放電加工技術
——鏡面電火花

東莞宏威數(shù)碼機械有限公司 陸曉慧

放電加工技術
——鏡面電火花

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當前,模具制造技術的快速發(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重要技術指標,火花加工技術在表面粗糙度方面取得了很大的進步,通過對機床的改進和開發(fā)新的工藝方法已能實現(xiàn)鏡面加工效果。電火花加工放電通道的形成是流光擴展的結果,放電通道在陰極擴散分叉。

鏡面電火花加工工藝方法混粉技術擊穿放電

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產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法,又稱放電加工或電蝕加工,英文簡稱EDM。

工作原理:利用連續(xù)移動的細金屬絲(電極絲)作電極,對工件進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雜和精密細小的工件,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,已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應用,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,零件表面無需拋光處理。缺點,放電后在省模時間較長,對銅材鋼材要求較高,加工費用相對較高。

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

二、鏡面電火花加工的具體要求

1.電火花機床需要具有鏡面加工電路。鏡面加工電路:要求機床的脈沖電源具有極小的單個脈沖能量,能在小放電能量下進行穩(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)電極絲的運行速度不同,電火花線切割機床通常分為兩類:一類是高速走絲電火花線切割機床,其電極絲作高速往復運動,一般走絲速度為8～10m/s,電極絲可重復使用,加工速度較高,但快速走絲容易造成電極絲抖動和反向時停頓,使加工質量下降,是我國生產(chǎn)和使用的主要機種;另一類是低速走絲電火花線切割機床,其電極絲作低速單向運動,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、抖動小、加工質量較好,但加工速度較低,是國外生產(chǎn)和使用的主要機種。

2.改善鏡面效果的方法——混粉技術。混粉電火花加工是一種改善電火花表面粗糙度的先進工藝方法。混粉電火花:是指在工作液中添加了微粉,如硅粉、鋁粉等有關添加劑,使加工零件表面獲得鏡面效果。混粉電火花加工機理:混粉電火花加工由于在工作液中添加了導電性微細粉末,放電時間隙增大,有大量的細小粉末進入放電間隙,由于粉末具有導電性,粉末中的電勢差為零,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現(xiàn)穩(wěn)定加工的重點。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渡加工或精加工。這種工藝方法的關鍵是加工中應采用電極搖動的方法來改善排屑狀況,達到穩(wěn)定的加工。鏡面電火花采用多種電極更換的方法,采用幾個相應的尺寸的電極完成一個型腔的粗、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個加工條件形成的表面不平度,而不去掉新的材料。但由于實際加工中,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,所有導電材料均可作工具電極材料,但從工藝性、耐用性、經(jīng)濟性等方面考慮,一些材料不宜選用,例如:銅材料耐蝕性好,實際加工工藝需要磨削時不宜選用(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。電極損耗問題在加工中,電火花在燒蝕工件材料同時,也在工具電極上燒蝕電極材料。如前所說,電火花加工通過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到100～200mm3/ min,甚至于更高;但是,這一蝕除率數(shù)值仍遠低于使用車刀、銑刀等金屬切削刀具進行切削加工時可達到的金屬切除率。因此,提高電火花加工生產(chǎn)效率應充分發(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)準的選擇。電規(guī)準和電規(guī)準轉換是電火花加工術語。電規(guī)準指電火花加工中使用的電參數(shù)配合。電規(guī)準分為粗規(guī)準、中規(guī)準和精規(guī)準。粗規(guī)準加工生產(chǎn)率高,但加工精度低;中規(guī)準可得到適度加工生產(chǎn)效率并達到一定產(chǎn)品精度要求;精規(guī)準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、結束語

隨著市場對模具制造提出的更高要求,以及對產(chǎn)品要求也越來越高,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。電火花可以加工淬火件的特點在模具形腔維修中很有價值,因為通過電火花加工可以將已經(jīng)沖蝕或磨損的零件或模具修復,而修復一副舊模具比制造一副新模具要節(jié)省許多開支,這一點對講究經(jīng)濟效益的企業(yè)管理者尤其重要。鏡面電火花加工技術的提高有待于更上一步。

[1]曹鳳國.電火花加工技術.化學工業(yè)出版,2005

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

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

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

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