汽车、航天、轻工、军工、模具等行业。
八、机床的组成部分：由主机、工作油箱、脉冲电源柜等部分组成。
第二部分 机床主机的主要结构及各部分作用
机床主机主要由主轴箱、 工作台、 工作液槽、 机床端子箱、 床身、 立柱等组成，就各部分作用介绍如下：
1、 主轴箱： 主轴伺服系统采用交流伺服电机拖动通过圆弧同步齿形 带减速及滚
珠丝杠副传动，驱动主轴作上下伺服运动。
2、 工作台： 工作台和鞍座的导轨均采用高品质直线滚动导轨，工作 台的纵、横
（ X、Y 轴）运动采用交流伺服电机通过联轴节直接驱 动滚珠丝杠来完成。工作台上有三条 T 型槽，用于夹紧副工作台 或工件。
3、 工作液槽： 工作液槽固定在工作台上，用来存放工作液，下端有 回油盘，当
打开时油沿着回油盘通过回油管流回油箱。为了保证 加工安全进行，在工作液槽上装有液面高度控制器，放电加工时 工作液面必须高出加工面 50mn以上，可根据不同高度工件的需要， 通过手轮调节液面高度。
连接板上装有浮子开关和温度开关， 用来接通和切断电源以实 现自动监控、报警、加工开始和停止。
工作液槽上配有冲、 抽油转换手柄及压力调定旋钮， 可根据加 工需要实现冲、抽油及压力调定。
4、 机床端子箱： 主机操作的所有信号都汇集在端子箱内，来自脉冲 电源的信号
通过端子箱控制三轴伺服、油泵等功能部件的动作， 机床信号又经过端子箱反馈给电柜做出不同的反应。
5、 床身、立柱 ：构成机床、支撑其他部件的安装及运动。
第三部分机床脉冲电源柜的使用与操作
一、 MD20A脉冲电源柜组成及作用
脉冲电源柜由操作面板和手控盒组成。 1、 面板：
1) 2) 3)
电源指示、起停操作区 屏幕显示区 控制键盘操作区
2、 手控盒：主要用于移动机床，共有四档速度，可进行机床 X+,X-,Y+,Y- 方向移
动。接触感知主要用于找正工件和电极。当使 用手控盒移动机床时， 电极和工件相接触后， 主画面报警显示 “接 触感知”现按“确认”键，进行解除，然后用忽略接触感知的方 法，即一手按“接触感知”键，一手按住方向键使工件与电极脱 开。
二、 使用与操作说明 1、 主画面说明：
1) 左上区为X、Y、Z、U四轴的当前坐标值显示区，用以显示加工及 移动的实时坐
标轨迹以及绝对 /相对、公制 / 英制的转换信息和最 大加工深度。 2) 右上角为汉川机床有限公司徽标及系统的当前时间和加工时间显 示。 3) 右中部是加工状态设置调整显示区，用于加工过程中加工状态及 加工参数的修
改调整，其中包括：系统状态、模糊控制、摇动参 数及电源参数等。通过对各种加工参数进行实时的调整，保证最 佳的加工效果。
4) 左中部为当前加工程序显示区，用于显示当前正在加工的程序、 程序段及程序
名。
5) 下部为功能操作区，此处的所有功能菜单均与键盘上的功能键一 一对应。这就
是系统软件的十二大功能模块。
2、 十二大功能模块说明
1) 坐标移动：本功能包括 “移动”、“半程移动” 、“极限移动” 、 “坐 标设定”四个子功能模块。 移动：表示按照输入的坐标轴的移动量进行移动。 半程移动：表示机床移动到当前坐标值的一半处，停止。 极限移动：选择需要移动的坐标轴及移动的方向，机床移动到极 限位置处，并找到机床零点后，停止。
坐标设定：选择需要设定的坐标轴，并输入相应的坐标值即可， 并显示在各自的坐标系上，各坐标轴距机械原点的距 离也随之变化。该功能还可以进行“绝对” 、“相对”、 “公制”、“英制”的转换，并可进行坐标的清零工作。 在移动过程中，选择“移动”子功能，选择需要移动的坐标轴 并输入相应的移动量， 并根据需要确定是否选择 “接触感知” 功能， 然后点击“确认”按钮或按下“ F1 开始”键或“ Enter 键”，即可 将选定轴移动到相应的目标位置处。 点击“退出”按钮或按下“ Esc”， 即可退出该功能及其对话框（下
同） 。
选择“接触感知”功能后， “移动”具有接触感知功能，否则 将忽略接触感知，因此，在忽略接触感知功能下进行移动操作时， 要特别小心， 确认在移动行程中， 没有阻挡物， 以防撞坏电极和工 件，造成巨大的经济损失。 2） 定位：本功能包括“端面定位” 、“角定位” 、“柱中心定位” 、“孔 中心
