电火花成形加工工具电极的设计与制造
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电火花线切割机工作原理及加工工艺制定第一节概述电火花加工又称电蚀加工或放电加工,它采用金属丝导线作为工具电极切割工件,利用工件与工具电极之间的间隙脉冲放电所产生的局部瞬时高温,对金属材料进行蚀除的一种加工方法。
一、电火花线切割机工作原理电火花线切割机床的工作原理如图6-1所示。
卷绕在丝筒上的电极丝(一般快走丝线切割机用钼丝,慢走丝线切割机用黄铜丝)与高频脉冲电源的负极相接,连续地沿其自身轴线行进,并在张紧状态下由上、下导丝轮支承着通过加工区。
安装在坐标工作台上的工件接脉冲电源的正极。
工作液由喷嘴以一定的压力喷向加工区。
当脉冲电压击穿电极丝和工件之间的极间间隙时,两者之间随即产生火花放电而蚀除工件。
图百」数控电火花线切割机床工作原理圏1-X作液 2亠泵 3-酸唏 4导向轮5—工杵6—丝简『一脉冲电游呂一电扱丝9—坐标工作台10-数控装置11 一步进跑动机二、电火花加工的极性效应在电火花加工过程中,两极都会受到电腐蚀,但由于所接电源的极性不同,两极的蚀除量不同,这种现象称为极性效应。
习惯上通常把工件接正极时的电火花加工称为正极性加工, 把工件接负极时的电火花加工称为负极性加工。
从提高生产率和减少工具电极损耗的角度来看,极性效应愈显著愈好,采用短脉冲精加工时,应选用正极性加工;采用长脉冲粗加工时,应选用负极性加工。
在实际生产中,极性的选择主要依靠机床参数表或通过试验确定。
三、电火花线切割机的主要加工对象1.加工模具电火花线切割机广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件,调整不同间隙补偿量,只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模卸料板;挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑料模等带锥度的模具。
以及形状复杂、带有尖角的窄缝形小型凹模,可采用整体结构淬火后线切割加工,既能保证模具精度,又可简化模具设计和制造。
2.加工点火化成形加工用的电极带锥度型腔加工的电极,一般穿孔加工的电极,对于用银钨、铜钨合金材料等,用线切割加工特别经济。
火花机(Electrical Discharge Machining,简称EDM)电极是火花机加工中用于放电加工的关键部件之一。
它通常由导电材料制成,如铜、石墨或钨铜合金等,具有良好的导电性和导热性。
火花机电极的主要作用是在加工过程中与工件之间产生放电,通过放电产生的高温和高压来去除工件材料,实现对工件的加工。
电极的形状和尺寸根据具体的加工需求进行设计和制造,可以是圆柱形、圆锥形、异形等各种形状。
在火花机加工过程中,电极和工件之间通过放电产生电弧,电弧的能量将工件材料局部熔化和蒸发,从而实现材料的去除。
电极在放电过程中也会受到一定程度的磨损,因此需要定期更换或修复。
选择合适的电极材料和设计合理的电极形状对于火花机加工的效率、精度和表面质量都有着重要的影响。
不同的电极材料适用于不同的加工材料和加工要求,例如,石墨电极常用于加工钢、合金钢等导电材料,而铜电极常用于加工铝、镁等有色金属材料。
总的来说,火花机电极是火花机加工过程中不可或缺的一部分,它的性能和设计直接影响到加工效果和工件的质量。
不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。
因此,在实际加工中,应综合考虑各个方面的因素,选择最合适的材料做电极。
