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[数控技术] 精密模具型腔电火花加工要点

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发表于 2009-9-28 07:45:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
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随着现代模具制造水平不断的发展,对模具制造的要求也越来越高。许多模具制造企业的制造对象也放到了精密模具。对于型腔模具的制造,电火花加工一直是一种比较精密的加工方法。虽然现在可以利用高速加工中心加工型腔模具中一些精密部位,但是型腔模具中深窄小型腔,沟槽拐角,形状特殊复杂等许多地方必须由电火花加工完成,下面对电火花加工精密型腔模要点进行阐述。
火花加工精密型腔模具的精度表现在尺寸精度、仿形精度、表面质量等B 个方面。加工精密型腔模具,应正确分析其各部位尺寸要求,灵活控制不同地方的尺寸精度,应特别重视那些尺寸要求高的部位,精密型腔模具中的重要尺寸公差可达±2-3μm,可见其尺寸要求的严格性。仿形精度要求亦高,型腔应清角,棱角清楚。表面粗糙度值均匀,并达到预定表面精糙度值,一般要求Ra值很小,甚至要求镜面加工,另外电火花加工部位表面变质层的厚度要很小。
加工精密型腔模具的要点

(1)先进的精密放电设备是保证加工精度的前提。现代模具企业使用的电火花机床一般都是数显和数控的,机床本身的精度对加工精度起着重要影响。机床结构的力学性能,主轴和工作台的各种几何精度、数显和数控的精度都不可以忽视。机床的加工性能尤为重要。精密电火花加工机床加工放电稳定,火花间隙小,电极损耗小,加工速度相对快,表面质量高。此类机床使用起来也有很多优越性,如果我们进行电极与工件的碰边时,它会产生微放电,有利于将细微杂质清除,提高定位精度,机床的积炭监控调节系统可以防止积炭,自动调节放电状态等,最先进的EFE 电火花机床可以实现五轴数控联动,并带有电极库,可以自动更换电极工具,只需事先调整好电极工具和编制好相应的程序便能自动完成加工任务。精密的型腔模具的电火花加工必须由精密电火花机床来完成,那些传统老式的放电机床将会被淘汰。

(2)宜采用多电极加工法。
这里指的多电极加工方法是根据一个型腔在粗、半精、精加工中放电间隙不同的特点采用几个相应尺寸缩放量的电极完成一个型腔的粗、半精、精加工。首先用粗加工电极蚀除大量金属,然后再换半精加工电极完成粗加工到精加工的过渡加工,最后用精加工电极进行终精加工。可以根据型腔的几何形状把电极分解成主型腔电极和副型腔电极。这种加工方法不采用平动,仿形精度高,只要熟练掌握火花间隙,保证重复定位精度,就可以达到满意的工艺效果

(3)对电极的要求。
a.合理选择电极材料。电火花加工中,用得最多的电极材料是紫铜,其次是石墨,精密电火花加工根据需要可选用铜钨合金或者银钨合金。紫铜电极的电火花加工性能好,加工稳定,电极相对损耗小,能保证较高的加工精度,适用范围广,但在加工中不宜采用大电流加工。石墨电极在精加工中的加工效果不及紫铜,但在粗加工中可以承受较大的电流密度而保证电极低损耗,可以作为很好的粗加工电极材料。铜钨合金与银钨合金价格较贵,尤其是银钨合金,它们的加工性能稳定,电极损耗极小,特别适用于加工深槽,深腔及一些精度要求高的地方,在精密型腔模中也常用到。
b.合理控制好电极各部位缩放尺寸。电极的缩放尺寸在生产中称为火花位。众所周知,型腔尺寸精度决定于电极的尺寸,因此要根据实际情况合理确定火花位。一般精密加工中精加工的火花位为单侧0.01-0.03mm,中加工和粗加工的火花位是兼顾加工速度和精加工预留量来确定的。
c.电极的结构设计要合理。电极的结构设计要考虑到有便于准确找正,定位的基准,装夹牢靠的方式,便于排渣,排气以及电极避空,延长等要求。
d.采用合理的加工方法制造电极来保证电极精度。模具企业里制造电极一般为机械切削与电火花线切割。精密的电极制造根据工艺性常用高速加工中心、数控车床、慢速走丝、雕刻机等来完成。
e.对电极进行全面检测,合格才用来加工。只有这样才能保证加工质量。尤其是精密型腔模具,对电极的检测是一个必不可少的环节。检测电极的实际尺寸是否
在公差允许范围内,电极的表面粗糙度是否达到要求,电极形状是否正确,电极基准面是否平整、有无毛刺。

