在型腔加工中,石墨是常用的电极材料,但由于石墨的品种很多,不是所有的石墨材料都可作为电加工的电极材料,应该使用电加工专用的高强度、高密度、高纯度的特种石墨。紫铜电极常用于精密的中、小型型腔加工。在使用铸造或锻造制造的紫铜坯料做电极时,材质的疏松、夹层或砂眼,会使电极表面本身有缺陷、粗糙和损耗不均匀,使加工表面不理想。 5.2 制造电极时正确控制电极的缩放尺寸
制造电极是电火花加工的第一步,根据图纸要求,缩放电极尺寸是顺利完成加工的关键。缩放的尺寸要根据所决定的放电间隙再加上一定的比例常数而定。一般宁肯取理论间隙的正差,即电极的标称尺寸要偏“小”一些,也就是“宁小勿大”。若放电间隙留小了,电极做“大”了,使实际的加工尺寸超差,则造成不可修废品。如电极略微偏“小”,在尺寸上留有调整的余地,经过平动调节或稍加配研,可最终保证图纸的尺寸要求。 在型孔加工中无论是制造阶梯电极,还是用直接加工电极,由于最终要控制凸凹模具的配合间隙,因此对电极缩放尺寸的要求是十分严格的,一般应控制在±0.01mm。 5.3 把好电极装夹和工件正的第一关
在校正完水平与垂直,最后紧固时,往往会使电极发生错位、移动,加工时造成废品。因此,紧固后还要不厌其烦地再正检查一下,甚至在加工开始进行了少量进给后,还需要停机再查看一下是否正确无误。因为电火花加工开始阶段是很重要的一个环节,也是需要操作者最精心的时候。透水混凝土施工
由于电极装夹不紧,在加工中松动,或正误差过大,是造成废品的一个原因。电极或辅助夹具的微小松动,会给加工深度带来误差。有时在多次重复加工中,加工条件相同,但深度误差分散性很大,往往也是电极松动造成的。加工过程中夹具发热,也会使电极松动。对于一些小型单电极,只用一个螺栓与电极连接固定,则更容易发生松动,特别是石墨电极采用这种夹固方法 是非常不可靠的。 在进行型孔加工中,一般为了减少加工量,都进行预铣或预钻。加工留量越小,越有利于提高加工速度,但也会给正带来困难,造成废品的潜在危险也越大,多型孔同时加工的场合更是如此,由于预铣、预钻孔的尺寸不够均匀一致,往往多数孔已经正,而有一二个孔略偏。如果观察粗略,就有可能加工后个别型孔留有“黑皮”而造成废品。因此在加工初始阶段,一定要停机查核,确实无误后再继续加工。
5.4 要正确选用加工规准,了解脉冲电源的工艺规律
了解和掌握脉宽、脉间、电流、电压、极性等一组电规准对应产生的电极损耗、加工速度、放电间隙、表面粗糙度以及锥度等工艺效果,是避免产生废品、达到加工要求的关键。不控制电极损耗就不能加工出好的型腔,控制不好粗糙度和放电间隙,就不能确定最佳平动量,修光型腔侧壁。控制不准放电间隙和粗糙度就加工不出好的型孔。常常有人埋怨电源的电极损耗异乎寻常的大,这往往是由于极性接反了,或者是用高频、窄脉宽进行型腔的粗加工。
5.5 防止由于脉冲电源中电气元件的影响而造成废品
脉冲电源在维修中由于更换了元器件,使脉冲参数发生改变,也会使加工达不到人们预期的效果。或由于电源中元器件损坏、击穿,引起拉弧放电,也是造成工件严重破坏的原因。
5.6 注意实际进给深度由于电极损耗引起的误差
在进行尺寸加工时,由于电极长度相对损耗会使加工深度产生误差。而由于规准变化的不
同,误差也会很不一致,往往使实际加工深度小于图纸要求。因此一定要在加工程序中,计算、补偿上电极损耗量,或者在半精加工阶段停机进行尺寸复核,并及时补偿由于电极损耗造成的误差,然后再转换成最后的精加工。
