東莞宏威數(shù)碼機(jī)械有限公司 陸曉慧

放電加工技術(shù)
——鏡面電火花

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當(dāng)前,模具制造技術(shù)的快速發(fā)展賦予了電火花更高的加工要求,表面粗糙度是電火花加工的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo),火花加工技術(shù)在表面粗糙度方面取得了很大的進(jìn)步,通過(guò)對(duì)機(jī)床的改進(jìn)和開(kāi)發(fā)新的工藝方法已能實(shí)現(xiàn)鏡面加工效果。電火花加工放電通道的形成是流光擴(kuò)展的結(jié)果,放電通道在陰極擴(kuò)散分叉。

鏡面電火花加工工藝方法混粉技術(shù)擊穿放電

一、電火花及鏡面電火花概念

1.電火花。電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法,又稱放電加工或電蝕加工,英文簡(jiǎn)稱EDM。

工作原理:利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲(電極絲)作電極,對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。

它主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件,例如:沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等,成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極,各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等,具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn),已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用,右圖為電火花加工原理圖。

電火花加工原理圖

2.鏡面電火花。是指加工表面粗糙度值在Ra< 0.2um的電火花加工,表面具有鏡面反光效果,并具有較好的耐磨性和耐腐蝕性,零件表面無(wú)需拋光處理。缺點(diǎn),放電后在省模時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)銅材鋼材要求較高,加工費(fèi)用相對(duì)較高。

主要應(yīng)用場(chǎng)合:成本相對(duì)較高,主要應(yīng)用在復(fù)雜模具型腔中及公差要求很高的工件。尤其應(yīng)用在不便與拋光作業(yè)的復(fù)雜曲面的精密加工,可以省去手工拋光的工序以及效率,縮短模具開(kāi)發(fā)的周期具有實(shí)際意義。

二、鏡面電火花加工的具體要求

1.電火花機(jī)床需要具有鏡面加工電路。鏡面加工電路:要求機(jī)床的脈沖電源具有極小的單個(gè)脈沖能量,能在小放電能量下進(jìn)行穩(wěn)定的放電加工,解決加工速度慢、電極損耗大與窄脈寬的工藝矛盾。

根據(jù)電極絲的運(yùn)行速度不同,電火花線切割機(jī)床通常分為兩類:一類是高速走絲電火花線切割機(jī)床,其電極絲作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng),一般走絲速度為8～10m/s,電極絲可重復(fù)使用,加工速度較高,但快速走絲容易造成電極絲抖動(dòng)和反向時(shí)停頓,使加工質(zhì)量下降,是我國(guó)生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種;另一類是低速走絲電火花線切割機(jī)床,其電極絲作低速單向運(yùn)動(dòng),一般走絲速度低于0.2m/s,電極絲放電后不再使用,工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工質(zhì)量較好,但加工速度較低,是國(guó)外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。

2.改善鏡面效果的方法——混粉技術(shù)?；旆垭娀鸹庸な且环N改善電火花表面粗糙度的先進(jìn)工藝方法。混粉電火花:是指在工作液中添加了微粉,如硅粉、鋁粉等有關(guān)添加劑,使加工零件表面獲得鏡面效果?；旆垭娀鸹庸C(jī)理:混粉電火花加工由于在工作液中添加了導(dǎo)電性微細(xì)粉末,放電時(shí)間隙增大,有大量的細(xì)小粉末進(jìn)入放電間隙,由于粉末具有導(dǎo)電性,粉末中的電勢(shì)差為零,能夠有效防止集中放電的發(fā)生。放電在加工表面均勻產(chǎn)生,比普通放電表面要平整,減少了光的亂反射并形成閃光的鏡面。