那么,在电火花加工工艺中,电极材料要如何去选择呢?一、电极种类1、铸铁电极铸铁电极来源足,价格低廉,机械加工性能好,便于采用成型磨削,因此电极的尺寸精度、几何形状精度及表面粗糙度都很容易得到保证。
电极损耗和加工稳定性较一般,容易起弧,生产率也不及铜电极。
铸铁是一种比较常见的电极材料,多用于穿孔加工。
2、钢电极钢材料来源丰富,价格便宜,具有良好的机械加工性能。
加工稳定性较差,电极损耗较大,生产率也较低。
多用于一般的穿孔加工。
3、紫铜、纯铜电极加工过程中稳定性好,生产率高。
精加工时比石墨电极损耗小。
易于加工成精密、微细的花纹,采用精密加工时可以达到1.25微米的表面粗糙度。
因为其韧性大,故机械加工性能差,磨削加工困难。
适宜于做电火花成形加工的精加工电极材料。
4、黄铜电极在加工过程中稳定性好,生产率高。
机械加工性能尚好,它可用仿形刨加工,也可用成形磨削加工,但其磨削性能不如钢和铸铁。
电极损耗最大。
5、石墨电极石墨电极机加工成型容易,容易修正。
加工稳定性能比较好,生产效率高,在长脉宽、大电流加工时电极损耗小。
机械强度差,尖角处容易出现崩裂。
适用于电火花成型加工的粗加工电极材料。
因为石墨的热胀系数小,也可作为穿孔加工的大电极材料。
二、电极设计1、详细分析产品的图纸,确定电火花加工位置。
2、根据现有设备、材料、拟采用的加工工艺等具体情况确定电极的结构形式。
3、根据不同的电极损耗、放电间隙等工艺要求对照型腔尺寸进行缩放,同时要考虑工具电极各部位投入放电加工的先后顺序不同,工具电极上各点的总加工时间和损耗不同,同一电极上端角、边和面上的损耗值不同等因素来适当补偿电极。
电火花加工实验一、实验目的1、了解电火花成型加工的原理、特点和应用。
2、了解编制电火花成型加工程序的方法。
3、了解电火花成型加工机床的操作方法。
二、实验内容1、讲解电火花成型加工机床的组成、原理、特点及应用。
2、演示电火花成型加工机床的加工过程。
3、熟悉电火花成型加工机床加工零件的过程。
三、实验设备EDM-300电火花成型加工机床一台,电极四、电火花成型加工简介1、电火花成型加工的原理、特点和应用原理:电火花成型加工是电火花加工的一种,其基本原理如图1所示。
被加工的工件做为工件电极,紫铜(或其它导电材料如石墨)做为工具电极。
脉冲电源发出一连串的脉冲电压,加到工件电极和工具电极上,此时工具电极和工件均被淹没在具有一定绝缘性能的工作液(绝缘介质)中。
在轴伺服系统的控制下,当工具电极与工件的距离小到一定程度时,在脉冲电压的作用下,两极间最近点处的工作液(绝缘介质)被击穿,工具电极与工件之间形成瞬时放电通道,产生瞬时高温,使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来,使局部形成电蚀凹坑。
这样以很高的频率连续不断地重复放电,工具电极不断地向工件进给,就可以将工具电极的形状“复制”到工件上,加工出需要的型面来。
特点:(1)由于脉冲放电的能量密度高,使其便于加工用普通的机械加工难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的零件,并不受材料及热处理状况的影响。
(2)电火花加工时,工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小,工具电极不需要比加工材料硬,即可以柔克刚,故电极制造更容易。
应用:电火花成型加工一般应用在加工各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的导电材料,并且常用于模具的制造过程中。
2、实现电火花加工的条件1)工具电极和工件电极之间必须加以60V~300V的脉冲电压,同时还需维持合理的工作距离——放电间隙。
