模具加工之电火花工艺简析

模具加工之电火花工艺简析

模具零件在制造前，根据本身的特点、加工要求来确定合理的加工工艺。一般来说，为了使模具零件在尽量短的时间内加工出来，减少加工成本，提高加工效率，应尽量选用铣削加工、线切割加工等工艺来加工零件。当在铣削加工、线切割加工等加工不到或工件有特殊要求的情况下才进行电火花加工，如刀具难以够到的复杂表面，需要深度切削的地方，长径比特别大的地方，精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角，不便于切削加工装夹，材料硬度很高，规定了要提供火花纹表面等的加工场合。

电火花加工前要对零件图进行分析，了解工件的结构特点、材料，明确加工要求。根据加工对象、精度及表面粗糙度等要求和机床功能选择采用合适的电火花成形工艺方法。

对工件轮廓进行预加工

一般在电火花加工前，需要对工件轮廓进行预加工，预加工一般使用机械加工的方法，如加工中心、普通铣床等。预加工的目的是为了减少电火花加工中的材料去除量，可以大幅度提高电火花加工速度，电极的损耗减少，使得电极的数目减少。粗加工电流可以较小，从而使加工表面受影响小。

电极的设计与制造

电火花加工首先要进行电极的设计、制造。当前计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术已广泛应用于模具制造行业。那些的CAD/CAM软件，像UG、Pro/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。zui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，为制造电极提供了的技术解决方案。线切割加工也是很常用的一种电极加工方法，非常适合2D电极的制造，可用来单独完成整个电极的制造，或者用于铣削制造电极的清角加工。另外，薄片类电极用机械切削加工很难进行，而使用线切割加工可以获得很高的加工效率和加工精度；使用慢走丝线切割机床，可以加工有斜度、上下异形的复杂电极，获得很高的加工精度、表面质量。

一般使用的电极材料有石墨和纯铜。一般精密、小电极选用纯铜材料，而大的电极选用石墨材料。

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加工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。

工件、电极的装夹与校正

电火花加工将工件安装于工作台，并要对工件进行校正。由于电火花加工中电极与工件并不接触，宏观作用力很小，所以工件装夹一般都比较简单。通常用永磁吸盘来装夹工件，为了适应各种不同工件加工的需求，还可以使用其他工具来进行装夹，如平口钳、导磁块、正弦磁台、角度导磁块等。工件装夹后要对其进行校正，以保证工件的坐标系方向与机床的坐标系方向一致。在实际加工中常用校表来校正工件。

电极安装在机床主轴上，应使电极轴线与主轴轴线方向一致，保证电极与工件在垂直的情况下进行加工。电极的装夹方式有自动装夹和手动装夹两种。自动装夹电极是先进数控电火花加工机床的一项自动功能。它是通过机床的电极自动交换装置（ATC）和配套使用电极专用夹具（EROWA、3R）来完成电极换装的，使用电极专用夹具可实现电极的自然校正，无需对电极进行校正或调整，能够保证电极与机床的正确位置关系，大大减少了电火花加工过程中装夹、重复调整的时间。手动装夹电极是指使用通用的电极夹具，通过可调节电极角度的夹头来校正电极，由人工完成电极装夹、校正操作。

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。模具制造电火花加工zui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侧之间的距离确定加工位置的定位方式也比较常用，称之为“单侧分中”。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，通常运用电火花加工机床的接触感知功能来获得正确的加工位置，它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位；另外，还有千分表比较、放电定位等定位方法。使用快速装夹定位系统，可省去重复的定位操作，当配备ATC装置时，则完全可以实现长时间无人操作的自动化加工，可有效地提升企业的竞争力。

目前的数控电火花加工机床都具有自动找内中心、找外中心、找角、找单侧等功能，这些功能只要输入相关的测量数值，即可方便地实现加工的定位，比手动定位要方便得多。 

电参数的配置

在完成校正、定位等基本操作以后，就要根据加工要求选择合理的电参数。电参数选择的好坏，直接影响加工的各项工艺指标。选用电参数zui终目的是为了达到预定的加工尺寸和表面粗糙度要求。选用电参数时，基本上要考虑：电极数目、电极损耗、工作液处理、加工表面粗糙度要求、电极缩放量、加工面积、加工深度等因素。粗加工参数选择的主要依据是电极缩放尺寸的大小。粗加工电极的缩放尺寸一般都比较大，可以选用其安全间隙接近电极缩放尺寸的电参数。精加工参数选择的主要依据是zui终的表面粗糙度要求，选用多组电参数，放电能量从大到小进行平动加工，达到表面粗糙度和加工尺寸的要求。

数控电火花加工机床有许多配置好的zui佳成套电参数，自动选择电参数时；只要把所需要输入的条件准确输入，即可自动配置好电参数。机床配置的电参数一般能满足加工要求，操作简单，避免了加工过程中人为的干预。而传统电火花加工机床要求操作者具有丰富的工作经验，能够根据加工要求灵活配置电参数。

加工过程的监控

电火花加工一切准备就绪时，就可以起动机床开始进行加工。在加工过程中，要随时监控加工状态，对加工中不正常的放电状态及时采取相应的处理方法，保证加工的顺利进行。主要是防止发生拉弧现象，一般可通过修改抬刀参数、清理电极和工件、调整电规准参数等措施来改善放电状况。

目前的数控电火花加工机床的加工性能已经有了全面的提高，一些先进数控电火花加工机床的智能化控制技术几乎可以代替人工监控。加工中由计算机监测、判断电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到zui高的加工条件；但机床的智能控制技术不是的，还是不能忽视人工监控的作用，尤其像在深孔加工、大锥度加工、大面积加工等一些比较特殊的加工场合，人工监控就有它的意义了。 

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