數(shù)控精密電火花加工技術(shù)

數(shù)控精密電火花加工技術(shù)

在現(xiàn)代模具加工中的應(yīng)用

李立

（上海沙迪克軟件有限公司系統(tǒng)開發(fā)部，上海徐匯區(qū)200233）摘要：分析了數(shù)控精密電火花加工技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用場合，探討了數(shù)控精密電火花加工技術(shù)在模具加工應(yīng)用中的特殊方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控精密電火花加工；現(xiàn)代模具加工；特殊方法1.引言

模具作為一種高附加值的技術(shù)密集產(chǎn)品，它的技術(shù)水平已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要評價指標(biāo)之一，而要提高模具技術(shù)水平最先離不開先進的制造設(shè)備。作為特種加工家庭的一員，數(shù)控精密電火花加工是對傳統(tǒng)機械加工方法的有力補充和延伸，現(xiàn)已成為模具行業(yè)中不可缺少的重要加工方法，并正向著精密化、智能化方向發(fā)展，同時也成為設(shè)計制造中實現(xiàn)特殊要求所不可缺少的工藝方法。

2.數(shù)控精密電火花加工概述

電火花加工(ElectricalDischargeMachining,簡稱EDM)又稱電加工，屬于特種加工的技術(shù)范疇，是先進制造技術(shù)的一個重要組成部分。因為現(xiàn)代電火花加工都采用數(shù)控裝置進行精密或超精密加工，因此稱為數(shù)控精密電火花加工。電火花加工主要包括電火花成型加工和電火花線切割加工以及電火花高速小孔加工。電火花成型加工簡稱為電火花加工，電火花線切割加工簡稱為線切割加工，電火花高速小孔加工簡稱為小孔加工或穿孔加工。表1.1列出了常見電火花加工的分類情況及各類加工方法的主要特點與用途.表1.1常見電火花加工的分類情況及各類加工方法的主要特點與用途特點

用途說明電火花成形加工①工具和工件間主要只有一個相對的伺服進給運動②工具為成形電極，與被加工表面有相同的截面和相反的形狀①穿孔加工：加工各種沖模、擠壓模、粉末冶金模、各種異形孔及微孔等②型腔加工：加工各類型腔模及各種復(fù)雜的型腔零件

約占在電火花機床總數(shù)的30%，典型機床有北京阿奇SE系列及日本SodickAM系列等電火花成形機床電火花線切割加工①工具電極為順電極絲軸線方向轉(zhuǎn)動著的線狀電極②工具與工件在兩個水平方向同時有相對伺服進給運動①切割各種沖模和具有直紋面的零件②下料、截割和窄縫加工約占電火花機床總數(shù)的60％，典型機床有DK7725及日本SodickAQ數(shù)控電火花線切割機床

電火花高速小孔加工①采用細管電極，管內(nèi)沖人高壓水基工作液②細管電極旋轉(zhuǎn)③穿孔速度較高①線切割穿絲預(yù)孔②深徑比很大的小孔，如噴嘴小孔等約占電火花機床的2.5%,典型機床有北京阿奇SD1電火花小孔加工機床

電火花成型加工和電火花線切割加工及電火花高速穿孔加工放電加工原理相同，只是其各自的實現(xiàn)手法不同。電火花加工時，工件與加工所用的工具為極性不同的電極對，加工時，電極對之間多充滿工作液，主要起恢復(fù)電極間的絕緣狀態(tài)及帶走放電時產(chǎn)生的熱量的作用，以維持電火花加工的持續(xù)放電。為便于理解和對比，將電火花加工時所用工具稱為工具電極(簡稱電極)，而工件則仍稱作工件。在正常電火花加工過程中，電極與工件并不接觸，而是保持一定的距離(稱作間隙)，在工件與電極間施加一定的電壓，當(dāng)電極向工件進給至某一距離時，兩極間的工作液介質(zhì)被擊穿，局部產(chǎn)生火花放電，放電產(chǎn)生的瞬時高溫將電極對的表面材料熔化甚至汽化，逐步蝕除工件，通過控制連續(xù)不斷地脈沖式的火花放電，就可將工件材料按人們預(yù)想的要求予以蝕除，達到加工的目的，故稱作電火花加工。日、美、英等國通常稱作放電加工或電蝕加工。圖1-1電火花成形加工機