定位”、“自动三点定位” 、“火花找正” ，六个功能模块。 端面定位：首先确定要定位的端面，使用手控盒将机床移动到电 极和工件的相应位置处，然后根据定位需要输入相应的“快速接 近距离”，并根据工件和电极之间的对应关系在“移动方向”对话 框一栏中，选择对应的移动方向。可根据需要输入感知后反转值、 选择绝对或相对坐标和进行坐标清零。 柱中心定位：定位前用手控盒，将机床移动到电极和工件相应位 置处，然后根据定位需要输入以下变量（ 1）初始移动量（ 2） Z
轴下降距离（3）测定次数（4） Z轴感知后反转值（5） XY轴感知 后反转值。定位后，电极停在工件的中心处。 孔中心定位：定位前用手控盒将机床移动到电极和工件的相应位 置，根据定位需要输入以下变量： （1） X和Y轴的初始移动量（2）
Z轴下降距离（3）测定次数（4） Z轴感知后反转值（5） XY轴感 知后反转值，定位完成后电极停在工件的内孔中心处。 自动三点定位：定位前用手控盒将机床移动到电极和工件的相应 位置，然后在对话框中根据定位需要，选择定位类型、定位条件、 Z 轴下降距离、 感知后反转值、 测定物直径。 定位后电极停在工件 的中心处。
注：原输入值为位图中的 r ，对于内径， 原输入值应小于内径半径 与电极半径的差；对于外径，原输入值应大于圆柱半径与电极半 径的和。
角定位： 定位前用手控盒将机床移动到电极和工件的相应位置处， 然后根据定位需要选择“定位角号” ，并输入以下变量（ 1）初始 移动量（ 2）测定后移动量（ 3）测定次数（ 4）感知后反转值，其 中“定位角号”的1 , 2, 3, 4分别对应第一至第四象限工件的各 个角。\"测定后移动位置”的输入值，决定角定位后，电极停在的 位置。如输入零，电极将停在工件角上相邻边的交点处。 火花找正：是一种带有小电流放电加工的定位方式，需选择要找 正的方向中的一个，当电极快要接近工件时，即有小火花放电， 此时可根据火花的均匀，来确定电极和工件是否平正，可代替用 表找正。在进行电极和工件调平时，首先应确定电极卡头是否绝 缘，并且不能同时触摸电极和工件，以防触电。另外可选择
数值来控制火花的大小，但火花不能太大。
3） 加工：包括手动加工和程序加工，手动加工需要输入伺服加工轴 的目标坐标
值，并根据需要选择加工坐标“绝对”或“相对”方 式，同时还可以选择加工结束后是否回加工起始点，决定加工轴 的停止位置。程序加工可选择已编好的
IP参
程序，确认所选程序正确 无误，即可按照程序指令进行加工。 4） 加工条件： 加工参数: 序号 1 2 3 4 5 6 参数 ON OFF IP H SV UP 功能 脉冲宽度 脉冲间隙 峰值电流 高压控制 间隙电压 上升距离 范围 1-2047 6-2047 0-99 0-7 20-200 0-9 序号 7 8 9 10 11 参数 DN POL S VL C 功能 放电时间 放电极性 伺服速度 低压电压 电容 C代码 范围 0-9 + ,- 0-9 0-1 0-15 0-999 12 参数简介及选择：
ON是放电时间，OFF是放电休止时间，单位微秒，窄脉冲由于放电时间极 短，能量较小，多用于精加工。通常采用宽脉冲进行粗加工，窄脉冲进行 精加工。
IP是峰值电流的投入选择，峰值电流IP与ON时间组合起来构成脉冲能量， ip取决于IP和VL的组合,ON、IP、VL用来决定单个脉冲能量，左右光洁 度，电极损耗等加工结果的最重要的参数，放电能量于 放电能量越大，加工效率越高， 的面积越大。
H为高压辅助回路，它是在低压控制回路的基础上，用高压辅助回路，形 成先导击穿，有利于加工稳定。它设定高压辅助回路的峰值电流， 加1,峰值电流越增加 0.2A，最高H= 7,越增至1.2A。
SV为基准电压是加工电极与工件间隙电压基准值的设定。设定了基准电 压，当极间平均电压高于基准电压，电极就前进，低于基准电压电极就后 退。SV用于调整极间电压， 始终保持间隙基本恒定。
