論文《電火花加工精度的改善措施》09.12.18Word版

1、 電火花加工精度的改善措施姓名單位名稱摘要:本篇要點(diǎn)是，電火花加工的精度，通過對(duì)電極的優(yōu)化設(shè)計(jì)制作、工件定位的精度保證、工件的定位加工三個(gè)方面去改善。從這三方面的改善措施詳細(xì)討論了，如何降低和消除電極加工精度誤差、電火花加工機(jī)的幾何精度誤差、工件電極的校正精度誤差、定位精度誤差等，對(duì)電火花加工精度的影響，提高電火花加工精度。并使工藝流程化，為公司帶來的直接應(yīng)用效益。關(guān)鍵詞：加工精度 定位加工 應(yīng)用效益Abstract:The essential of this article is how to improve the precision of EDM by improving the des

2、ign and machining of electrode,ensuring the precision of orientation,machining workpiece make use of orienting.In these three methods I mainly discuss that how to reduce the infection of the error of electrodes machining precision,the error of EDMs geometrical precision, the error of the workpiece a

3、nd electodes proofreading precision, the error of orientating precison,and so on, in order to improve the precision of EDM machining. And then we make the technics flowed and realize direct applicational benefit. Keywords: machining precision the precision of orientation the benefit of aplication引言隨

4、著現(xiàn)代工業(yè)的深入發(fā)展，越來越精密化的市場(chǎng)需求，對(duì)企業(yè)也提出了更高的加工精度要求，使高精密模具制造能力成為企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。公司原0.005mm的電火花加工精度，已不能滿足松下、住友、高野精密、技研新陽等越來越多客戶，提出的模具工件電火花加工尺寸0.002mm、清角加工R0.02mm以下高精度要求。只有滿足客戶的高精度加工要求，公司才可能實(shí)現(xiàn)高精密模具從國外進(jìn)口到國內(nèi)制造，降低模具制造成本，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。如何提高電火花加工精度,已成為公司刻不容緩的攻關(guān)課題!本文從實(shí)驗(yàn)性加工、工件的實(shí)際制作到流程的改善方面，總結(jié)出提高電火花加工精度直接相關(guān)的三大方面：電極的優(yōu)化設(shè)計(jì)制作、工件定位的精度保證、工件

5、的定位加工和加工中的測(cè)量確認(rèn)。從這三方面詳細(xì)論述了如何提高電火花加工精度、工藝流程化，為公司帶來的直接應(yīng)用效益。1.現(xiàn)狀分析1.1加工機(jī)及加工環(huán)境分析公司現(xiàn)狀使用的數(shù)控機(jī)床均為日本高速高精度加工機(jī),其機(jī)床相關(guān)信息如下表2-1、圖2-1所示:表2-1.機(jī)床相關(guān)信息機(jī)床型號(hào)制造商產(chǎn)地行程()類型機(jī)床加工精度()加工中心機(jī)V22牧野日本320*280*300高速機(jī)0.002電火花加工機(jī)AQ35L沙迪克泰國350*250*250高速機(jī)0.005慢走絲線割機(jī)FA10PS-A三菱日本350*250*220高精機(jī)0.005磨床NN515-S長(zhǎng)島中國350*150*250高精機(jī)0.001圖2-1.主要加工機(jī)圖

6、片我們主要利用上述幾款機(jī)床進(jìn)行模具相關(guān)工件的加工,用Nikon高度儀、 Mitutoyo千分尺、Nikon二次元等測(cè)量?jī)x器檢驗(yàn)加工精度。對(duì)于機(jī)床工作環(huán)境，集中在221的無塵恒溫車間。也就是說工作環(huán)境是滿足機(jī)床穩(wěn)定加工的基本要求。1.2原加工方法分析電火花加工的兩個(gè)大的方面分別是：電極的制作，電火花加工實(shí)施。其中電火花加工實(shí)施部分如下圖2-2所示：OKNG工件調(diào)水平、基準(zhǔn)球分中電極調(diào)水平、基準(zhǔn)球分中電火花加工測(cè)量確認(rèn)電火花加工完成圖2-2.電火花加工實(shí)施流程圖此種方法繁瑣、效率低下，加工精度不能完全人為控制，高精度要求時(shí)加工失敗率高。據(jù)改善前公司年度TQC發(fā)表時(shí)的不完全統(tǒng)計(jì)，電火花加工精度達(dá)到0