(4)把好电极、工件校正与定位关。
电极、工件的校正与定位是直接影响加工精度的重要环节。电极、工件在校正前要确保装夹牢靠,在粗加工放电中两者间产生的爆冲力,主轴运动时两者间的真空吸引力等因素可使它们发生错位、移动,轻则影响加工精度,重则造成废品。电极、工件的校正应使用精度好的千分表。校表是电火花加工中开始阶段最重要的环节,操作者精心地去控制好校正精度,它对加工间隙的大小也有影响。如果电极的垂直度校正有偏差,使其在水平面上投影面积增大,则造成加工间隙变大,因此一般存在用小电极加工后的侧面间隙比用大电极加工后的侧面间隙稍大的情况。因为小电极的校正精度不可能有大电极那样高。校正工件时,将其基准面与机床十字拖把移动轴线平行度校好以后,还应检查各几何平面的关系。电极对工件的定位方式最好采用分中,即利用电极的中心线与工件中心线的距离进行定位,这样可保证定位精度,而不受加工的前些工序的误差影响。电火花机床的数显功能和’01计算功能也使得操作方便、准确。如不能采用分中方式,应有明确的定位基准来保证定位精度。电火花机床在电极接触工件时会发出鸣声,利用这一特点可用来进行碰边实现它们的定位。关键是二者之间要无毛刺、无杂质、接触面平整。精密放电机这一功能更具完善,更准确。值得一提的是,有些操作者喜欢利用小电流放电并观察火花均匀性来实现定位,这样做虽然将二者间的杂物很好地蚀除掉了,但精度不是太高。精密加工中建议采用声音碰边。精密电火花加工常使用一些较精密的、复杂的工夹具来对电极和工件作快速精密定位,可以节省大量装夹、定位、找正时间。定位和重复定位精度很高(±0.001mm),有瑞典生产的3R系统、瑞士生产的EROWA系统等,这里不作详细介绍,可以参阅有关资料具体了解。
(5)正确选用电规准,调节放电状态稳定。操作者只有透彻了解放电加工工艺规律,不断从
实际操作中积累经验,才能加工出精密的产品。我们调节参数的原则是粗加工中采用大的电流、大的脉冲宽度、小的脉冲间隙来实现加工速度快,电极的低损耗、为精加工预留适当余量。精加工采用小电流、小的脉冲宽度、大的脉冲间隙来达到火花间隙小、尺寸准确、表面光洁度高的要求。精密加工中,调节参数的重点是掌握好各加工规准的火花间隙,这要求操作者根据所操作的机床凭工作经验来确定,可以参考机床说明书给出的参考值在实际中加以验证,注意加工中的火花间隙“宁小勿大”。在加工中我们调节的标准是使放电状态稳定。可以通过看火花、听声音、观察电流表、电压表和主轴伺服百分表来评定,通过调节非电参数(如排渣高度、放电时间、伺服灵敏度等),采用合理的冲油方式来保证排渣顺畅,放电稳定。当排渣不良时,会产生二次放电,使火花间隙变大,表面粗糙度不均匀,表面黑斑,影响加工精度。加工中的工作液应采用优质火花油,并保持清洁,对放电状态也有影响。整个加工过程中要监控加工稳定情况,必要时采取相应的措施。


结束语
火花加工精密型腔模具中各个环节都很重要,每个环节都是相关联的,只有把握好每一个环节,注重每一个加工细节,才能保证最终的加工精度。
发表于 2015-1-20 22:22:45 | 显示全部楼层
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