SV越小极间距离也就
H每增
IP、VL成正比例。
ON时间越长，放电作用的时间越长，融化
越小，放电越快，SV越大，极间距离扩大，放电频率变低。当加工出现不 稳定或拉弧时，增大 SV将得以改善。SV是关系放电持续稳定的重要调整 因素。
UP\\DN为定时抬刀，UP表示抬刀上升距离；DN表示放电时间，数值越大放 电加工时间越长。 使用抬刀有利于加工废屑的排除， 保持稳定的加工状态。 一般在粗加工时采用 UP:DN= 2: 5,精加工时选用 UP DN= 2 : 4或3: 4。 POL表示放电的极性选择：(在生产中常把工件接脉冲电源的正极时，
极性”加工,反之工件接脉冲电源的负极时,称“负极性”加工。
称“正 )在 C
代码条件中,各种材质组合的极性都有设定。一般超精加工,最后一组加 工参数采用正极性,以获得较高的光洁度。
VL低压电压：VL分别选择0、1时，对应空载电压依次为 90V, 120V。在 Cu-St 的加工中,一般 VL=90V。
C-电容并在极间的加工电容，
一般C1— C6用于小孔窄槽等的精加工。 对于
C7-C9,
超硬质合金加工,铜钨合金或石墨打钢的有消耗加工,粗加工时用
精加工时用 C3-C6，可增加脉冲的冲击力，以获得稳定的加工效果。应该 特别注意的是:对于小于 1％电极损耗的钢件的无损耗加工,此时必须设 定 C= 0。
C 代码是经验加工条件的存储区,加工时可视加工需要进行调用。分“用 户参数” 和“系统参数” ,用户参数可以对选定的加工参数进行修改、 删除、 保存等操作；系统参数不能进行修改。
5) 辅助功能:该部分包括程序编辑器、当前程序编辑器、计算器、 和断点
加工。程序编辑器用于用户对所需程序的编辑和修改；当 前程序编辑器用于用户对当前调用的程序进行修改和编辑,并可 编译和检查程序的错误。断点加工是用来保护加工过程中因出现 意外情况,而造成的机床加工中系统意外断电、加工停止等,在 这种情况下,用户可使用“断点加工”功能来继续进行原来的模 具加工。 6) 7)
开始、暂停、停止
帮助、调试、系统退出、机床参数
第四部分编程
、编程步骤：
1、分析零件图纸 2、工艺处理 3、数学处理 4、编写程序清单 5、制作控制程序 6、数控机床 、单位说明
1、 在进行移动、加工等操作时，对话框中的默认单位是：微米 2、 在平动加工中，选择平动半径时的默认单位是：微米 3、 在程序编辑中，输入的坐标数值的默认单位是微米， 单位是：毫米。
4、 使用G04延时指令时，默认单位是：毫秒。当加小数点表示单位是 秒。 5、 在英制加工中，默认单位是：英时。但在平动加工中，选择平动半 径时的默认单位仍是：毫米。
三、编程代码及指令格式 代码 G00 G01 功能 快速定位 直线插补 G00 X( ) Y G01 X( ) Y( ) Z() G17 G02 X( ) Y( ) 1( ) J() G02圆弧插补（顺圆） G18 G02 X( ) Y( ) I( ) K() G19 G02 X( ) Y( ) J( ) K() G03 G04 G11 G12 G17 圆弧插补（逆圆） 延时 跳读ON 跳读OFF 当加小数点表 示
指令格式 ( )Z() G17 G03 X( ) Y( ) I( ) J() G04 D() X-Y平面选择
G18 G19 G20 G21 G40 G41 G42 G54 G55 G56 X-Z平面选择 Y-Z平面选择 英制 公制 取消补偿 带补偿左偏 带补偿右偏 G41 D1000 G42 D1000 工作坐标系1 工作坐标系2 工作坐标系3
G57 G58 G59 G80 G81 G82 G90 G91 G92 M00 M02 M05 M08 M09 M98 M99 工作坐标系4 工作坐标系5 工作坐标系6 接触感知 回机床“零” 半程移动 绝对坐标系 增量坐标系 G80 Z- G81 Y- 赋坐标值 程序暂停 程序结束 忽略接触感知 旋转头开 旋转头关 子程序调用 子程序调用结束 四、摇动加工：（平动加工）指在单轴加工时，其他两轴进行特定轨迹合 成动作的加工方式。
