2)混粉加工方法实现镜面加工效果
在放电加工液内混入粉末添加剂,以高速获得光泽面的加工方法称之为混粉加工。该方法主要应用于复杂模具型腔,尤其是不便于进行抛光作业的复杂曲面的精密加工。可降低零件表面粗糙度值,省去手工抛光工序,提高零件的使用性能(如寿命、耐磨性、耐腐蚀性、脱模性等)。其加工原理主要是电火花工作液中加入一定比例的导电粉末,放电间隙增大,电极间的寄生电容和电流密度减少;使放电点分散、放电集中现象减少。混粉方法加工镜面主要技术要求有:电火花机床具有镜面精加工电路(具有极小的单个脉冲能量);选择合适的粉末添加剂;进行粉末添加剂的浓度管理;利用扩散装置来消除浓度的误差;采用无冲液处理方式。混粉加工技术的发展,使精密型腔模具镜面加工成为现实。
3)摇动加工方法实现高精度加工
电火花加工复杂型腔时,在不同方向上的加工难度和加工面积相差很大,会引起加工屑局部集中,触发加工不稳定、放电间隙不均匀等情况。为了保证高效率下放电间隙的一致性、维持高的稳定加工性,可以在加工过程中采用电极不断摇动的方法。加工中采用摇动的方法可获得侧面与底面更均匀的表面粗糙度,更容易控制加工尺寸。摇动加工选用是根据被加工部位的摇动图形、摇动量的形状及精度的要求而定。如果在加工中不采用摇动的方法,则很难实现小间隙放电条件下的稳定加工。在精加工中很容易发现因这个原因造成的不稳定加工现象,不稳定放电使尺寸不能准确地得到控制且粗糙度不均匀。采用摇动的加工方法能能很好解决这些问题且能保证高精度、高质量的加工。
4)多轴联动加工方法实现复杂加工
近年来,随着模具工业和计算机技术的发展,促进了多轴联动电火花加工技术的进步。采用多轴回转系统与多种直线运动协调组合成多种复合运动方式,以适应不同种类工件的加工要求,扩大了数控电火花加工的加工范围,提高其在精密加工方面的比较优势和技术效益。数控电火花加工机床可利用多轴联动很方便地实现传统电火花机床难以加工的复杂型腔模具或微小零件的加工,如三维螺旋面、微细齿轮、微细齿条等。目前模具企业采用数控电火花加工基本采用成型电极的轴向伺服加工,但也可以巧用多轴联动的方法来提高加工性能,如清角部位在加工可行的情况下采用X、Y、Z三轴联动的方法,即斜向加工,避免了因加工
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部位面积小而发生放电不稳定的现象。模具潜伏式胶口的加工通过对电极斜度装夹定位的设计,也可进行斜向多轴联动加工。
3.新技术的发展
数控电火花成形机(NCSEDM机床)各项工艺指标虽然已达到了很高的水平,可是在高速铣(HSM)迅速发展的今天,其发展空间仍受到了一定的挤压。但由于HSM在加工凹型腔时还存在一定的问题,包括深槽窄缝的加工,内清角的加工,棱边清晰的加工,细微、复杂、精密加工,深型腔(L/D≧5)的加工等,还有超硬材料的加工也不是HSM的特长。从实力来讲国外几个著名厂商还是处于领先优势。
日本牧野公司第一次展出电极自动交换(AEC)和工件自动交换(AWC)的EDGE2全自动NCSEDM机床。AEC采用EROWA ITS系统、3R宏系统或牧野的Y形系统,分直接交换式和旋转式二种。直接交换式电极容量为4根,旋转式电极容量为8~32根,使用卡盘适配器交换时最大电极重量(含电极夹具)40 kg,AEC交换时间一般为20s;AWC具有通用性的工件库和工件货盘交换装置,容易确认的平面工件库适合于复杂模具加工。采用辅助工作台,以便于大工件的自动交换,采用工作液快速处理技术,使下一个工件的交换变得更快、更可靠。该机床还具有工作液恒温控制(±0.5 ℃),Ra0.18μm的超精加工技术(电极:直径40 mm铜,工件:NAK80),R0.015mm的锐角加工技术以及添加剂为μSC的混粉加工技术等。 日本沙迪克公司展出的AM45L同样是全自动的NCSEDM机床,具有电极和工件自动交换功能,采用的是EROWA系统,也是第一次在国际模展上展出。瑞士夏米尔公司也开发了混粉加工技术,在国际模展上第一次展出了ROBOFORM 350γ混粉加工机床,该机床采用1.5 L罐装Gamma M1×50混粉,可以用混粉工作液进行粗、精加工,并在同一台机床上可实现普通工作液和混粉工作液二种加工方式,从混粉加工转换到普通工作液加工,约需2 h的过滤时间,而从普通工作液转换成混粉加工,只要30 min的准备时间。混粉加工时不用过滤器。混粉的使用寿命为400h,甚至更长一些。混粉可以实现Ra0.2μm的精加工,即使加工面积的大小变化,也能加工出Ra0.2μm的工件表面。例如,加工30mm×30mm×5mm的型腔,材料为W300钢,用同样的加工工艺,普通工作液Ra0.5μm,而混粉工作液Ra0.18μm,而且缩短了加工时间,降低了约30%的电极损耗。
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4.电火花加工技术的发展趋势
未来数控电火花加工技术的发展空间是十分广阔的。由于电火花加工过程本身的复杂性, 迄今对电火花加工的机理尚未完全弄清楚,大多研究成果是建立在大量系统的工艺实验基础上完成的,所以对电火花加工机理的深入研究,并以此直接指导和应用于实践加工是数控电火花加工技术发展的根本。在现有技术水平的基础上,不断开发新工艺将是数控电火花加工技术发展方向。如数控电火花铣削加工是一种还不成熟的技术,值得继续研究的新工艺。数控电火花机床在结构设计、脉冲电源的开发方面将朝更合理、更具优势化的方向全面发展,提高加工性能,同时考虑降低机床制造的成本。数控电火花加工在控制技术上将朝自动化、智能化方面的更高层次发展,数控电火花加工的网络管理技术在高档机床上已有初步应用,将逐步被推广及应用,获取更好的系统管理效果。总之,数控电火花加工技术以提高加工质量、提高加工效率、扩大加工范围、降低加工成本等为目标在模具工业中不断发展。
在模具工业技术快速发展的新形势下,数控电火花加工技术已取得了突破性的进展,其不仅在过去及和现在的模具制造中被广泛应用,相信在今后的模具加工中其也必将发挥重要作用。
六、结束语
总之,电火花加工作为一门新型的加工技术,在未来定会占有一席之地。因其能源为电能,比起以煤炭,天然气,石油等难以再生资源为能源的生产设备来说无疑是一种优势!
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