5.7 正确控制平动量
型腔或型孔的侧壁修光要靠平动,既要达到一定粗糙度的要求,又要达到尺寸要求,需要认真确定逐级转换规准时的平动量。否则有可能还没达到修光要求,而尺寸已经到限,或者已经修光但还没有达到尺寸要求。因此,应在完成总平动量 75%的半精加工段复核尺寸,之后再继续进行精加工。
5.8 防止型腔在精加工时产生波纹和黑斑
在型腔加工的底部及弯角处,易出现细线或鱼鳞状凸起,称为波纹。产生的原因有以下几方面:
电极损耗的影响:电极材料质量差,方向性不对,电参数选择不当,造成粗加工后表面不规则点状剥落(石墨电极)和网状剥落(紫铜电极)。在平动侧面修光后反映在型腔表面
上就是“波纹”。
冲油和排屑的影响:冲油孔开得不合理,“波纹”就严重;另外排屑不良,蚀除物堆积在底部转角处,也助长了“波纹”的产生。 减少和消除的方法:
采用较好的石墨电极,粗加工开始时用小电流密度,以改善电极表面质量。
采用中精加工低损耗的脉冲电源及电参数。
合理开设冲油孔,采用适当抬刀措施。
采用单电极一修正电极工艺,即粗加工后修正电极,再用平动精加工修正,或采用多电极工艺。
精加工留在型腔表面的黑斑常常给最后的加工带来麻烦。仔细观察这部分的表面不平度较周围其他部分要差。这种黑斑常常是由于在精加工时脉冲能量小,使积留在间隙中的蚀除物不能及时排出所致。因此,在最后精加工时要注意控制主轴进行灵敏的“抬刀”,不使炭黑滞留而产生黑斑。
5.8 注意装夹在一起的大小电极在放电间隙上的差异(此处主要指侧面间隙)
原则上放电间隙应不受电极大小的影响,但在实际加工中,大电极的加工间隙小,而小电极加工间隙反而偏大,一般认为:
大小电极组装精度可能不一样,小电极垂直精度不易装得象大电极那样高,使其投影面积增大,造成穿孔加工放电间隙扩大。
小电极在穿孔加工过程中容易产生侧向振动,造成放电间隙扩大。
由于穿孔进给速度受大电极的限制,使小电极二次放电机会增多,致使其放电间隙扩大。
5.9 防止硬质合金产生裂纹
由于硬质合金是粉末冶金材料,它的导热率低。过大的脉冲能量和长时间持续的电流作用,都会使加工表面产生严重的网状裂纹。因此,为了提高粗加工的速度而采用宽脉宽、大电流加工是不可取的。一般宜采用窄脉宽(50μs 以下)高峰值电流,短促的瞬时高温使加工表面热影响层较浅,避免裂纹发生。
5.10 防止在型孔加工中产生“放炮”
在加工过程中产生的气体,集聚在电极下端或油杯内部,当气体受到电火花引燃时,就会象“放炮”一样冲破阻力而排出,这时很容易使电极与凹模错位,影响加工质量,甚至报废。这种情况在抽油加工时更易发生。因此,在使用油杯进行型孔加工时,要特别注意排气,适当抬刀或者在油杯顶部周围开出气槽、排气孔,以利排出积聚的气体。
5.11 注意热变形引起的电极与工件位移
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在使用薄型的紫铜电极时,加工中要注意由于电极受热变形而使加工的型腔产生异常。
冬瓜去皮机另外值得注意的是停机后,由于人为的因素,使电极与工件发生位移。在开机时,又没注意电极与工件的相对位置,常常会使接近加工好的工件报废。
5.12 注意主轴刚性和工作液对放电间隙的影响