3.工藝及加工余量的選擇。電火花加工的工藝方法是否合理可行也是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工的重點(diǎn)。一般加工工藝,采用粗加工電極蝕除大量金屬完成粗加工,然后再換半精或精加工電極完成過(guò)渡加工或精加工。這種工藝方法的關(guān)鍵是加工中應(yīng)采用電極搖動(dòng)的方法來(lái)改善排屑狀況,達(dá)到穩(wěn)定的加工。鏡面電火花采用多種電極更換的方法,采用幾個(gè)相應(yīng)的尺寸的電極完成一個(gè)型腔的粗、半精、精加工。選擇合適的加工余量是保證產(chǎn)品、節(jié)約成本與提高工作效率的重要因素。最理想的加工情況是:加工完第一道工序后,其后只需要修光第1個(gè)加工條件形成的表面不平度,而不去掉新的材料。但由于實(shí)際加工中,放電狀況受到制約因素很多,為了安全考慮,余量的大小可根據(jù)實(shí)際放電的狀況而定。

4.工具電極材料。工具電極材料選用主要根據(jù)材料在特定加工中的耐蝕性和工藝性。從理論上說(shuō),所有導(dǎo)電材料均可作工具電極材料,但從工藝性、耐用性、經(jīng)濟(jì)性等方面考慮,一些材料不宜選用,例如:銅材料耐蝕性好,實(shí)際加工工藝需要磨削時(shí)不宜選用(因銅材料磨削加工易造成砂輪堵塞);目前,最常用的工具電極材料是石墨、鑄鐵、鋼、純銅。電極損耗問(wèn)題在加工中,電火花在燒蝕工件材料同時(shí),也在工具電極上燒蝕電極材料。如前所說(shuō),電火花加工通過(guò)工具電極與工件被加工面之間火花放電蝕除金屬材料;在粗加工中,電火花加工金屬蝕除率可達(dá)到100～200mm3/ min,甚至于更高;但是,這一蝕除率數(shù)值仍遠(yuǎn)低于使用車刀、銑刀等金屬切削刀具進(jìn)行切削加工時(shí)可達(dá)到的金屬切除率。因此,提高電火花加工生產(chǎn)效率應(yīng)充分發(fā)揮切削刀具高效切削功能,以車、銑、刨等方法切除盡可能多的金屬材料余量,讓電火花加工蝕除盡可能少的金屬材料余量。

5.鏡面加工中電規(guī)準(zhǔn)的選擇。電規(guī)準(zhǔn)和電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換是電火花加工術(shù)語(yǔ)。電規(guī)準(zhǔn)指電火花加工中使用的電參數(shù)配合。電規(guī)準(zhǔn)分為粗規(guī)準(zhǔn)、中規(guī)準(zhǔn)和精規(guī)準(zhǔn)。粗規(guī)準(zhǔn)加工生產(chǎn)率高,但加工精度低;中規(guī)準(zhǔn)可得到適度加工生產(chǎn)效率并達(dá)到一定產(chǎn)品精度要求;精規(guī)準(zhǔn)一般用于加工表面粗糙度數(shù)值低于0.8μm的精加工,加工生產(chǎn)率低,但加工精度好。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著市場(chǎng)對(duì)模具制造提出的更高要求,以及對(duì)產(chǎn)品要求也越來(lái)越高,鏡面電火花加工將成為精密型腔模制造的一種必不可少的技術(shù)。電火花可以加工淬火件的特點(diǎn)在模具形腔維修中很有價(jià)值,因?yàn)橥ㄟ^(guò)電火花加工可以將已經(jīng)沖蝕或磨損的零件或模具修復(fù),而修復(fù)一副舊模具比制造一副新模具要節(jié)省許多開(kāi)支,這一點(diǎn)對(duì)講究經(jīng)濟(jì)效益的企業(yè)管理者尤其重要。鏡面電火花加工技術(shù)的提高有待于更上一步。

[1]曹鳳國(guó).電火花加工技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版,2005

[2]郭東明,趙福令.面向快速制造的特種加工技術(shù).北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006

[3]伍端陽(yáng).數(shù)控電火花加工實(shí)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007

[4]秦勇,王霖.電火花成型加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).工具技術(shù),2002

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