電火花成型加工是利用成型工具電極，相對工件作簡單進給運動的同時也作相反方向的回退運動，以排屑維持放電通道，在工件上“壓印”出具有工具電極相同的截面或相反的形狀。加工時工具電極作單方向的進給，同時又作快速的回退，在搖動加工中還拌有其它兩軸的搖動動作。通過多次放電及重復(fù)動作，最終在工件的表面加工出凹坑或穿透工件的孔。圖1-2電火花線切割加工機

電火花線切割加工在特種加工中它又屬于電火花加工一類，是直接利用電能和熱能進行加工的工藝方法。加工時電極絲與工件在X、Y及U、V兩個水平方向同時有相對伺服進給運動及垂直方向的直線相對運動。因為這種方法是用一根移動著的金屬線(電極絲)作為工具電極與工件之間產(chǎn)生火花放電對工件進行切割，故稱為線切割加工。圖1-3電火花高速小孔加工

電火花高速小孔加工是采用細管電極，管內(nèi)沖人高壓水基工作液或油性工作液，細管電極旋轉(zhuǎn)的同時作Z方向快速進給，宏觀上不間斷地向下加工，類似于銑床鉆孔，但穿孔速度比鉆削速度高得多。3.數(shù)控精密電火花加工在現(xiàn)代模具加工中的應(yīng)用場合

3.1數(shù)控精密電火花加工在沖模加工中的應(yīng)用圖1-4扇形齒與橢圓齒輪冷沖模具圖1-5水果刀冷沖模具

沖模一般包括沖裁模/壓彎模/引伸模/擠壓模等。目前沖裁模的沖孔模/落料模/切邊模/切斷模/剖切模/切口模/整修模等采用電火花線切割加工的比較多，特別是跳步模（或稱級進模）和落料沖孔復(fù)合模，在模具上有重復(fù)位置精度要求的，均采用電火花線切割加工。電火花成型加工的使用情況：（1）適合于“鋼打鋼”/“反打正用”的沖模。即用上沖頭從凹模的背面加工，產(chǎn)生合理的加工斜度及合適的模具配合間隙。（2）周邊較長，配合間隙要求特別精密/均勻的沖模。為了使模具間隙配合均勻，往往反沖頭組裝成一整體作為電極，加工出形狀復(fù)雜/槽孔數(shù)又多的凹模。（3）特殊情況還得電火花穿孔成形加工。如凹模有空刀要求的/凸模有凸緣要求的，還需要電火花穿孔/成型加工。至于其它模具因結(jié)構(gòu)的特殊性，往往均不是透孔，為形狀各異的立方體形狀，所以仍廣泛采用電火花穿孔成型加工。3.2數(shù)控精密電火花加工在型腔模加工中的應(yīng)用圖1-6型腔模中的前模圖1-7型腔模中的后模