大于放电间隙,介质不能被击穿,无法形成火花放电;小于放电间隙,会导致积炭,甚至发生电弧放电,无法继续加工。
2)两极间必须充放具有一定绝缘性能的液体介质。
电火花钨电极
电火花加工是一种通过工具和工件之间不断产生的脉冲性火花放电来蚀除金属,从而达到加工目的的方法。
在这个过程中,工具电极通常使用熔点高、导电性好、易加工的金属制成,如铜、石墨等,而钨电极则较少用作工具电极。
钨电极主要用于氩弧焊,即TIG焊,这是因为钨电极具有熔点高、高温强度高、抗电子流冲击性能好、抗热震性能好、抗蒸汽氧化性能好、焊接时电弧稳定、飞溅少等优点。
此外,钨电极的导电性、导热性良好,易于加工和磨削,因此被广泛应用于TIG焊中。
在电火花加工中,虽然钨电极不是常用的工具电极材料,但在某些特殊情况下,如需要承受高温、高硬度或高耐磨性的加工场合,钨电极也可能被考虑使用。
然而,需要注意的是,钨电极的导电性相对较差,可能会影响电火花加工的效果和效率。
总之,钨电极主要用于氩弧焊等需要承受高温、高硬度或高耐磨性的焊接场合,而在电火花加工中则较少使用。
在选择电极材料时,需要根据具体的加工需求和条件进行综合考虑。
电火花加工工艺及实例引言电火花加工作为一种非传统加工技术,具有精度高、加工复杂曲面的能力,在现代制造业中得到了广泛应用。
本文将介绍电火花加工的工艺流程及其在实际生产中的实例应用。
电火花加工工艺流程电火花加工是利用电火花放电的原理进行的加工技术,其工艺流程如下:1.工件准备:首先需要准备待加工的工件,通常是金属材料,如钢、铝等。
工件表面必须平整,并且可以导电,以便于电火花放电加工。
2.电极设计与制造:电火花加工过程中需要使用两个电极,分别称为工件电极和电极,电极通常由铜制成,确保良好的导电性能和稳定性。
电极的设计要根据加工工件的形状和要求进行,以保证加工过程中的稳定性和精度。
3.放电参数设置:放电参数包括放电电压、脉冲宽度、放电频率等。
设置合适的放电参数可以控制放电的强度和持续时间,从而达到更精准的加工效果。
4.工艺调试与预烧:在正式加工之前,需要进行工艺调试与预烧。
通过在工件表面进行几次放电,以检查放电效果和确定加工参数是否合适。
5.正式加工:经过调试和预烧后,开始正式的电火花加工过程。
根据设计好的电极和工艺参数进行放电,通过电火花的放电过程,在工件表面形成微小的坑槽,从而实现加工目标。
6.清洗与检查:加工完成后,需要对工件进行清洗和检查。
清洗可以去除加工过程中产生的碳化物和残留物,检查可以验证加工效果和质量是否符合要求。
电火花加工实例应用实例一:航空发动机叶片加工航空发动机叶片是一种复杂的曲面结构,传统加工方法很难达到其要求的精度和表面质量。
而电火花加工可以通过控制放电参数和设计合适的电极,精确地加工出发动机叶片上的孔洞和槽口,从而实现高精度的加工效果。
实例二:模具加工模具是工业制造中常用的工具,其加工精度对产品质量和制造成本都有很大影响。
电火花加工可以实现对模具精细部件的加工,如模具的芯、模和复杂的三维曲面结构。
通过电火花加工,可以精确地控制加工深度和形状,提高模具的加工精度和表面质量。
实例三:微机电系统(MEMS)加工微机电系统是一种集成各种微小机电元件的系统,具有广泛的应用前景。
电火花零件加工工序流程、工艺注意事项1. 引言1.1 概述电火花加工是一种常用的零件加工技术,通过在金属材料上产生高频电火花放电来实现切割和雕刻等加工目的。
该技术具有高精度、高效率和良好的表面质量等优点,在汽车制造、航空航天、模具制造等领域广泛应用。
然而,在进行电火花零件加工过程中,合理的工艺流程和注意事项能够显著影响加工效果。