电火花加工的蚀除物从间隙排出的过程中,常常在电极与工件间引起电极与加工面的二次放电。二次放电的结果使已加工过的表面再次电蚀,在凹模的上口电极进口处,二次放电
机会就更多一些,这样就形成了锥度。电火花加工的锥度一般在 4′~ 6′之间。二次放电越多,锥度越大。为了减小锥度,首先要保持主轴头的稳定性,避免电极不必要的反复提升。调节好冲、抽油压力,选择好适当的电参数,使主轴伺服处于最佳状态,既不过于灵敏,也不迟钝,都可减少锥度。在加工深孔中为了减少二次放电造成锥度超差,常采用抽油加工或短电极的办法。
5.13 nfc天线要密切注视和防止电弧烧伤
加工过程中局部电蚀物密度过高,排屑不良,放电通道、放电点不能正常转移,将使工具工件局部放电点温度升高,产生积炭结焦,引起恶性循环,使放电点更加固定集中,转化为稳定电弧,使工具工件表面积炭烧伤。
防止办法是增大脉间及加大冲油,增加抬刀频率和幅度,改善排屑条件。发现加工状态不稳定时就采取措施,防止转变成稳定电弧。
电极制造工艺
石墨在加工前应在油里浸透好,以便在机械加工时,石墨屑不易飞扬,清角线和棱角线不
易剥落。 石墨和紫铜电极采用一般的机械加工(车、铣、刨、磨等),最后钳工修正成形。
紫铜电极还可采用线切割加工。 一般对于形状比较简单的型腔,多数采用单电极成形工艺,即采用一个电极,借助平动扩大间隙,达到修光型腔的目的。所谓单电极,可以是独块电极,也可以是镶拼电极,这由电极加工工艺而定。破窗锤 对于大中型及型腔复杂的模具,可以采用多电极加工,各个电极可以是独块的,也可以是镶拼的,视具体情况而定。
使用低损耗电源还可以把型腔的整体加工改为型腔的局部加工。
考虑到经济效益,在能够采用机械加工的地方尽量用机械加工,对复杂型腔,四周清角、底部圆弧及窄槽等无法用机械加工的地方,则采用局部加工。此外也可采用整体加工和局部加工相结合的方法,即先用石墨电板加工出大致的形状,然后再用紫铜电极进行局部加工。上述方法均取得很好的效果。
选择不同的电极材料,把整体加工分解为局部加工
过去型腔电加工绝大多数采用石墨电极,极少采用紫铜电极。那是因为过去型腔模电火花
加工绝大多数采用整体加工方式,而且那时虽然也有晶体管和可控硅脉冲电源,但是电极损耗较大,尤其在精规准时,损耗可达 25~30%,不适宜作局部加工。而且大块石墨容易到,容易制作,并且份量轻,可磨削,易加工,因而被大量采用。而铜电极,由于大块紫铜难,磨削困难,再加上电极损耗后,钳工修正困难,因此大大限制了紫铜电极的使用。 随着低损耗电源问世以来,型腔电加工工艺也随之由整体加工逐渐转为局部加工,不再需要大块电极,因此,紫铜电极应运而生。局部加工的电极不需要很大,但是几何形状较复杂,尺寸精度要求高,因此,人们采用紫铜作为局部加工的电极。
线切割和电火花加工配套应用 中精加工低损耗电源输出功率较小,生产率略低,加工模具的双面间隙在 0.1~0.25mm 左右。目前人们还是采用平动方法,扩大间隙来达到修光型腔的目的,但是平动方法也有它的不足之处,仿形精度受到一定影响,四周会产生圆角,底部产生平台,因此平动量不宜太大,一般为 0.1~二氧化氯发生器加药0.3mm。因而确定了电极的缩放量为 0.1~0.3mm。根据型腔模具设计原则,电极尺寸的缩放按几何方法计算,因此在电极设计时只要在技术要求上写明电极的缩放量即可。 目前国内的线切割机床都有间隙补偿装置。线切割机床可利用间隙补偿装置自行切割电极。