型腔模又分為鍛模/塑料模/壓鑄模等，其中以塑料模加工最為常見。在塑料模具中，動模和定模是塑料模具的主要組成部分。動模也稱型芯或凸模，是成型塑件內(nèi)表面的模具零件，多裝在注塑機的動模板上。定模也稱型腔或凹模，是成型塑件外表面的模具零件，多裝在注塑機的定模板上。動模和定模通常都要經(jīng)過淬火處理，硬度極高，一般加工方法難以加工，特別是小孔與異型孔。數(shù)控電火花線切割在動模加工中的應(yīng)用常有鑲件孔、頂針孔、司筒孔、斜頂孔等的加工。在定模加工中的應(yīng)用常有鑲件孔、鑲針孔等的加工。電火花成型加工在塑料模加工中常有動模和定模的表面加工或深孔加工，對高速銑削加工后進行最終尺寸的精打或作角落加工的補充。4.數(shù)毅控精密電燥火花加工項在現(xiàn)蜓代模具加鍛工中的特贏殊應(yīng)用方麻法4.1狹數(shù)控精崖密電火氏花線切巷割的特殊應(yīng)軌用方法4.1恥.1蹤蝶上下異酬形件的赤線切割黃加工方辨法圖1-仔8上煉下異形上下異形監(jiān)是指工件嫩的上端與舌下端形狀吃不一樣，錦如上端為青一個圓，爽下端為一戰(zhàn)正方形。麗上下異形心的程式例失如下：G54G21G90G92搜X0逃.Y終-31應(yīng).25備U0以.V礎(chǔ)0.T84C101肺H00螞1G142G01叢Y-作25.脖:茂G01羨Y-另18.采75X25攝.:晨G0等3X佛13.康258四2Y假-13肺.25遷83譽J18省.75Y25.蟲:X肉13.2紐奉583仇Y13.霉2583余I-1籠3.25圍82J火13.2壺583X-25塞.:莊X-13菌.258哀2I-堡13.2客583屬J-13劫.258獨3Y-25聞.:嗽Y-13愁.258訊3I1色3.25寬82J鍵-13.挽2583X0.絕:X0木.Y-度18.7紙5I1喚3.25殖82J劑13.2汁583Y-31憑.25補:G0牙1Y-危31.2肺5G14費0M02在上面隊的程式洲中，以錫兩點隔刻開，前父面的程賽式是下旱面的形通狀為正賤方形，側(cè)后面的齒程式是透上面的選形狀為無圓形。鍋它為一墨個復(fù)合誼程式，擇是將上憲下兩個茫程式并槐在一起摸走，下慈面數(shù)據(jù)團走X、遞Y軸，淋上面的謠數(shù)據(jù)走慰U、V釋軸，最澇終加工控出上下融面形狀未各異的窩立體直桶紋面。4.1.阻2斜齒智輪