1、作用：（1）对电极与精加工的偏差进行补偿，控制加工尺寸精度。
（2 ）利于排屑，便于稳定加工。
（3 ）修光工件的表面，提高其粗超度指标。
2、 指令：LN伺服方式摇动平面摇动轨迹STEP 摇动幅度（半径） 3、 摇动类型及在加工中的应用 ： 类型: OFF 类4^平面、 XY平面 自由 平动 步进 平动 YZ平面 ZX平面「 XY平面 YZ平面: ZX平面 XY平面 YZ平面「 ZX平面 000 030 060 100 130 160 200 230 260 001 031 061 101 131 161 201 231 261 002 032 062 102 132 162 202 232 262 003 033 063 103 133 163 203 233 263 004 034 064 104 134 164 204 234 264 005 035 065 105 135 165 205 235 265 圆形 方形 菱形 菱十字 正十字 锁定 平动 （1）自由摇动： X、Y、Z 轴中选定某一轴为加工轴，作伺服加工，其 它两轴进行
摇动运动。
例如： G01 LN001 STEP 30 Z-10 适用于液处理不均、排屑不畅的复杂形状及盲孔的加工。
（2）步进摇动：加工轴作步进伺服加工，其它两轴进行摇动运动。 例如： G01
LN101 STEP20 Z-10 适用于深孔排屑比较难的加工中，此摇动加工速度较慢。 （ 3）锁定摇动：在单轴加工中，主轴的轴向运动停止并锁定，其它轴 进行摇动运
动，是摇动半径幅度逐步扩大的一种镗加工方式。
G01 LN201 STEP20 Z-5 锁定摇动加工能迅速出去粗加工的波纹，是达到尺寸精度的最快加
工手段， 锁定摇动主要用于通孔或有底型腔模加工中，孔内滚花、 加工螺纹。
五、编程格式及实例 1、G54 G90 2 、G54 G90 G80 Z- G80 Z-
G92 X0 Y0 Z0 G92 X0 Y0 Z0 G00 M05 Z10.0 G00 M05 Z2.0 G00 X10. Y20. C170 G01 Z-10. C130 G01 Z-5. G00 M05 Z2.0
G02 X50. Y60. I40. C160 G01 LN001 STEP500 Z-10 G03 X80. Y30. I30. G00 M05 Z2.0
G00 Z10.
C320 G01 LN001 STEP200 Z-10. M02
G00 M05 Z10.0 M02
并且还能在
第五部分 工件加工
一、电极和工件的找正 1
、机床附件夹具的安装：根据加工工件对象的不同，选择适合装夹电 极的夹具附
件， 将电极连接板清洗干净后， 将电极夹具装入连接板 内，并用侧面锁紧螺钉锁紧。
2 3
、电极找正：使用普通夹具时，用直角尺和百分表找正电极与工作台 垂直 、工件的装夹：有定位要求的工件，一定要做出一对直角基准面，在 工件固定以
前应分别用百分表找正两基准面与工作台纵、 横坐标移 动方向平行，根据工件精度要求，一般在 0.005〜0.01毫米以内。
二、定位 根据图纸要求，选择适当的定位方式，找出工件加工的起始坐标。
三、 编程并选择合理的加工参数 根据加工图纸及要求编辑程序并选择合理的加工参数。
例如： G54 G90 G80 Z- G92 X0 Y0 Z0 G00 M05 Z2.0 C160 G01 Z-5. G00 M05 Z2.0
C160 G01 LN001 STEP500 Z-5. G00 Z10.0 M02
四、 工作液面的调整
为了加工安全， 工作液必须高出工件加工面一定高度， 通过液面高度调 整手轮，一般情况下液面至少高出加工面 50 毫米左右。
五、 试运行及开始加工 （ 需关闭机床门 ）
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