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如何对模具进行镜面电火花加工?

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文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-10-23 09:57:00

通常电火花加工广泛地应用在精密型腔模具制造中。所谓的镜面电火花加工一般是指加工表面粗糙度值Ra<0.2um,加工表面具有镜面反光效果的电火花加工。镜面电火花加工对一些精密加工可以代替手工抛光工序,提高零件的品质,具有实际意义。 

不是所有型腔都可以进行镜面电火花加工 

放电加工之所有能达到镜面效果,与放电加工中产生的碳黑层有直接的关系。如果加工部位能容易形成均匀的碳黑层,也就是意味着容易加工出镜面效果。

(1)简单形状比复杂形状的电火花加工要容易获得镜面。最容易获得镜面效果的形状是圆形。复杂形状的拐角、弧面处镜面效果稍差。

(2)底面比侧面更容易获得好的镜面效果。深度越大的型腔,越难得到镜面加工效果,尤其是侧面。

(3)加工面积越大,越难以获得好的镜面效果。

(4)开口部位、型腔的中空部位镜面效果欠佳。 

不是所有的模具钢材都可以进行镜面电火花加工 

有些模具钢材的电火花加工能容易达到镜面效果(如NAK80),而有些模具钢材无论如何也达不到镜面效果(如SKD11)。同时,模具钢材的硬度高些,电火花加工镜面的效果更好。请参考下表各种材料与镜面加工性能。

镜面电火花加工对电极的一些要求 

用于镜面电火花加工的电极材料一般是紫铜或者洛铜,洛铜的电极损耗更小。选用的铜材必须质地均匀、含杂质少,不良的铜材在镜面加工中容易出现电极损耗大、表面起皱等异常,这个要高度重视。铜铜合金电极虽然可以实现极低的电极损耗,但镜面效果欠佳。 

镜面电火花加工用的电极必须进行精修抛光,不能有刀痕与缺陷,否则这些缺陷会复制到工件的加工表面,但并不是要求电极的表面要达到镜面要求。 

一般镜面加工电极的尺寸缩放量取单侧0.2~0.05 mm,精加工电极一般取单边0.1mm,在加工面积比较小时可取小一些,仿形精度要求高时可取小一些,混粉加工时适当取大一些。如果电极尺寸缩放量取得太小,加工速度会受到极大地降低。 

精密的镜面电火花加工要用使用多个电极。这就要求多个电极的一致性要好、制造精度要高,更换电极的重复装夹、定位精度要高。一般采用高速铣制造电极、使用基准球测量的定位方法、使用快速装夹定位系统进行重复定位等先进工艺来满足。 

控制好镜面电火花加工的加工余量 

电火花加工的工艺过程就是一个从粗加工到精加工的加工过程。首先用粗加工电极,在保证一定加工质量的条件下(尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度),采用较大的放电能量蚀除大量金属,以缩短加工时间,提高加工效率;然后再换精加工电极,使用较小的放电能量完成精加工。不管是粗加工还是精加工,均会使用多个放电条件,电流也是从大到小,通过深度进给修光底部,通过平动修光侧面。 

每一个放电条件,均要为后面条件预留加工余量。合理的加工余量是保证加工质量与加工效率的关键。较大的加工余量能保证表面质量,但会降低加工速度。较小的加工余量能达到高效率,但最终加工出来的镜面会有很多针孔或者不均匀。 

最理想的加工状况是第一个条件加工完后,其后的加工只是修光第一个加工条件形成的表面不平度,而不打掉新的材料,也就是把每个条件的材料余量按零对待。但镜面电火花加工时,考虑到放电状况受到的制约因素千变万化,为了安全还是要稍多留一点加工余量。 

合理使用镜面加工的放电参数与加工控制 

镜面电火花加工采用负极性加工,一些非主要电参数的选择同样非常重要,与常规加工的选择也存在一些差别,如放电时间要设长些,抬刀高度短些,抬刀速度不能太快,这样设置的目的是为了维持一个稳定的小能量电蚀过程,因为在镜面加工中,本身就不会产生很多的电蚀产物,过勤的抬刀动作反而会干扰放电的持续稳定进行。 

镜面加工电规准的电蚀能力非常弱,加工过程需要花费很长的时间。由于镜面加工时的尺寸变化已经非常小,只起修光作用,实际上只要加工到要求的表面粗糙度后就可结束加工,因此可采用数控电火花加工机床的定时加工功能,根据经验来决定加工多长时间。 

镜面加工时工作液的处理方式也很重要,一般浸油加工即可,使加工部位的工作液处于轻微的循环状态,绝对不要使用强烈的冲液,强烈的冲刷作用会干扰微放电过程的正常形成。 

根据加工经验发现,只要加工各环节处理得当,在镜面加工中一般不会产生积碳现象,因此在加工过程中应尽量少停机,尤其是不要将留在工件加工表面的粉墨层清理掉。 

大面积加工使用混粉技术来实现镜面加工效果 

混粉电火花加工是一种改善电火花加工表面粗糙度的工艺方法,所谓混粉电火花加工是指在工作液中添加了微粉,如硅粉、铝粉、铬粉以及有关添加剂,以期使加工表面获得镜面效果。 

使用混粉加工技术,能够在同样的电参数条件下,比不使用混粉加工技术获得更快的加工速度(使精加工时间缩短20%-30%)和更优的表面粗糙度。对于较大面积的电火花加工来说,具有显著的改善作用。 

混粉电火花加工要求选择合适的粉末添加剂和混粉工作液循环装置,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。

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