的幻玉線切割加艘工方法圖1-欺9斜遺齒輪凸墊模圖１－１丈０斜齒抱輪凹模斜齒輪是宏機械傳動伍中比較特慌殊的一種擱傳動部件恐，如果尺犁寸較小或側(cè)模數(shù)特殊欄，傳統(tǒng)的叉加工方法濁很難加工躁，而線切前割在這方蘭面有著許霞多的優(yōu)勢掉。其加工裙的方法還嗽是利用上震下異形，藍用3D軟畏件分析出催下面齒輪贈和上面齒壯輪相差的潔角度。在順機床軟件狼或?qū)I(yè)軟征件中畫好欠兩個齒輪稼，再將某拴一齒輪旋眉轉(zhuǎn)相差的丹角度，然拿后按圖編旗寫上下異廟形程式，少生成斜齒魔輪專用切撒割程式。蘆斜齒輪的捆程式例下晌：(GE摧AR)G21G90G54供G00葬X0規(guī).Y瞧0.傅U0.圍V0丟.T91T84C10摔1H滑001M98咱P0揮001T85C102灑H00迫2M98作P0興002C103系H00查3M98犬P0哄001T90M02O00虜01G90G142G01缸X-.3柱216乒Y13.宿5962若:G籮01X間-.32晉16Y款13.5黃962G02丈X.淘059側(cè)9Y宵13.咸599他9I版.32描16熟J-1魂3.5躁962兆:陸G02烈X-偵.17病75嘩Y13守.59喊88責(zé)I.3稱216輔J-泄13.北596繞2X.11知84Y役13.4汗849楚I-5.團5543虹J-2剝.899系8:微X-.1窮17Y莖13.4段849毅I-5.烏5029蹦J-2竊.996軌2X.17趴3Y1茅3.37濟19I穿-5.3菌129抖J-2.脾636厲:X-芹.060繞4Y1遷3.37燒29I漂-5.2樓66J賭-2.7管283X.22聯(lián)58Y妻13.2診562探I-5.臟2109板J-2未.449識4:輩X-.0糊056煉Y13.曠2581撥I-5始.167規(guī)4J-妨2.54X.27痛44Y價13.1民431鑒I-4.潮9346濕J-2赴.187旋8:沈X.04識5Y1越3.14池59I棋-4.8億956俗J-2.足2735X.32掛12Y集13.0轉(zhuǎn)268威I-4.防8102溜J-2陡.002寨7:顧X.09橋38Y憲13.0不304違I-4.醒7746繩J-2完.086獲3X.3宣634排Y1記2.9早139祖I-更4.4勾899姻J-飾1.7附437堡:科X.1躺38內(nèi)Y12譜.91灣82因I-4否.45俯88跟J-1駁.82沖18X.4僅038勾Y1塌2.7亮967揀I-敬4.3晨373染J-督1.5閥607被:蜘X.1照804沫Y1舒2.8謹018濟I-趕4.3詞094腦J-貓1.6裝361X.4夾391墾Y1轎2.6滿844熊I-橫3.9成575哀J-燦1.3墳05掠:X氏.21跳77緞Y12紛.69厘01扎I-3皺.93歸41名J-1猶.37雕39。。。并。。。弓。。。旁。。。衣。。。晝。。。。。。。杰。。。。遇。。。。武。。。。恰。。。。。退。。。攀。。。強。。。閑。。。泛。。。X-.5汪889手Y13.熟4725膊I5.蜻4522豪J-2艘.334秩1:乒X-.8意24Y播13.4洋602屬I5.4扮922苦J-2.唐2386X-.輛534速5Y朱13.皂589瞎5I罪5.7腎066嶺J-獅2.5郵872求:棄X-.俗771鍛5Y信13.景578借1I你5.7畜509或J-鏡2.4挑872X-.3飼216躁Y13.豎5962絹I.5脈345返J-13粱.589薯5:遙X-.3俱216借Y13.慎5962嫌I.7兔715蘇J-13尾.578介1G01靠X0.襪Y0.續(xù):G0役1X0印.Y0略.G14櫻0G90M99O00標(biāo)02G90G14販1G01變X-忠.32涼16挎Y13既.59遇62習(xí):X戶-.3只216守Y1鋼3.5僑962G03狐X-.5涌345悄Y13.乎5895踏I.3活216什J-13羞.596余2:冤G03扭X-.7責(zé)715憂Y13.腰5781注I.3掠216尖J-13鄉(xiāng)豐.596蒼2X-.樣588酒9Y隔13.掉472樣5I拜5.6宜521配J-桂2.7效042領(lǐng):宣X-.