7、.003mm精度要求的成功率為35%、達(dá)到0.002mm精度要求的成功率幾乎為0。1.3電火花加工達(dá)不到高精度要求的綜合分析要了解電火花加工精度，我們先要對(duì)以下幾個(gè)概念有初步的了解。定位精度：是指工件或刀具等實(shí)際位置與標(biāo)準(zhǔn)位置(理論位置、理想位置)之間的差距，其不一致量即為定位誤差。差距越小，說明精度越高。是工件加工精度得以保證的前提。校正精度：是指工件或電極的校正偏差。定位不準(zhǔn)確誤差:工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。電火花加工中，由于基準(zhǔn)球尺寸本身有誤差，由此求得的相對(duì)位置也存在偏差。機(jī)床的幾何誤差：工件的加工精度很大程度上取決于機(jī)床的精度。包括機(jī)床的制造誤差、安裝誤差、

8、和磨損引起的誤差。在加工過程中這些誤差會(huì)直接反映到工件上去，影響加工精度。通常的理解是，使用機(jī)床進(jìn)行加工,加工精度無法超越機(jī)床本身精度。工藝系統(tǒng)的幾何誤差是指機(jī)床、夾具、刀具和工件的原始誤差。這些誤差在加工中會(huì)或多或少地反映到了工件上去，造成加工誤差。由此，我們歸納出影響電火花加工精度的因素，包括電極的加工精度、電火花加工機(jī)的幾何精度、工件電極的校正精度、定位精度等。也可以理解為，電火花加工精度是以上多種精度影響的復(fù)合反映。1.4工件的定位加工對(duì)于提高電火花加工精度的分析如此之多的因素交錯(cuò)混雜，要想保證電火花加工精度，我們需要得到的是一種可以規(guī)避或者減小誤差的加工流程，在流程可靠性保證的前提下

9、可人為操作提高電火花加工精度。經(jīng)過不斷的交流學(xué)習(xí)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性加工對(duì)比，我們總結(jié)出，只有采用增加裝夾輔助裝置將工件定位加工和進(jìn)行加工中的測(cè)量確認(rèn)，在保證工件定位精度的前提下，利用機(jī)床本身的精度和最小驅(qū)動(dòng)單元值進(jìn)行微量位移加工，才可滿足我們的高精度加工要求。于是我們對(duì)定位進(jìn)行了改善，改善前后的定位、加工方法對(duì)比如下圖2-3所示：圖2-3.改善前后定位、加工方法對(duì)比改善前:工件直接在磁臺(tái)上定位,加工完成后再拆下測(cè)量確認(rèn)。如NG再上機(jī)重新采用千分表校正、基準(zhǔn)球分中、加工，高精度加工要求時(shí)失敗率極高。改善后：細(xì)小工件增加裝夾輔助裝置，通過采用日本制JAM牌超微精密平口鉗裝夾后，在磁臺(tái)上的定位塊定位；一般

10、大小工件直接用磁臺(tái)上的定位塊定位，加工完成后拆下來測(cè)量。如NG，可直接采用磁臺(tái)上的定位塊進(jìn)行定位加工，不需要再次采用千分表重新校正和基準(zhǔn)球分中。只需要根據(jù)工件測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工參數(shù)調(diào)整和微量位移，就可達(dá)到高精度的加工要求，規(guī)避或者減少校正、分中誤差，加工成功率高。對(duì)于沙迪克的AQ35L機(jī)型，全行程定位精度為0.01,最小驅(qū)動(dòng)單位為0.001mm。工件定位加工有效地保證了工件在同一位置實(shí)現(xiàn)微量偏移修正加工，同時(shí)將機(jī)床的幾何誤差、校正不準(zhǔn)確誤差、定位不準(zhǔn)確誤差等不利影響降至最低。改善后的加工流程如下圖2-4所示:OKNG工件定位準(zhǔn)備電火花加工測(cè)量確認(rèn)電火花加工完成工件定位，加工條件調(diào)整工件調(diào)水平、分

11、中電極調(diào)水平、分中圖24.改善后的電火花加工流程流程改善的前提條件是,對(duì)電火花加工的工件增加裝夾輔助裝置進(jìn)行定位,固定在電火花加工機(jī)工作臺(tái)的同一位置。如此在“加工測(cè)量加工” 這一環(huán)節(jié)上,工件和電極均不需要重新校水平和分中，直接將工件歸于工作臺(tái)上的定位位置即可。也就是說，將工件和電極的多次校正、分中工作，直接轉(zhuǎn)換為單一的工件在工作臺(tái)上的定位安裝。2. 工件的定位加工工件的定位加工，相關(guān)說明如下表3-1所示： 表3-1.定位實(shí)際操作說明2.1工件定位加工的精度保證一怎樣才能做到工件在工作臺(tái)上的定位？對(duì)此，我們延用了以往的定位塊，只是在定位塊的制作方面作了更進(jìn)一步的改善。相關(guān)說明：(1).定位塊一全

