多型腔模具電火花加工工藝分析

段賢勇，韓忠冠

（安徽機電職業(yè)技術學院，安徽蕪湖241000）

0 引言

目前，模具型腔主要采用高速銑（簡稱HSM）和電火花（簡稱EDM）加工，但各自的加工方法和用途不盡相同[1]。在多型腔模具零件加工中，各單型腔結構不同時，電火花加工需不同的電極，采用高速銑優(yōu)于電火花加工；各單型腔結構相同時，編制合理的數控程序，采用單電極電火花完成粗、精加工，可提高加工效率且降低成本。以典型模具零件為例，研究分析具有相同結構的多型腔的單電極數控電火花加工工藝。

1 模具零件及加工條件

1.1 模具零件

如圖1所示，模具零件材料為SKD11，共12個型腔，各型腔底部三角形的朝向角度都不相同，可以分為0，90，180，270四種角度類型。

1.2 加工條件

選用北京阿奇夏米爾SA30鏡面電火花成型機床，可實現4軸聯(lián)動數控加工，配置有6個電極的電極刀庫，裝有C軸可作合理轉速的旋轉運動。本例中使用粗、精共兩個紫銅電極來加工，如圖2所示，采用電極調節(jié)夾頭裝夾，分別將兩個電極校正好，粗加工電極放入1號刀架，精加工電極放入2號刀架。加工中采用基準球進行接觸感知定位，定位精度高。

2 工藝分析

模具12個型腔有角度要求，電火花加工時如用普通夾頭，每個加工位置都需要旋轉C軸，電極與主軸產生偏心，且每一個電極只有一個電極偏心修正，在12個位置點電極需要進行四次修正（即四個角度），自動編程很難實現。

參照機床功能，分析各位置點的特點及相互關聯(lián)，編程時將電極看成相對零點，每旋轉一個角度創(chuàng)建一個相對零點，再使用基準球定位，通過旋轉C軸來調換位置，自動完成加工，以解決煩瑣的手動旋轉C軸加工問題。

3 工藝方案

3.1 工藝過程

模具零件在型腔電火花前，進行模坯加工，具體加工工藝過程：備料→鍛造→退火→銑六面→淬火、低溫回火→磨六面→型腔電火花加工。

3.2 數控編程及加工

數控編程中，首先用測量頭對基準球“四面分中”而正確定位，確定工件坐標原點，然后利用電極對基準球分中定位，C軸旋轉角度，來設定12個“相對零點”[2]，并且修正自編程序的參數，最后建立一個程序文件完成所有型腔加工。

3.2.1 裝夾、校正和定位

1)確定對刀點：將工件、電極分別安裝于工作臺、機床主軸上進行校正，在工件邊放置一個基準球，將測頭安裝在6號刀架上。

2)創(chuàng)建新加工程序：輸入新程序名。

3)設定工件原點：自動更換電極6，用測頭對基準球進行四面分中，如圖3所示，找出中心后，Z向進行感知，預設X、Y、Z向坐標，如圖4所示。再使用測頭對工件進行分中，Z向進行感知，此時不要預設坐標X、Y、Z，而記錄X、Y中心、Z0位的坐標值（當前為121.51,52.65,-53.8），將其視作為工件原點。

4)確定“相對零點”：自動更換電極1，用電極1（此時C軸的坐標為0度）對基準球進行分中，Z向進行感知，預設坐標X、Y、Z，在程序中選擇“相對零點”，確定為“相對零點1”，相對于選擇“原點”→“當前位置”→“零點位置”后“確定”，這樣建立了“相對零點1”，如圖5所示。

使用移動功能使C軸旋轉至90度，如圖6所示，按照上述操作，建立了“相對零點2”。再使用移動功能使C軸旋轉，依次建立“相對零點3”、“相對零點4”。自動更換電極2，同樣方法，建立“相對零點5”至“相對零點8”。

3.2.2 程序編制

1）在程序菜單中，選擇“加工位置”→“新建”→“下一步”→“矩陣”，根據工件的零點坐標值（121.51,52.65,-53.8），如圖7所示，計算模具零件左上角的第一個型腔的坐標，計算值輸入“位置”，其他位置通過輸入行列參數由系統(tǒng)自動計算，可以得到12個型腔的位置。因每個型腔C軸角度不相同，按照圖紙要求逐個對應修改加工位置C軸值，如圖8所示。

2）添加“自動編程”來創(chuàng)建程序，自動生成ISO代碼。因為有粗、精加工兩個電極，選擇“脈沖參數”與“電極資料”的設置，如圖9所示。自動生成“程序步驟”165段，如圖10所示，對生成的程序段進行必要的修改，使程序符合加工要求，檢查各加工位置。

3.2.3 加工

首先將程序模擬一遍，檢查加工位置是否正確，預防加工錯誤發(fā)生。程序完全正確后，即可執(zhí)行加工。機床將自動實現更換電極、旋轉C軸，完成所有型腔的粗、精加工[3]。提高了操作效率，發(fā)揮了機床的自動化功能。

4 結束語

通過對多型腔模具電火花加工技術的深入分析和研究，綜合運用數控電火花成型機床的基準球定位、刀庫及C軸旋轉技術，自動編程完成加工，經過實踐加工，驗證了工藝的可行性和經濟性，為同類零件加工提供參考[4]。

[1]沈則亮，劉永貴，韓忠冠.基于HSM與EDM的模具型腔加工研究[J].組合機床與自動化加工技術，2010（4）.

[2]趙偉，張云鵬，王忠惠，等.電火花銑削的應用研究[J].電加工與模具，2006（6）.

[3]卓健燕.淺析模具制造中電火花技術的應用[J].裝備制造技術，2012（9）.

[4]楊嵩，史昊天，龔志剛.不規(guī)則異形零件的加工工藝研究[J].現代制造工程，2014（5）.