睜824將Y1病3.4賴602能I5母.69震84撫J-2五.60用51X-.6黑395原Y13.季3577搬I5.御4016牽J-2您.448鏡9:貓X-.8夠726的Y13.面3445擁I5.祝4436袖J-2趣.354遇3X-.6看883州Y13.若2403證I5.維2932堅J-2犬.266浮:X羽-.91配93Y宴13.2臘262頃I5.3伸32J旱-2.1事733X-.7循329勒Y13.釋1255糊I5.中0079擱J-2成.014家2:稱X-.9旨619塑Y13.如1107鈴I5.己0423戒J-1提.926拴5X-.7培756稻Y13.觸0076羨I4.阻8772鞏J-1根.833宿6:研X-1.收0025損Y12頃.992帖1I4所.908謀5J-行1.74六81X-.皂813棄9Y嘉12.鴿893寧3I叨4.5扁48育J-1秩.58浪6:苗X-恒1.0歡388罰Y1尾2.8隔771親I4嫌.57粉5J鄉(xiāng)豐-1.賤506學(xué)4。。。殲。。。憂。。。預(yù)。。。植。。。姥。。。。。。緒。。。錯。。。眾。。。罩。。。常。。。。。。粗。。。膝。。。掙。。。違。。。鍬。。。X.3片634甘Y1伙2.9記139聯(lián)I-峽4.3滴777賴J-茄1.4叔436界:泊X.1胞38溪Y12緞.91疫82桶I-4概.35釣18恩J-1辨.51玩97X.32鳴12Y婦13.0泉268勁I-4.盞5321銳J-1親.630侍8:君X.09清38Y名13.0很304途I-4.悟503征J-1.總7096X.27雖44Y鬼13.1防431泄I-4.嚴(yán)857跳J-1.遺8863隊:X懲.045衣Y13類.145戴9I-暢4.82蹄34J帆-1.9元708X.2浸258擋Y1位3.2丘562外I-寶4.9終832抱J-丑2.0尿747含:委X-.畢005香6Y查13.抓258浮1I酒-4.相946廟2J元-2.損161賤3X.1熟73嚷Y13辯.37簽19挎I-5惑.26特37貍J-2虛.33備37勤:X憤-.0軍604開Y1祝3.3汽729房誠I-提5.2朵222糠J-已2.4柄252X.1抵184父Y1裂3.4括849醫(yī)I-麗5.3理675獲J-壞2.5犁229巷:喜X-.竹117食Y1鼓3.4秋849蔥I-蹤蝶5.3幕226裳J-食2.6修163X.0壺599雅Y1章3.5參999熱I-斤5.6童129徹J-曾2.7桂848青:夠X-.闖177菊5Y草13.勞598薪8I看-5.余563葉4J詞-2.歉882杜3X-.3質(zhì)216袍Y13.林5962廉I-.軟0599奧J-1男3.59伙99:貸X-.漁3216腹Y13少.596同2I.倆1775奸J-1開3.59膛88G01斑X0右.Y止0.璃:G測01罪X0.池Y0診.G14死0G90M994.1.蹈3空間泥曲面零件區(qū)的學(xué)線切割加保工方法圖１－刮１１擁線切割劫加工空符間曲面直體零件在線切泊割機床作上X/豈Y和U噸/V四命軸聯(lián)運筍能切割開上下異亦形面，蜘但仍然糟無法加丈工出螺多旋表面銅/雙曲驅(qū)線表面鑄和正弦榴曲面等吧復(fù)雜空便間曲面稱。但只社要增加踩一個數(shù)傾控回轉(zhuǎn)禾工作臺喘附件，救將工件行裝在采買用步進齡電機驅(qū)嫩動的回耍轉(zhuǎn)工作姓臺上，象采取數(shù)稈控移動摔和數(shù)控府轉(zhuǎn)動相籌結(jié)合的飲方式編戴程，用魔工作臺域的單步蠅轉(zhuǎn)動來去代替軸汁向的單答步移動誰，即可范完成上拘述這些四復(fù)雜空寺間曲面平的加工矮方法。4.2森數(shù)控精姨密電火躲花成型于的鐘特殊應(yīng)逆用方法4.2.北1數(shù)控拐精密電火嫩花成型的鏡面電火撿花加工方送法圖混墓粉電火凡花鏡面繼加工的膽大平面挪及三維民曲面鏡面電火寇花加工技啟術(shù)的研究苦起步于2薄0世紀(jì)8脂0年代。綁所謂鏡面禮電火花加升工一般是邊指加工表壺面粗糙度企值在Ra防0.2μm以下的電棕火花加工超，此時的叫加工表面噴具有鏡面漲反光效果齒。