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    怎樣進行精密模具鏡面電火花加工?

    電火花加工廣泛應用于精密型腔模具的制造。所謂“鏡面電火花加工”(mirror edm),一般指表面粗糙度值Ra < 0.2 um,在加工表面有鏡面反射效應的電火花加工。鏡面電火花加工可以代替手工拋光工藝進行一些精密加工,提高零件的品質具有實際意義。

    并非所有的加工類型都可以是鏡面電火花加工

    所有的電火花加工都能達到鏡面效果,這與電火花加工中產生的炭黑層直接相關。如果均勻的碳黑層可以容易地形成在被加工的零件上,這意味著鏡面效果可以容易地加工。

    簡單形狀比復雜形狀的電火花加工要容易獲得鏡面。最容易獲得鏡面效果的形狀是圓形。復雜形狀的拐角、弧面處鏡面效果稍差。

    底面比側面更容易獲得好的鏡面效果。深度越大的型腔,越難得到鏡面加工效果,尤其是側面。

    加工面積越大,越難以獲得好的鏡面效果。

    開口部位、型腔的中空部位鏡面效果欠佳。

    不是所有的模具鋼材都可以進行鏡面電火花加工

    有些模具鋼材的電火花加工能容易達到鏡面效果,而有些模具鋼材無論如何也達不到鏡面效果。同時,模具鋼材的硬度高些,電火花加工鏡面的效果更好。請參考下表各種材料與鏡面加工性能。

    怎樣進行精密模具鏡面電火花加工? 第2張

    鏡面電火花加工對電極的一些要求

    用于鏡面電火花加工的電極材料一般是紫銅或者洛銅,洛銅的電極損耗更小。選用的銅材必須質地均勻、含雜質少,不良的銅材在鏡面加工中容易出現電極損耗大、表面起皺等異常,這個要高度重視。銅銅合金電極雖然可以實現極低的電極損耗,但鏡面效果欠佳。

    鏡面電火花加工用的電極必須進行精修拋光,不能有刀痕與缺陷,否則這些缺陷會復制到工件的加工表面,但并不是要求電極的表面要達到鏡面要求。

    一般鏡面加工電極的尺寸縮放量取單側0.2~0.05 mm,精加工電極一般取單邊0.1mm,在加工面積比較小時可取小一些,仿形精度要求高時可取小一些,混粉加工時適當取大一些。如果電極尺寸縮放量取得太小,加工速度會受到極大地降低。

    精密的鏡面電火花加工要用使用多個電極。這就要求多個電極的一致性要好、制造精度要高,更換電極的重復裝夾、定位精度要高。一般采用高速銑制造電極、使用基準球測量的定位方法、使用快速裝夾定位系統進行重復定位等先進工藝來滿足。

    控制好鏡面電火花加工的加工余量

    電火花加工的工藝過程就是一個從粗加工到精加工的加工過程。首先用粗加工電極,在保證一定加工質量的條件下(尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度),采用較大的放電能量蝕除大量金屬,以縮短加工時間,提高加工效率;然后再換精加工電極,使用較小的放電能量完成精加工。不管是粗加工還是精加工,均會使用多個放電條件,電流也是從大到小,通過深度進給修光底部,通過平動修光側面。

    每一個放電條件,均要為后面條件預留加工余量。合理的加工余量是保證加工質量與加工效率的關鍵。較大的加工余量能保證表面質量,但會降低加工速度。較小的加工余量能達到高效率,但最終加工出來的鏡面會有很多針孔或者不均勻。

    最理想的加工狀況是第一個條件加工完后,其后的加工只是修光第一個加工條件形成的表面不平度,而不打掉新的材料,也就是把每個條件的材料余量按零對待。但鏡面電火花加工時,考慮到放電狀況受到的制約因素千變萬化,為了安全還是要稍多留一點加工余量。

    合理使用鏡面加工的放電參數與加工控制

    鏡面電火花加工采用負極性加工,一些非主要電參數的選擇同樣非常重要,與常規加工的選擇也存在一些差別,如放電時間要設長些,抬刀高度短些,抬刀速度不能太快,這樣設置的目的是為了維持一個穩定的小能量電蝕過程,因為在鏡面加工中,本身就不會產生很多的電蝕產物,過勤的抬刀動作反而會干擾放電的持續穩定進行。

    鏡面加工電規準的電蝕能力非常弱,加工過程需要花費很長的時間。由于鏡面加工時的尺寸變化已經非常小,只起修光作用,實際上只要加工到要求的表面粗糙度后就可結束加工,因此可采用數控電火花加工機床的定時加工功能,根據經驗來決定加工多長時間。

    鏡面加工時工作液的處理方式也很重要,一般浸油加工即可,使加工部位的工作液處于輕微的循環狀態,絕對不要使用強烈的沖液,強烈的沖刷作用會干擾微放電過程的正常形成。

    根據加工經驗發現,只要加工各環節處理得當,在鏡面加工中一般不會產生積碳現象,因此在加工過程中應盡量少停機,尤其是不要將留在工件加工表面的粉墨層清理掉。

    大面積加工使用混粉技術來實現鏡面加工效果

    混粉電火花加工是一種改善電火花加工表面粗糙度的工藝方法,所謂混粉電火花加工是指在工作液中添加了微粉,如硅粉、鋁粉、鉻粉以及有關添加劑,以期使加工表面獲得鏡面效果。

    使用混粉加工技術,在相同的電氣參數條件下,可以得到比不使用混粉加工技術更快的加工速度(精加工時間縮短20%-30% )和優異的表面粗糙度。 大面積電火花加工有顯著的改善作用。

    粉末混合電火花加工要求選擇合適的粉末添加劑和粉末混合工作流體循環裝置來管理粉末添加劑的濃度,并使用擴散裝置來消除濃度誤差。

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