本文将重点介绍电火花零件加工的工序流程以及需要注意的工艺细节。
1.2 文章结构本文共分为五个部分,每个部分包含多个子章节。
首先,引言部分给出了整篇文章的概述、目的以及文章结构。
其次,第二部分将详细阐述电火花零件加工的工序流程,包括各个操作步骤、设备与工具准备以及加工精度控制等方面内容。
第三部分将呈现一些必须要注意的工艺要点,包括安全操作规范、清洁维护要点和物料选用建议等方面内容。
接下来,第四部分将通过实际操作案例分析,介绍一个电火花零件加工的具体案例,并提出问题解决方法以及成果评估与反思。
最后,在第五部分中,我们将进行结论总结,分析存在的问题和改进方向,并展望未来电火花加工的发展趋势。
1.3 目的本文旨在全面介绍电火花零件加工的工序流程和注意事项,帮助读者了解该加工技术的基本原理和操作流程,并提供一些实用的工艺要点以及问题解决方法。
通过深入研究和分析实际操作案例,本文还旨在总结经验教训并提出改进方向,以推动电火花加工技术在未来的发展中取得更大突破。
希望读者能够从本文中获得有用的知识,并能够应用到自己的工作和学习中。
2. 电火花零件加工工序流程2.1 工序步骤:电火花零件加工是一种常见的金属加工方法,主要用于制造复杂形状、高精度零件。
下面将详细介绍电火花零件加工的具体步骤:1. 零件设计与准备: 根据所需零件的设计图纸和规格要求,进行合理的准备工作,包括选择合适的材料和确定加工路径。
2. CAD/CAM编程: 将设计好的零件图纸输入到计算机辅助设计(CAD)软件中,并进行程序编写,生成加工路径。
目录1 绪论 (1)1.1 电火花加工的产生和加工原理 (1)1.1.1电火花加工的来源 (1)1.1.2电火花加工的物理本质和工作原理 (1)1.2 电火花加工的现状及发展 (4)1.2.1电火花线切割加工的现状 (4)1.2.2电火花线切割机的发展策略 (5)1.2.3设计过程 (6)2 工作台设计方案及其分析 (7)2.1数控电火花线切割机床的机构组成及其作用 (7)2.2坐标工作台的组成 (8)2.3 主要参数 (9)2.4 方案确定 (9)2.4.1 床身结构 (9)2.4.2 X-Y工作台 (9)2.5坐标工作台的的传动精度对工艺指标的影响 (11)3 结构设计 (12)3.1 工作台外形尺寸及重量计算 (12)3.2 滚珠丝杠副的设计计算 (13)3.3 导轨的确定 (15)3.4 步进电机的选用 (17)3.5 轴承的设计计算 (18)3.6 X向齿轮副的选用 (19)3.7 Y向齿轮副的选用 (25)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第一章.绪论1.1电火花加工的产生和加工原理电火花加工是一种新的加工技术,自五十年代以来,我国开始研究和试用。
经过不断发展,已得到日益广泛的应用,成为加工各种模具和零件的有效方法。
1.1.1电火花加工的产生电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象,对材料进行加工的方法。
早在十九世纪,人们就发现了电器开光的触点开闭时,以为放电,使接触部位烧蚀,造成接触面的损坏。
这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。
起初,电腐蚀被认为是有害的,为减少和避免这种有害的电腐蚀,人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。
当人们掌握了它的规律之后,便创造条件,转害为益,把电腐蚀用于生产中。
研究结果表明,当两极产生放电的过程中,放电通道瞬时产生大量的热,足以使电极材料表面局部熔化或汽化,并在一定条件下,熔化或汽化的部分能抛离电极表面,形成放电腐蚀的坑穴。