12、周倒C角：減免定位塊加工中表面殘?jiān)奈剑绊懝ぜㄎ粫r(shí)定位精度；(2).定位塊一四面切槽：減少大面積研磨加工時(shí)的平面變形，保證定位塊研磨加工的平面度。且加工中定位塊可減少與磁性工作臺(tái)、工件的大面積接觸，保證定位精度。定位塊的平面度和垂直度應(yīng)保證在0.002mm以內(nèi)；(3).定位塊二的R角接觸：避免定位塊利角與工件的接觸磨損、面接觸，影響工件定位精度。2.2工件定位加工的精度保證二加工精度要求0.002mm 的小工件,其長(zhǎng)寬高為2.600mm*0.800mm*14.520mm，工件定位精度該如何保證？ 對(duì)此,我們擬用了測(cè)量方法中的變薄為厚法增加裝夾輔助裝置,即用日本制JAM牌超微精密小型平口鉗

13、裝夾定位工件。如此,即實(shí)現(xiàn)了小工件的定位安裝。加工、測(cè)量確認(rèn)時(shí),使工件和日本制JAM牌超微精密小型平口鉗作為一個(gè)整體移動(dòng)。2.3工件定位加工的精度保證三在工件定位精度保證的基礎(chǔ)上，電極的加工精度又該如何保證？以往的加工中，每個(gè)電極都要進(jìn)行校表分中，而分中的數(shù)值通常會(huì)有0.0020.003mm的中心偏差，想要加工出我們想要的精度，幾乎不可能。為此我們采用了粗公中公多個(gè)精公電極同時(shí)作為一個(gè)整體設(shè)計(jì)、加工應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電極的一次性分中，工件的同一位置多個(gè)電極直接位移加工。減少因電極的多次分中，造成的分中偏差。3. 工件定位加工的應(yīng)用效益分析以上三個(gè)方面，有效保證了圖2-2中加工流程的實(shí)施，以及加工中的精

14、度確認(rèn)和微量位移修正加工，實(shí)現(xiàn)了電火花加工部位0.002mm公差值的高精度加工要求。通過對(duì)該工件的加工嘗試，有效的完善了原有的電火花加工流程，提高了高精度工件加工成功率和常規(guī)工件的加工效率。其效益展示如下圖表所示:表4-1. 0.002mm公差要求的工件加工改善前后對(duì)比208工件200工件 圖4-2.208工件圖4-1.200工件從上表中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，以上兩種工件，加工失敗大大降低，使高精度要求的小工件加工成為可能，且可進(jìn)行批量生產(chǎn)，滿足客戶要求。對(duì)公司改善前后做過的兩套同樣模具的進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)比較，詳見下述圖表：表4-2. 0.003mm公差要求的工件加工改善前后對(duì)比由于增加了工件加工中

15、的裝夾輔助裝置，加工工藝得到改善，加工成功率大大提高。在加工精度保證的基礎(chǔ)上，穩(wěn)步提升了電火花加工效率。電火花加工工藝改善后，電火花定位加工在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，其應(yīng)用效益是可觀的。以下是公司2009年1月到09年8月的精密模具生產(chǎn)額統(tǒng)計(jì)：表4-3.改善前后生產(chǎn)額統(tǒng)計(jì)圖4-3.改善前后生產(chǎn)額柱狀圖表示上述圖表可以很明顯的看到，09年5月以后，生產(chǎn)額較以前大大提高。當(dāng)然，生產(chǎn)額的提高，牽涉的因素方方面面。但是，不可否認(rèn)的是，生產(chǎn)能力在提高，加工工藝日漸成熟。生產(chǎn)效率的提高，已經(jīng)向我們展示了電火花加工精度的改善措施，在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效益。結(jié)束語在CNC、慢走絲線切割、研磨加工精度保證的同時(shí)，對(duì)于電火花加工精度和流程的改善，公司在精密模具制造能力上有所提高，直接為公司創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在接的精密模具訂單也越來越多，部份精密模具已直接由國內(nèi)制造出口到日本、德國、新加坡、馬來西亞、印度等國家和地區(qū)。如何制造出更高精度的精密模具，是一個(gè)不斷嘗試、探索、學(xué)習(xí)和交流的過程。我們