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模具制造中电火花加工异常问题及分析

  电火花加工在模具制造中是十分重要的工艺环节,尤其在塑料模制造中更为重要。大多塑料模零件通常采用电火花加工来完成最终精加工,加工完成的质量直接影响模具零件的装配性能或成型精度。加工出现的异常问题轻则造成一些不必要的处理方法,重则造成工件整体报废,延长了模具制造周期,增加了模具制造成本,降低了模具质量,因此防范发生加工异常问题具有重要意义。加工异常问题包括加工中的不正常现象和加工后的质量问题。

  (1)模具零件加工完成后加工部位实测尺寸不合格。用电火花加工完成的部位通常能达到的精度为0.005mm左右。模具零件中不同部位的加工精度要求是不一样的,有一些精度要求高的部位尺寸公差控制很严格。如果加工尺寸不在公差允许范围内,即为不合格尺寸。不合格尺寸有大于最大极限尺寸和小于最小极限尺寸。影响加工尺寸大小的因素有以下几种:

  a.电极尺寸缩放量的影响。电火花加工时两极间存在火花间隙,为了加工出符合要求的尺寸,对电极缩放适当尺寸来加工。电极的缩放尺寸在生产中称为电极缩放量。在加工时,实际产生的火花间隙与电极缩放量的不匹配将直接影响加工尺寸的精度。在不采用电极平动加工时,如果所产生的火花间隙小于电极缩放量,加工出来的尺寸将小于标准值。相反,电极缩放量比实际火花间隙要小时会使加工后的尺寸大于标准值。因此正确确定电极缩放量的大小是保证加工尺寸合格的前提。确定电极缩放量大小时要视加工部位的不同而合理选用。塑胶模具加工部位一般分为结构性部位和成型部位。结构性部位在模具中起配合、定位等作用。这些部位的加工表面粗糙度无严格要求,但要求尺寸一次加工到位,保证加工后的尺寸符合要求。在确定这些部位火花位大小时取加工时实际产生的火花间隙的大小。成型部位是用来直接成型塑件的部位。此类部位的加工尺寸和表面粗糙度都有相应的要求。电火花加工的成型部位一般在加工完成后采用抛光的方法去除火花纹迹达到预定表面粗糙度要求,所以在确定这类成型部位电极缩放量时应准确确定抛光余量。一般抛光余量取4Ra+0.005mm左右(Ra:电火花加工完成的表面粗糙度值),在计算电极缩放量时取实际火花间隙和抛光余量之和。电火花加工工艺一般是用不同尺寸的电极采用不同的电规准由粗到精完成加工。加工后的尺寸主要决定于精加工的控制。在不采用电极平动加工时,确定精加工火花位大小时应先考虑好为达到预定表面粗糙度要选用的电参数条件,明确该条件火花间1隙的大小再确定电极火花位的大小。成型部位精加工的火花位一般为单侧0.04—0.08mm,结构部位为单侧0.02—0.06mm。确定粗加工火花位大小时以考虑加工速度和为精加工预留适当余量为标准,一般取单侧0.15—0.25mm。在采用电极平动加工时,火花位取标准值减去火花间隙和平动量,精加工中电极火花位一般取单侧0.12mm左右。确定电极火花位大小时还应详细考虑加工部位的加工性能。如在通孔类排渣良好的情况下,不容易形成二次放电,产生的火花间隙相对比较小,而盲孔类加工因排渣不是很顺,二次放电的机会比较多,而使火花间隙变大。大电极缩放量较小电极缩放量相对小一些。因为大电极放电时放电能量分布均匀,小电极放电时能量集中。

  b.电极实际尺寸、平动量控制的影响。在不采用电极平动加工时,电极的实际尺寸对加工部位完成的尺寸起决定性的作用。在正确确定电极火花位以后,应该采用合理的加工方法保证制造电极的精度。在采用电极平动加工时,平动量的控制对加工尺寸起决定性的作用。应根据电极实测尺寸的大小,确定正确的平动量来保证加工尺寸符合要求。

  c.电极校正精度的影响。加工后的尺寸与电极的校正精度有很大的关系。电极的校正偏差会使其在加工进给方向的垂直平面投影面积增大,使其加工部位的尺寸大于正常值。因此一般存在用小电极加工后的侧面间隙比用大电极加工后的侧面间隙稍大的情况。因为小电极的校正精度不可能有大电极那样高。保证好电极的校正精度是电火花加工开始阶段最重要的环节,是保证加工尺寸合格的重要条件之一。

  d.电参数调节因素的影响。电参数调节直接关系到加工中实际火花位的大小。更改电参数条件的各项均会影响火花间隙的大小。对火花间隙影响最明显的是电流,随着电流的增大火花间隙也相应增大。脉冲宽度的影响也是如此。脉冲间隙的增大会使火花间隙变小,但作用不是很明显。其它相关参数也在间接地影响火花位的大小。因此在调节电参数时一定要选用合理,更改电参数时要弄清楚会对加工尺寸产生的影响。

  e.加工中电极损耗的影响。在加工过程中不可避免的存在电极损耗,电极损耗使加工完成的尺寸小于标准值。(不正常的过大电极损耗原因在下面详述)一定要正确控制好电极损耗来保证加工的尺寸符合标准。

  f.加工深度控制的影响。在加工尺寸中加工进给方向的深度是一个特别重要的尺寸。深度的控制精度关系着加工尺寸是否合格。影响深度控制精度的因素首先是加工前对刀精度的影响。在对刀时如果电极和工件间存在杂物,会使对刀产生偏差,通常会使加工完成的深度小于标准值。所以在对刀时一定要保证两极间的干净。其次是预留的加工余量的影响。加工部位侧面的尺寸控制决定于电极的火花位。而深度控制则决定于加工时对所要加工的深度尺寸的预留。预留量的选取同电极火花位选取原则相同。再次是对刀基准的精度的影响。电极用来对刀的部位必须是明确的基准,基准面应光洁平整。最后还要注意在粗加工中电极热膨胀的影响,使其变长而超过为精加工预留的余量,使加工深度偏深,出现精加工时修不光的现象。

  ·TiB2/Cu复合材料用于电火花加工电极的可行性探讨(10.1 9:2)

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