二十世纪四十年代初,人们进一步认识到,在液体介质中进行重复性脉冲放电时,能够对导电材料进行尺寸加工,因此,创立了“电火花加工法”。
电火花成形加工工艺过程:(1)电极材料的选择为了提高型腔模的加工精度,在电极方面,首先是找耐蚀性高的电极材料,如紫铜、铜钨合金、银钨合金以及石墨电极等。
由于铜钨合金和银钨合金的成分高,价格高,机械加工比较困难,故采用的较少,常用的为紫铜和石墨,这两种材料的共同特点是在大脉冲粗加工时都能实现低损耗。
紫铜电极容易制成复杂形状和薄片,尺寸精度好。
采用紫铜电极时,加工过程稳定、加工表面粗糙度低、精加工比石墨电极损耗小。
但其机械加工性能不如石墨好。
石墨电极机械加工成型容易,重量轻,在大脉冲大电流情况下具有更小的电极损耗。
缺点是容易产生电弧烧伤现象,精加工时电极损耗较大。
(2)电极的设计加工型腔模时的工具电极尺寸,一方面与模具的大小、形状、复杂程度有关,而且与电极材料,加工电流、深度、余量及间隙等因素有关。
当采用平动法加工时,还应考虑所选用的平动量(3)电极制造紫铜电极可采用电火花线切割、一般机械加工、数控铣、电铸等方式来制造。
石墨电极应采用质细、致密、颗粒均匀、气孔率小、强度高的高纯石墨制造.由于石墨是一种在加压条件下烧结而成的碳素材料,因此有一定程度的各向异性。
使用中应采用石墨坯块的非侧压方向的面作电极端面,否则加工中易剥落、损耗大。
电极制造方法有机械加工、加压振动成型、成型烧结、镶拼组合、超声加工、砂线切割等。
(4)工件的准备电火花加工前,工件型腔部分要进行预加工,并留适当的电火花加工余量。
余量的大小应能补偿电火花加工的定位、找正误差及机械加工误差。
对形状复杂的型腔,余量要适当加大。
(5)电规准的选择、转换与平动量分配电规准是指电火花加工过程中一组电参数,如电压、电流、脉宽、脉间等。
电规准选择正确与否,将直接影响着型腔加工工艺指标。
应根据工件的要求、电极和工件的材料、加工工艺指标和经济效果等因素来确定电规准,并在加工过程中及时地转换。
在粗加工时,要求较高的生产率和低电极损耗,这时可选用宽脉冲、高峰值电流的粗规准进行加工,电流要根据工件而定。
opic Review T专题综述冷加工那些高端的C A D/C A M软件,像U G、P r o/E、CimatronE、MasterCAM等都提供了强大的电极设计、编程功能,减少了手工拆电极的繁琐工作,与传统的电极设计、制造相比,提高效率十几倍甚至几十倍。
根据企业的工艺水平,考虑电极加工精度要求、加工成本等工艺要点来安排电极的制造工艺。
目前模具企业已广泛使用加工中心来制造各种型面复杂的电极。
加工中心比传统铣削加工速度快,全自动,重复生产的精度很高,可得到较复杂的形状。
最近推出的高速加工中心,能胜任形状更复杂、精度要求更高类电极的制造,为制造电极提供了完美的技术解决方案。
采用快速装夹定位系统来制造电极是电火花加工的一种先进工艺方法,它是将电极坯料装夹在加工机床的装夹系统上来制造,制造完成后,可直接将电极装于电火花机床的快速装夹系统上进行放电加工。
给加工操作带来了很大的方便,提高了电极的制造效率,也保证了电极的装夹、定位精度。
3. 加工的定位当工件和电极装夹、校正完成后,就需要将电极对准工件的加工位置,才能在工件上加工出准确的型腔。
模具制造中电火花加工最常用的定位方式是利用电极基准中心与工件基准中心之间的距离来确定加工位置,称之为“四面分中”。
利用电极基准中心与工件单边之间的距离确定加工位置的定位方式也比较常用,称之为“单边分中”。
另外还有一些其他的定位方式。
各种定位方式都是通过一定的方法来实现的。
