电火花混粉加工及高速铣在模具制造中的应用.doc

高速铣削及电火花混粉加工技术在模具制造中的应用现在，高速铣和电火花加工技术与模具制造已密不可分，已在模具制造、复杂零件加工中得到广泛应用。一方面是高速铣削和电火花加工技术的发展，为模具工业的发展创造良好的条件，另一方面是模具工业的发展，也向高速铣削和电火花加工加工提出了越来越高的要求，促使其技术的不断发展，两者相辅相成，相互促进，共同发展。近年来，中国模具行业每年新增加的电加工机床都在1万台以上，在现在的模具生产中，大约三分之一的加工工作是由电火花加工机床完成的，电火花加工用的电极和模具的粗加工、半精加工甚至精加工都由高速铣加工完成。我们有理由相信，电火花加工机床和高速铣加工机床在模具工业中的应用不但在过去和现在十分广泛，而且今后也必将继续发挥其重要作用。由于高速加工可对淬火钢直接进行铣削加工，为电火花加工去处更多的加工余量，使放电加工时电极与工件的加工面均匀放电，使加工稳定，电极损耗均匀，加工效率高，在模具制造中得到广泛的的应用和发展，特别是在电火花用的电极的制造方面已是起到了主导地位，如下图所示。传统铣削加工只能在淬火之前进行，因淬火造成的变形给后续的加工带来许多不必要的麻烦，直接影响产品的加工质量和生产效率，生产成本增大，现在则可以通过高速加工来完成。另外，由于高速加工切削量减少，便可使用小直径的刀具对更小的圆角半径及模具细节进行加工，节省了部分电加工或手工修整工艺。减少人工修光时间及工艺的简化对缩短生产周期的贡献甚至可超过高速加工速度提高而产生的价值。在切削一些大表面积沟槽时，尤其是近于平行X-Y平面的曲面，传统的球刀切削几乎用中心刃在切削。若用五轴加工则有以下优点：1用球面侧刃切削，提高切削效率和表面质量2大幅度提高刀具的使用寿命3减少电火花加工沟槽所用的电极数量高速铣加工三维曲面时，因得到的是非连续光滑表面，故仍需电火花进行精加工得到光滑的加工面。电火花加工是模具制造业中不可缺少的加工手段，对于某些使用特殊材质或有复杂型强的模具，有时则是唯一的加工手段。衡量精密模具制造水平的重要指标是模具的表面质量，由于普通电火花加工的工件表面用普通电火花加工工艺生产模具时，在大面积加工时往往存在放电加工不稳定、生产效率极低、表面粗糙度差、加工表层会产生一层厚度不均匀、含有较多微裂纹和较大残余拉应力的白硬层，会降低加工表面的疲劳强度等技术缺陷问题，表面产生的白硬层将严重影响模具的使用寿命，因此为提高其加工表面质量，人们不得不对电火花加工后的表面进行抛光处理，耗时费力，成为产品制造中的“瓶颈”。目前对模具复杂型腔的光整加工主要依靠手工抛光，工人的劳动强度大，生产效率低，周期长，成本高而且加工精度及最终的产品质量也难以保证，不符合现代模具生产的市场需求。在通常的电火花加工时，由于放电残渣形成的聚集物产生异常放电，使加工不稳定，如图下所示。因此改善电火花加工表面粗糙度，消除加工表层缺陷，对扩大电火花加工范围，缩短产品制造周期具有重要意义。混粉电火花镜面加工技术正是基于上述目的而开发出来的一门新技术。电火花精加工零件时，需要采用较小的放电能量和加工间隙。这样当加工面积较大时，工件和电极间就会形成较大的寄生电容，导致易产生集中放电现象，影响表面的加工质量。当采用在普通煤油工作液中添加固体微细粉末的方法，来增大精加工时的极间距离、减小电容效应、增大放电通道的分散性，可达到加工时排屑好、放电稳定、加工效率高并能有效地降低加工表面的粗糙度，提高表面硬度、耐磨及耐蚀性，达到大面积类似镜面的光亮表面。在工作液中添加一定比例的导电或半导电微细粉末的方法后能加大放电间隙使加工趋于稳定，可以明显地克服普通电火花加工的上述缺点。混粉电火花加工在小脉冲能量下可稳定进行,良好的加工效果主要归因于工作液煤油中粉末颗粒。粉末颗粒使放电间隙和工作液的复合介电系数有所增大,使放电通道变粗，放电能量分布更均匀，从而形成的电蚀坑直径较大而底面较平，粉末颗粒的存在使极间的电场发生畸变，减小了极间寄生电容，增强了小能量脉冲放电的稳定性，使电蚀坑深度较小，但放电间隙的增大程度更高,是导致混粉电火花加工放电过程中稳定性提高的根本原因,即使混粉电火花加工时的极间等效电容较常规电火花加工时大大减小,对加工过程的影响程度也较弱。采用在电火花工作液中混入一定比例的硅、铝、镍、石墨等导电或半导电微细粉末的方法，可以明显克服普通电火花加工的上述缺点，能够显著改善加工表面粗糙度，缩短加工时间，减小白硬层的厚度，消除微观裂纹，使加工后的表面达到类似镜面的效果，且可实现大面积稳定加工。电火花混粉加工可直接用于精密模具型腔表面的最终加工，已经成功应用于锻模、压铸模、冷挤压模具、塑胶模、复杂形面精加工、特种材料等的精加工，可以取代手工抛光，显著提高生产效率，为传统加工的10倍以上，加工面积越大效果越明显，缩短了生产周期，降低加工成本，延长模具的使用寿命，同时对于一些耐磨性、耐蚀性高的军用精密零件产品是一种很有潜力