研究表踩明，具有元鏡面加工子效果的電槳火花加工剪表面，其揚表面變質(zhì)酷層厚度均捕勻/極少卷有微裂紋便，并且有石較高的耐廟磨性和耐晚腐蝕性，房誠無需拋光私即可用作果零件的最哭終表面。狠如瑞士C癥HARM土ILLE灶S公司開辮發(fā)出納秒巾級脈沖電峰源SPS應(yīng)，最佳加陳工表面粗糟糙度可達惑Ra0.誤05μm。但仿這時的葛鏡面加瞞工僅限揪于小面宿積加工英，對于劑面積較帽大的加速工達不味到鏡面謝加工效月果。直伐到日本短學(xué)者在破研究中退發(fā)現(xiàn)：短在工作奇液中添團加一定乘數(shù)量的摸硅/鋁陳等微細替粉末，營會顯著異地改善袋電火花刪加工后佩的表面涌粗糙度憑，達到滅類似鏡算面的效判果。這爺就是我委們通常師所說的沸混粉電閑火花鏡天面加工考技術(shù)。熱該方法雙只需改默進加工殖工作液仍，對機辭床/電例極等并暈無特殊范要求，彎因此混必粉電火嚇花鏡面磨加工技弱術(shù)具有判良好的秩實用性潮。4.2.灶2數(shù)控籌精密電火汪花成型的銑削加勵工方法圖１－系１２電動火花銑刻削加工儉的幾種鳳形式數(shù)（ａ）訊外輪廓就加工（喜ｂ）型臘腔加工?。ǎ悖┖Y溝槽加餅工（ｄ魔）曲面效加工（旦ｅ）線巾框電極赤加工（狂ｆ）板籍狀電極賭加工電火花投銑削加守工是2駝0世紀(jì)劣90年陽代發(fā)展遼起來的并電火花蒼成形加火工技術(shù)斥。它利君用簡單破電極在唇數(shù)控系劈燕統(tǒng)控制困下，按部照一定下軌跡作咬成形運孩動，借劍鑒數(shù)控膠銑削加抹工方式孟，通過訪簡單電固極與工咸件之間潤在不同欲相對位齒置的放啦電加工嘉出所需插工件形脆狀。電研火花銑裕削加工妖技術(shù)已泄經(jīng)成為命三維型帶腔電火林花加工西的有力備手段之開一。同鳴時，電鼓火花銑吸削的出賀現(xiàn)給傳悅統(tǒng)電火捐花成型脊加工帶援來了巨溜大的影歇響，改貪變了電樓火花加挽工工藝州的流程鞋。電火夏花銑削萌在加工咽過程中礙電極自喘身不停幕地進行癢旋轉(zhuǎn)，滋同時其竭它三軸樓作單一候或連動覺可加工猛出較為極復(fù)雜的填任一形們狀。4.2鄰.3奪數(shù)控精貿(mào)密電火麻花成型冊的較螺紋加尋工方法圖１－護１３赴電火花竹加工內(nèi)減螺紋的秘示意圖數(shù)控精喝密電火涌花成型橡加工螺險紋的方株法有兩暫種。一已種是利莫用鎖定記搖動功創(chuàng)能進行時螺紋加旁工，一企種是利胖用電極尊與工件拍作同向綿同步旋慰轉(zhuǎn)，工絕件作徑豈向進給污來實現(xiàn)盟螺紋加舌工的。長前者的營加工方捧法較為拉簡單，欲在工件衰上加工巾出預(yù)孔擋，做一撓支小于狂預(yù)孔的詢螺紋電舟極，作預(yù)鎖定搖交動。即扔徑向深淋度保持祥不變，稅電極自碗身作圓枯周或方某形等運汽動。在盛預(yù)孔內(nèi)謊壁上加挖工出等介螺距的五內(nèi)螺紋脂。該方刻法加工紀(jì)的內(nèi)螺溪紋不是楊非常完咱整，但痰經(jīng)實際激驗證，糠可以擰經(jīng)入，擰圓緊，只貞是承受限力不能本太大。趴第二種絡(luò)方法完抽全是等括同于攻睬牙的過脾程，其跟加工出拘的螺紋票完全正當(dāng)確，符戴合正常胖螺紋標(biāo)檢準(zhǔn)。其嘆困難是社要有同廳心夾具碑，在電柄極旋轉(zhuǎn)腸的過程湯中始終售保持軸粗向一條教線。具腔該加工僑方法時貞間過長倉。對機敬床的要禁求過高竄。4.3掃數(shù)控精密婦電火花小選孔機的自動化派智能化噴技術(shù)數(shù)控精密乓電火花小紐奉孔機技術(shù)蹦已發(fā)展到捧了8軸數(shù)宏控，同時叔直線電機張的高響應(yīng)趨性實現(xiàn)了慨小孔機連堤續(xù)的高精窗度微細孔讀加工。實騾現(xiàn)了加工爺性能的優(yōu)嬸化和操作睬的簡易化館。AEC積（自動電爺極交換裝屢置）的搭祝載可進行犧D(zhuǎn)0。0然8~0。桂25電極調(diào)的自動交沒換，并進傭行電極自絨動修正，拖確保了長聽時間的連忽續(xù)加工和烘多孔加工訴。還可加叨工微通孔煙，能使用沃φ0.0蘭8mm銅挎管電極的猾高厚徑比擋微通孔加紅工。具有擇W軸功能埋，可進行如回轉(zhuǎn)加工橫，可加工賴出軍工企洗業(yè)中獨特掙的工件。圖