模具电火花加工操作中,通常运用电火花机床的接触感知功能来获得正确的加工位置。
可以直接利用电极的基准面与工件的基准面进行接触感知实现定位。
精密模具电火花加工采用基准球进行接触感知定位,点接触减少了误差,可实现较高精度的定模具制造中电火花加工应用技术贵州航天乌江机电设备有限责任公司 (遵义 563003) 郑继康 张玉峰随着电子技术的发展,电火花加工技术与模具制造变得密不可分,已在模具制造、复杂零件加工中得到广泛应用。
(1)铸铁电极的电极损耗和加工稳定性均较一般,容易起弧,生产率不及铜电极。
但是,它的来源丰富、价格低廉、并且机械加工性能好,因此电极的尺寸精度,几何形状精度及表面粗糙度等都容易保证。
因此,铸铁是一种较常用的电极材料,多用于穿孔加工。
(2)钢电极的加工稳定性较差、电极损耗较大、生产率也较低、但是来源丰富、价格便宜、具有良好的机械加工性能。
钢电极还有其独特的优点,即把电极和凸模做成一体,实质上就是将凸模加长,加长的部分就用作电极。
电火花加工后,把损耗部分切除掉,余下部分可做凸模使用。
这种方法使电极的制造工时减少到了最低程度。
所以钢为常用的电极材料之一,多用于一般的穿孔加工。
(3)纯铜电极在加工过程中稳定性好、生产率高、但损耗较大、来源少、价格较贵。
由于其韧性大,机械加工性能差、磨削加工困难,其加工精度较低。
由于磨削困难,使得难以将电极与凸模连接在一起加工,电极与凸模分别制造使凸模与凹模配合间隙不易均匀。
对于电火花型腔加工来说,纯铜电极适用对小型腔及高精度型腔的加工。
纯铜电极与其他材料电极相比,在电火花加工中能使模具达到最细表面粗糙度。
(4)黄铜电极在加工过程中稳定性好、生产率高、与纯铜电极相比价格较低、机械加工性能尚好,但其磨削性能不如钢和铸铁。
而黄铜电极的损耗最大。
因此,黄铜电极一般用在对加工表面粗糙度较低,尺寸、形状精度要求较高及形状复杂的小孔穿孔加工。
(5)石墨电极的电极损耗小、加工稳定性尚好、易于加工、生产率最高、其价格与铜大体相同,但机械强度较差,尖角处易崩裂。
石墨是电火花型腔加工的常用电极材料,适用于大、中、小型腔。
由于石墨的热胀系数小,所以,最适于大电极的穿孔加工。
(6)铜钨合金和银钨合金的加工稳定性均很好,电极损耗也均很小,它们的电加工性能优越,而机械加工性能尚好,其磨削性比铜好。
但其价格较高,比铜的价格高40倍。
因此,主要用于模具中高精度的深孔、直壁孔等的穿孔加工和加工面积小且高精度的型腔加工,以及硬质合金模具的加工。
而银钨合金的价格更高,约为铜的100倍,所以它的使用受到限制,一般只用于硬质合金模具的加工。
当用同一种电极材料加工不同材料的模具时,加工情况也会有一定的差异,即使同是钢件也会因其成分不同而对加工有所影响,在实际生产中应根据具体情况选用电极材料。
3电极的结构形式电极的结构形式应根据模具型孔或型腔的尺寸大小,复杂程度及电极的加工工艺性等来确定,常用的电极结构有下列几种形式:(1)整体电极整体电极就是用一整块电极材料加工出的完整电极,这是型孔或型腔加工中最常用的电极结构形式,图4.2.4所示即为型腔加工用整体电极的结构形式。
当电极面积较大时,可在电极上开一些孔,或者挖空以减轻重量。
对于穿孔加工,有时为了提高生产率和加工精度,降低表面粗糙度,可以采用阶梯式整体电极。
所谓阶梯式整体电极就是在原有的电极上适当增长,而增长部分的截面尺寸适当均匀减小(f=0.1~0.3mm),呈阶梯形。
如图4.2.5所示,l1为原有电极的长度,l2为增长部分的长度(为型孔深度的1.2~2.4倍)。
加工时利用电极增长部分来粗加工,蚀除掉大部分金属,只留下很少余量,让原有的电极进行精加工。
