电火花成形加工误区的分析.docx

电火花成形加工误区的分析2009年第12期（总第133期）李美珍（浙江机电职业技术学院，浙江 杭州 310053） 【摘要】的目的研究是提高电火花成形加工的加工质量，减低模具的加工成本。方法是通过多次实验，总结经验。【关键词】加工分析；电加工技术；电火花成形加工；解决方法电火花成形加工是注塑模制造中一种重要工艺方法，工艺中存在的的一些误区往往导致模具零件的电火花加工达不到预定的精度、效益要求。下面对电火花加工中常见的误区进行分析。1定位方法的误区电火花加工的精度控制和保证在很大程度上取决于定位精度。在电火花单轴成形加工中，x、y轴保证型腔位置要求，z轴保证所加工型腔的深度要求。电火花加工定位的方法，常用电极与工件进行接触感知的方法定位。这种方法操作简单，但如果电火花加工的精度要求很高，定位误差要求不能大于0.01mm、多电极等的加工，使用接触感知的方法，难以保证稳定的定位精度，因定位超差导致零件反复修理、报废的情况时有发生。操作者往往埋怨机床的感知性能不好或者定位精度不高。其实目前的电火花加工机床在位移方面的精度是相当高的，出现定位不准的情况就是在选用定位的方法上存在误区。工件直接接触感知定位是利用电极与工件进行直接碰边，因为接触面积较大，电极或工件上的毛刺、存在的细微杂物，电极及工件的平面度、平行度、垂直度等因索影响定位精度，即使工件和电极擦得很干净也难以保证0.01mm的定位精度。对于工件(电极)异形或电极过大(过小)及精度要求相当高的加工来说，只有采用基准球进行间接定位(见图)。 这种定位方法由于采用的是点接触，可在最大范围内消除误差。使用基准球进行定位不但容易保证精度，而且在工件形状复杂的情况下，能方便地实现分中；对于多个工件加工的情况，不需要利用电极多次分中，只要对基准球分一次中即可，节省了大量的操作时间，多电极加工中优势尤为明显。当然，这里并不是一味强调使用基准球定位方法的优势，对于一般精度要求的加工。少量工件、电极数目不多的情况来说，为了提高工作效率，通常还是使用电极直接进行定位。另外，使用基准球定位的方法要求电极和工件基准面的精度要很高，否则反而会产生更大的定位误差。2电极材料选择的误区电极材料的选取直接关系到放电的效果，在很大程度上，材料的选取是否恰当决定了放电速度、加工精度以及表面粗糙度的最终情况。应根据不同类型模具加工的实际需求，有针对性地进行材料的选用。电火花加工的电极材料主要有纯铜、石墨、铜钨合金。选择电极材料时，很少进行考虑，大小电极一律习惯选用同种电极材料。这种做法在通常加工中不会发现其弊端，但在极限加工中就可以发现弱显的问题，影响电火花加工的效果。如所有的电极材料都选用纯铜那么在高精密加工时往往会埋怨机床损耗太大，需要采用很多个电极进行加工，大型电极也选用纯铜，导致加工删耗时间很多成本也很高。这就是电火花加工中电极材料选择的误区。合理选择电极材料，可以从下列方面进行考虑：电极是否容易加工成形；电极的放电加工性能如何；加工精度、表面质量如何；电极材料的成本是否合理；电极的重量如何。在很多情况下，选择不同的电极材料各有其优劣之处，这就要求抓住加工的关键要素。如果进行高精度加工，那就要抛弃电极材料成本的考虑；如果要求进行高速加工，那就要将加工精度要求放低。纯铜能比较容易获得稳定的加工状态，精加工中采用低损耗规准可获得轮廓清晰的型腔，加工表面表面粗糙度值低。但因本身材料熔点低，不宜承受较大的电流密度，一般不能超过30A电流的加工，否则会使电极表面严重受损、龟裂，影响加工效果。热膨胀系数较大，在加工深窄筋位部分，较大电流下产生的局部高温很容易使电极发生变形。纯铜电极通常采用低损耗的加工条件，由于低损耗加工的平均电流较小，其生产率并不高。石墨电极特别适用于加工蚀除量较大的型腔，在大面积加工情况下能实现低损耗、高速粗加工，像在大型塑料模具、锻模、压铸模等模具的电火花加工中可发挥其独特的加工优势。在高温下具有很好的机械强度，热膨胀系数小，非常适合对窄缝进行高精度加工。因其重量轻，常用于大型电极的制造。导电性能好，加工速度快，能节省大量的放电时间，价钱一般是铜料的12。其缺点是在精加工中放电稳定性较差，容易过渡到电弧放电，只能选取损耗较大的加工条件来加工。加工微细面表面粗糙度略差，在加工中容易脱落、掉渣。制作石墨电极要用专门的加工机器。在通常加工中铜钨合金材料很少采用，只有在高精密模具及一些特殊场台的电火花加工中才用到。由于占钨量高，可以有效地抵御电火花加工时的电极损耗，能保证极低的电极损耗，在极困难的加工条件下也能实现稳定的加工。缺点是价格昂贵，材料来源困难。加工电子接插件类高精度模具时，对细微部分的形状(如深长直壁孔、复杂小型腔、要求很严格，这就要求加工中电极损耗必须极小，选择铜钨合金来制造电极是加工技术的基本要求。