模具加工中的數(shù)控電火花加工技術(shù)

呂雅琪

摘要：本文論述了電火花放電加工在模具加工中的應(yīng)用、分類和數(shù)控電火花加工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電火花放電加工原理；分類；數(shù)控電火花加工

電火花放電加工在模具加工中廣泛應(yīng)用。近年來(lái)出現(xiàn)的數(shù)控電火花加工技術(shù)正向高端發(fā)展，具有廣泛的前景。

1.電火花放電加工的原理

進(jìn)行電火花加工時(shí)，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極并浸入工作介質(zhì)中，或?qū)⒐ぷ鹘橘|(zhì)充入放電間隙。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進(jìn)給，當(dāng)兩電極問(wèn)的間隙達(dá)到一定距離時(shí)，兩電極上施加的脈沖電壓將兩電極間工作介質(zhì)擊穿，產(chǎn)生火花放電。

在放電的微細(xì)通道中瞬時(shí)集中大量的熱能，溫度可高達(dá)10000℃以上，壓力也有急劇變化，從而使放電部位表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作介質(zhì)中，迅速冷凝而形成固體的金屬微粒，被工作介質(zhì)帶走。這時(shí)在工件表面上便留下一個(gè)微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇后兩電極間工作介質(zhì)恢復(fù)絕緣狀態(tài)。下一個(gè)脈沖電壓又將兩電極相對(duì)接近的另一點(diǎn)處工作介質(zhì)擊穿，產(chǎn)生火花放電，如此循環(huán)上述過(guò)程。雖然每個(gè)脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬(wàn)次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬。具有一定的生產(chǎn)效率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進(jìn)給，最后便加工出與工具電極形狀相對(duì)應(yīng)的形狀來(lái)。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，就能加工出各種復(fù)雜的型面。

2.電火花放電加工的分類

按照工具電極的形式及其與工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可將電火花加工方式分為以下幾類：

①利用成型工具電極，相對(duì)工件作簡(jiǎn)單進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的電火花成形加工；②利用軸向移動(dòng)的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺寸作軌跡運(yùn)動(dòng)，以切割導(dǎo)電材料的電火花線切割加工；

③利用金屬絲或成形導(dǎo)電磨輪作工具電極，進(jìn)行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削；④用于加工螺紋環(huán)規(guī)、螺紋塞規(guī)、齒輪等的電火花共軛回轉(zhuǎn)加工；⑤小孔加工、刻印、表面合金化、表面強(qiáng)化等其他種類的加工。

電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件；加工時(shí)無(wú)切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無(wú)須比工件材料硬便直接使用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去除；工作介質(zhì)的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。

電火花加工的主要用于加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材料，如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。

電火花加工的主要用于加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材料，如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。

作為特種加工的電火花加工技術(shù)，自20世紀(jì)40年代出現(xiàn)以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、材料科學(xué)及各種高新技術(shù)的發(fā)展，電火花加工技術(shù)也在不斷深入發(fā)展、不斷成熟，成為在難以切削材料的加工、復(fù)雜型腔加工中不可或缺的加工技術(shù)。雖然模具高速加工技術(shù)的迅猛發(fā)展使電加工面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，并使放電加工的部分工序已被高速加工中心代替，但電火花加工仍舊有廣闊的前景。如在模具的復(fù)雜、精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角、冒孔、深度切削等加工領(lǐng)域仍被廣泛應(yīng)用。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)一直被改進(jìn)和提升，使放電加工技術(shù)在模具加工業(yè)中經(jīng)久不衰。先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展和制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇對(duì)數(shù)控電火花加工技術(shù)提出、了更高要求，同時(shí)，也為其提供了新的發(fā)展動(dòng)力。

3.數(shù)控電火花加工技術(shù)

數(shù)控電火花加工技術(shù)正不斷向精密化、自動(dòng)化、智能化、高效化等方向發(fā)展。

3.1精密化

電火花加工的精密核心主要體現(xiàn)在對(duì)尺寸精度、仿形精度、表面質(zhì)量的要求。目前數(shù)控電火花機(jī)床加工的精度已有全面提高，通過(guò)采用一系列先進(jìn)加工技術(shù)和工藝方法，可達(dá)到鏡面加工效果。

3.2智能化

智能控制技術(shù)的出現(xiàn)把數(shù)控電火花加工推向了新的發(fā)展高度。新型數(shù)控電火花機(jī)床采用了智能控制技術(shù)。專家系統(tǒng)是數(shù)控電火花機(jī)床智能化的重要體現(xiàn)，它的智能性體現(xiàn)在精確的檢測(cè)技術(shù)和模糊控制技術(shù)兩方面。目前智能化技術(shù)不斷地升級(jí)，使得智能控制技術(shù)的應(yīng)用范圍更加的廣泛。隨著市場(chǎng)對(duì)電加工要求的提升，智能化技術(shù)將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。

3.3自動(dòng)化

目前最先進(jìn)的數(shù)控電火花機(jī)床在配有電極庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)電極夾具的情況下，只要在加工之前將電極裝入刀庫(kù)，編制好加工程序，整個(gè)電火花加工過(guò)程便能自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎無(wú)需人工操作。機(jī)床的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。自動(dòng)操作過(guò)程不需人工干預(yù)，可以提高加工精度、效率。發(fā)展和提高機(jī)床的自動(dòng)化程度是數(shù)控電火花機(jī)床行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

3.4高效化

現(xiàn)代加工的要求為數(shù)控電火花加工技術(shù)提供了最佳的加工模式，即要求在保證加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手機(jī)外殼、家電制品、電器用品、電子儀表等領(lǐng)域，都要求在加工時(shí)大幅縮短放電時(shí)間，同時(shí)又要降低粗糙度，使放電后不必再進(jìn)行手工拋光處理。

未來(lái)數(shù)控電火花加工技術(shù)的發(fā)展空間是十分廣闊的。由于電火花加工過(guò)程本身的復(fù)雜性，迄今對(duì)電火花加工的機(jī)理尚未完全弄清楚，大多研究成果是建立在大量系統(tǒng)的工藝實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上完成的，所以，對(duì)電火花加工機(jī)理的深入研究，并以此直接指導(dǎo)和應(yīng)用于實(shí)踐加工，是數(shù)控電火花加工技術(shù)發(fā)展的根本。

總之，數(shù)控電火花加工技術(shù)以提高加工質(zhì)量、提高加工效率、擴(kuò)大加工范圍、降低加工成本等為目標(biāo)在模具工業(yè)中不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱培元.電火花加工技術(shù)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代零部件.2009（03）

[2]王克錫.電火花加工的最新發(fā)展（下）[J].金屬加工（冷加工）.2008（10）.