阶梯电极有许多优点:能充分发挥粗加工的作用,大幅度提高生产效率,使精加工的加工余量降低到最小,特别适宜小斜度型孔的加工,易保证模具的加工质量,并且可减少电规准的转换次数。
a)无固定板式; b)有固定板式图4.2.4整体电极结构形式图4.2.5阶梯式整体电极1-冲油孔; 2-石墨电极;3-电极固定板(2)组合电极在冲模加工中常遇到需要在同一凹模上加工出几个型孔,对于这样的凹模可以用单个电极分别加工各孔,也可以采用组合电极加工,即把多个电极组合装夹在一起。
如图4.2.6所示,一次完成凹模各型孔的电火花穿孔加工。
采用组合电极加工时,生产率高,各型孔间的位置精度也较为准确,但必须保证组合电极各电极间的定位精度,并且每个电极的轴线要垂直于安装表面。
图4.2.6组合电极图4.2.7分解式电极1)分解式电极当工件形状比较复杂,则可将电极分解成简单的几何形状,分别制造成电极,以相应的加工基准,逐步将工件型腔加工成形。
采用分解式电极成形加工,可简化电加工工艺。
但是,必须统一加工基准,否则将增加加工误差,如图4.2.7所示。
分解式电极多用在形状复杂的异型孔和型腔的加工。
2)镶拼式电极对形状复杂而制造困难的电极,可分解成几块形状简单的电极来加工,加工后镶拼成整体的电极来电加工型孔,该电极即为镶拼式电极。
如图4.2.8所示,是将e字形硅钢片冲模所用的电极分成三块,加工完毕后再镶拼成整体。
这样即可保证电极的制造精度,得到了尖锐的凹角,而且简化了电极的加工,节约了材料,降低了制造成本。
但在制造中应保证各电极分块之间的位置准确,配合要紧密牢固。
图4.2.8镶拼式电极4电极尺寸的确定(1)电极横截面尺寸的确定电极横截面尺寸是根据凹模(或凸模)的尺寸及公差,凸模、凹模配合间隙和放电间隙的大小确定的。
电火花放电间隙的大小与电极材料、模具材料、电规准的选择、设备的精度及工作液等有关。
为了保证模具加工后的表面粗糙度,最后必须用精规准修出,因此在确定电极尺寸时,应先按相应的条件得到放电间隙值。
在凸模、凹模零件图上标注的公差时,根据模具的设计基准不同,有不同的标注方法。
因此,电极截面尺寸的确定也要按以凹模设计为基准,还是凸模设计为基准两种情况来讨论。
1)按凹模尺寸和公差确定电极横截面尺寸如图4.2.9所示凹模型孔不同部位的尺寸公差标注。
其相应部位电极横截面尺寸的计算公式如下:式中s——单面放电间隙;δ——电极制造公差,通常取模具公差δ的1/2~2/3,并按“入体原则”标注。
2)按凸模尺寸和公差确定电极横截面尺寸图4.2.10所示为凸模尺寸及公差标注,由于凹模、凸模配合间隙的不同又存在三种情况:①凸模、凹模单边配合间隙等于放电间隙(z/2=s):电极横截面尺寸和凸模截面尺寸完全相同,电极公差取凸模公差1/2~3/2。
②凸模、凹模单边配合间隙小于放电间隙(z/2<s):电极应按凸模四周每边均匀缩小一个值(s-z/2),电极横截面尺寸计算公式如下:图4.2.9凹模尺寸及公差标注图4.2.10凸模尺寸及公差标注③凸模、凹模配合间隙大于放电间隙(z/2>s),电极应按凸模四周每边均匀放大一个值(z/2-s),电极横截面尺寸计算公式如下:式中s——单面放电间隙;z/2——凸模、凹模单边间隙;δ——电极制造公差,取模具公差δ的1/2~2/3。
由以上相应公式设计计算出的电极横截面尺寸适合一般型孔的电火花加工,对加工型腔的电极还应考虑精加工及抛光加工余量。
图4.2.11 穿孔加工用电极长度图4.2.12加工型腔电极纵截面尺寸1-电极;2-凹模(2)电极长度的确定在电极长度确定方面,穿孔加工与型腔加工是不同的,穿孔加工只计算电极长度,而型腔加工还须考虑各纵截面的形状和尺寸。
1)穿孔加工电极长度的确定图4.2.11所示为穿孔加工用电极长度。