铜钨电极针对钨钢、高碳钢、耐高温超硬合金金属，因普通电极损耗太、速度慢，铜钨电极是首选材料。3电极缩放量选取的误区电火花加工时两极间存在火花间隙，为了加工出符合要求的尺寸，对电极缩放适当尺寸来加工。电极缩放量的大小对加工的尺寸精度、仿形精度、加工效率、表面质量都有影响。通常在选取电极的缩放量时是按照固定的模式如通常粗加工电板缩放单侧0.2mm，精加工电极缩放单侧0. 07mm。如果电极的面积很大，因电极缩放量偏小而限制了电火花加工中不能选用较大的放电参数，降低了加工效率，这就是电极缩放量选取的误区。电极缩放量的选取要考虑多方面的因素。电火花加工有平动加工和不平动加工两种方式。数控电火花加工机床一般都可采用平动加工，而传统电火花加工机床如果没有安装平动头就不能进行平动加工。这两种加工方式电极缩放量的选取是有区别的。在不采用平动加工时，如果所产生的火花间隙小于电极缩放量，加工出来的尺寸将小于标准值；相反，电极缩放量比实际火花间隙要大时，会使加工后的尺寸大于标准值。因此，正确确定电极缩放量的大小是保证加工尺寸合格的前提。确定电极缩放量大小时，要视加工部位的不同而合理选用。塑胶模具加工部位一般分为结构性部位和成型部位。结构性部位在模具中起配合、定位等作用。这些部位的加工表面粗糙度无严格要求，但要求尺寸一次加工到位，保证加工后的尺寸符合要求。在确定这些部位电极缩放量的大小时，取加工时实际产生的火花间隙的大小。成型部位是用来直接成型塑件的部位。此类部位的加工尺寸和表面粗糙度都有相应的要求。电火花加工的成型部位一般在加工完成后采用抛光的方法去除火花痕迹达到预定表面粗糙度要求，所以在确定这类成型部位电极缩放量时应考虑抛光余量。一般抛光余量取4R。十0.005mm(R。：电火花加工完成的表面粗糙度值)，在计算电极缩放量时取实际火花间隙和抛光余量之和。电火花加工工艺一般是用不同尺寸的电极采用不同的电规准由粗到精完成加工。加工后的尺寸主要决定于精加工的控制。确定精加工火花位大小时，应先考虑好为达到预定表面粗糙度要选用的电参数条件。明确该条件火花间隙的太小再确定电极缩放量。电极缩放量成型部位糟加工时一般取单侧0.040.08mm，结构部位取单侧0.020.06mm。确定粗加工电极缩放量时，以考虑加工速度和为精加工预留适当余量为标准，一般取单侧0.150.25rnm。在采用电极平动加工时，加工的尺寸精度决定于对放电间隙、电极缩放量和平动量的控制。由于平动量的大小是可控的，所以根据放电间隙的大小调节平动量，能够较容易地控制加工的尺寸，电极缩放量的大小也就可以相对大一些，尤其是对精加工来说，可以根据一些具体情况来灵括选取。一般在粗加工中不用平动加工，电极缩放量取单侧0.15一0.3mm。单电极加工采用多段加平动的加工方法，既可提高加工效率，以可获得侧面与底面更均匀的表面粗糙度。电极的缩放量一般取0.050.15mm。普通加工中因平动量并不是很大，对加工仿形精度不会有影响；但在精密加工中，由于选用平动方式的形状与加工形状有差别，为了提高仿形精度，电极缩放量不能太大，一般取单侧0.05mm以下。确定电极缩放量的大小时，还应详细考虑加工部位的加工性能。如在通孔类排渣良好的情况下，不容易形成二次放电，电极缩放量可取小些；而不通孔类加工因排渣不是很顺，二次放电的机会比较多，电极缩放量应取大一些；大面积加工时为了获得较快的加工速度，电极缩放量可取大些；混粉加工中的放电间隙比采用普通工作液加工的放电问隙要大些，电极缩放量可取大些：精密加工较通常加工的电极缩放量要小一些。但要注意，对于薄、尖形状的电极缩放量要选小些，固为这类加工不能选择大的加工条件，否则会使电极在加工中发生变形，另外较大的电极缩放量也降低了电极的强度。4工艺方法的误区目前数控电火花加工机床在模具制造中的应用越来越普及。由使用传统电火花加工机床发展到使用数控电火花加工机床的，操作者由于受到长时间使用传统机床的影响。已经形成了很多加工经验。但实际上，由于数控电火花加工机床的操作和传统电火花加工机床的操作是不一样的，造成了模具制造在使用数控电火花加工机床时存在很多误区。传统电火花加工机床一般只能采用z轴进行垂直的伺服进绐加工；而目前大多数数控电火花加工机床可以实现横向加工、多辅联动加工。但是这些功能并没有得到很好的应用，很多操作者认为只要能把零件加工完成就可以了，习惯采用保守的z轴加工。其实，如果能充分发挥机床的功能，是可以显著改善加工质量，提高加工效率的。对于四周有比较薄、深的部位。如果采用z轴伺服加工，会因局部放电面积小、加工深度大，加工过程中就会发生放电不稳定的现象，继而导致电极进给呈反复回退，加工速度缓慢，电极损耗较大，表面粗糙度不均匀等异常问题不能满足加工要求。若通过改善工艺方法，利用数控电火花加工机床的横向伺服功能，使电极作横向伺服加工，则能解决上述问题，取得明显的改善效果，