电极长度按下式计算:式中l——电极总长度;l1——精加工用的电极长度;l2——粗中加工用的电极长度;t——电极长度损耗(用铸铁电极,当加工钢模具时, t =0.9t1;当加工硬质合金模具时, t =1.7t1。
用钢电极,当加工钢模具时, t =1.1t1;当加工硬质合金模具时, t =2.1t1);t1——凹模有效刃口厚度;t2——凹模中有较大斜度的漏料部分厚度;βt——粗中加工的电极端面损耗比。
当凹模的刃口为全刃口,没有斜度较大的漏料部分时,电极长度仅计算l1部分,即l=l1,但此时凹模有效刃口厚度t1应为t。
以上计算所得的电极长度是电火花穿孔加工时的工作部分长度,需要夹持时,还要加上夹持部分长度。
若采用同一只电极加工几副模具时,其电极的长度应加长,每多加工一副模具应比原来的长度约增加0.4~0.8倍。
但电极总长度一般不应超过110~120mm,否则将会给加工带来困难。
2) 型腔加工电极纵截面尺寸的确定型腔加工电极纵截面的形状和尺寸,应根据型腔底部的形状和尺寸并考虑放电间隙而确定。
对型腔底部不同部位的尺寸,其电极的尺寸计算也有所不同。
图4.2.12所示为加工型腔时,电极纵截面尺寸,尺寸的计算如下:式中:s为单面放电间隙;h、r1、r2、b为型腔要求尺寸;h′、r1′、r2′、b′为电极尺寸。
以上的计算方法仅适合型腔加工中低损耗加工的电极设计,并且精加工或抛光余量应另行考虑。
对于有损耗加工的电极设计在此没有涉及。
5.电极的制造工具电极是电火花加工中必不可少的工具之一,因此方便而又准确地制造出电极是一个十分重要的问题。
由于电极的材料、类型、几何形状复杂程度及精度要求的不同,则采用的加工方法也各有不同。
(1)机械加工方法对几何形状比较简单的电极,可用一般的切削方法来进行加工,如圆形电极可直接在车床上一次加工成形。
矩形、多边形等铸铁或钢电极可在刨床、铣床或到插床上加工后,再由平面磨床进行磨削加工,经钳工修整后即可使用。
对形状比较复杂的电极,往往需要经过多道工序才能加工成形,达到图样要求。
机械加工电极除采用一般的加工方法外,已广泛采用成形磨削。
对根据凹模尺寸设计出的电极,最后用成形磨削的方法进行精加工,可以提高电极的尺寸精度、形状精度和降低表面粗糙度,用此电极对凹模进行电火花加工,再由凹模按间隙要求配制凸模,这种方法适合于凸、凹模配合间隙比放电间隙大0.10mm以上,或凸、凹模配合间隙小于0.01mm的场合。
对于纯铜、黄铜一类的电极,由于不能用成形磨削加工,一般可用仿形刨床加工而成,并经钳工锉削进行最后修整。
(2)电极与凸模联合成形磨削在电极制造中,为了缩短电极和凸模的制造周期,保证电极与凸模的轮廓一致,常采用电极与凸模联合成形磨削。
这种方法的电极材料大多选用铸铁和钢。
当电极材料为铸铁时,电极与凸模常用环氧树脂等胶合在一起,如图4.2.13所示。
但对于截面积较小的工件则不易粘牢,为防止在磨削过程中发生电极或凸模脱落,可采用锡焊或机械方法使电极与凸模连接在一起。
当电极材料为钢时,可把凸模加长些,将其作电极。
即把电极和凸模做成一个整体。
电极与凸模联合成形磨削,其共同截面的公称尺寸应直接按凸模的公称尺寸进行磨削,公差取凸模公差的1/2~1/3。
当凸、凹模的配合间隙等于放电间隙时,正好适用磨削后电极的轮廓尺寸与凸模完全相同的情况。
当凸、凹模的配合间隙小于放电间隙时,电极的轮廓尺寸应小于凸模的轮廓尺寸则可用化学腐蚀法将电极尺寸缩小至设计尺寸。
腐蚀剂可用草酸:双氧水:蒸馏水=40:40:100的溶液,腐蚀速度为0.04~0.07mm/min。
腐蚀的方法为:将干净的电极垂直浸人腐蚀剂中,根据其腐蚀速度的大小,每隔一定的时间后取出,测量其尺寸是否符合要求,若尺寸仍偏大时应继续侵入,直到适合为止。