高精密模具製造離不開放電加工

近年來模具行業大幅度的發展,對模具精度的要求也越來越高。高附加值模具如微型接插件、IC塑封模、LED模具等,已成為市場上非常熱門的模具品種。儘管高速銑削進行模具微細加工的技術在不斷進步,但用電火花加工高附加值模具零件的細微部位,始終佔加工中的主要地位。

高精密模具製造離不開放電加工

精密電火花加工的核心主要體現在尺寸精度、仿形精度、表面質量的要求。

加工尺寸配合應嚴格合縫,要求可達±2–3μm;

仿形精度要求稜角清晰,底面拐角R值應儘可能小(一般要求R值小於0.02mm);

平面度由稜邊部分到到中心部分的深度誤差在2μm內;

表面質量要求型面粗糙度均勻,Ra應小於0.4μm(VDI12),或者要求鏡面加工,在微觀檢查下表面無異常;

放電入口及開口角部的邊緣完整,微觀檢查下爆邊值不能大於0.015mm。

高精密模具製造離不開放電加工

影響電火花加工精度的因素眾多。在電火花加工機理中,放電過程存在放電間隙,不可避免的存在電極損耗,精加工中的排屑效果差等特點,是直接困擾著精密電火花加工精度控制的難題。

在實際加工中,加工精度受到多重環節的影響。只有掌握加工技術的精髓,在加工中對各環節加以嚴格的控制,不斷積累加工經驗,才能保證高的成功率。

1. 精密電火花加工的前提

使用機床進行加工,加工精度無法超越機床精度。對於高附加值模具零件的電火花加工,一般放電機床難以勝任完成,選擇高精密電火花加工機床是前提。

精密電火花加工機床在結構的力學性能、主軸和工作臺的各種幾何精度方面應滿足高精度要求。

高精度光柵尺的全閉環控制方式,能獲得極高的自動定位精度。

機床的脈衝電源性能決定放電加工的性能,要尺寸精、輪廓清的話就要求放電間隙很小,在小間隙加工條件下能實現穩定加工,自動監控每一個放電脈衝的狀態,確保不良脈衝不產生破壞作用。

高速抬刀技術能使加工廢屑和焦油有效地排出,獲得穩定的放電間隙。

高性能的伺服控制系統能把加工深度誤差控制在最小限度達到高精度加工。

精加工中豐富的搖動方式用來精確的補償型面輪廓的尺寸。如清角平動、球形平動是非常重要的功能。

精加工中要使用帶有斜度控制的波形來實現低電極損耗,同時要求能加工出高品位的表面。

這類高精密電火花加工機床自動化程度高、智能性突出,極大地降低加工品質對人為的依賴。

2. 精密電火花加工的工藝方法

精密電火花加工採用多電極加工的工藝方法。根據加工部位在粗、半精、精加工中放電間隙不同的特點採用幾個相應尺寸縮放量的電極完成一個型腔的粗、半精、精加工。

首先用粗加工電極蝕除大量金屬,然後再換半精加工電極完成粗加工到精加工的過渡加工,最後用精加工電極進行終精加工。終精加工還應換用多個電極來補償電極的損耗。一般精密加工中電極的尺寸縮放量取0.03—0.1mm/單側,加工中採用多段加工條件用搖動的方法對側面和底面逐段修光。

因搖動量小,還是具有很高的仿形精度,且搖動加工使放電更穩定,可獲得側面與底面更均勻的表面粗糙度,被廣泛採用。精密加工中需要換用多個電極,只要保證重複的定位精度,就可以達到滿意的工藝效果。

3. 保證精密加工定位精度的方法

精密電火花加工為保證極高的重複定位精度,也不降低加工效率,採用快速裝夾的定位系統,如GF加工方案3R快速裝夾夾具。使用這類夾具時,只要在配套前對精度作好了調試,在加工中最高重複定位精度可達±2μm,電極和工件都可以快速換裝,加工前使用分中基準球工具,利用數控電火花機床的自動分中功能,完成主軸夾頭與工件中心零點的定位。

加工中需取下工件進行尺寸測量然後繼續加工非常方便。利用基準球分中的方法能保證高精度的重複定位,分中時基準球與工件之間的接觸面積為一點,能避免因微細雜物的存在而影響定位精度。

精密加工的定位電極和工件都必需有明確的定位基準,電極取其基準的中心點,這樣可將電極尺寸的誤差均等分佈。工件根據情況可取基準單面或者基準中心,用來碰邊的基準面必須光滑平整,尤其在深度定位時尤為重要,這樣才能把定位的精度誤差控制在最小。

高精密模具製造離不開放電加工


4. 精密加工對電極的要求

對精密加工用的電極,必需採用精密的製造方法來保證電極的質量。電極的製造應滿足高的精度要求,一般精密電極的製造由高速加工中心來完成,加工完成後應達到儘量不需人工對電極進行處理的要求,需要情況下才進行精修拋光,這樣做是為了避免電極後道工序的處理影響了電極的精度,但也對製造電極的工藝水平提出了高要求。

電極的材料在精密加工中是一個關鍵的問題。紫銅在電加工領域裡是用得最多的電極材料,能滿足較高精度的加工要求,但在微細加工中,為了減少電極損耗,減少電極數量,提高加工表面質量,實現高穩定的加工,應考慮選用價格較貴的銅鎢合金電極材料。

電極在用於電火花加工前應對尺寸、形狀進行詳細的投影測量,全面檢測合格後才用來加工。

在實際生產加工中,由於電極不合格的問題造成的報廢事例是很多的。因此精密加工中抓好電極的製造這一環節是十分重要的。

5. 精密加工中電規準的控制

精密加工使用的高檔機床電規準的控制方法一般是智能化控制的。加工中由計算機監測、判斷電火花加工間隙的狀態,在保持穩定電弧的範圍內自動選擇使加工效率達到最高的加工條件。

人為可以對停歇時間和抬刀條件稍作修改,但儘量不要去修改電脈衝主參數(像電流、脈衝寬度等),以免影響機床自選用的加工條件的火花間隙。

在機床自動選擇加工條件時對所需要輸入的條件應準確輸入,如加工面積,加工形狀,電極錐度,電極尺寸縮放量、搖動方式,加工表面粗糙度值等。機床選用的加工條件一般能滿足加工要求,操作簡單,避免了加工過程中人為的干預。對使用的機床憑藉加工經驗適當控制就能較容易地控制好電規準。

6. 精密加工中的液處理方式

電火花加工是在工作液介質中進行的。工作液的絕緣性能在脈衝放電的過程中起消電離的作用,在加工中對電極和工件起到加速冷卻,使電蝕產物從放電間隙中懸浮、排洩出去的作用。

在電火花加工中常使用衝、抽液的方法進行排渣,可使加工穩定,效率提高。但不均勻的流場,造成不均勻的加工屑堆積,引起集中放電和二次放電,對工件平面度、粗糙度影響很大,產生放電間隙不均勻的現象。而且強烈的沖刷會引起電極邊角異常損耗。所以精密加工的精加工中通常採用無衝液、浸油加工的液處理方式,依靠抬刀的動作來排屑。

像主軸採用很高加速度進給加工時,產生的抽吸作用,使存在於電極與工件之間的加工屑、焦油以及廢氣等能有效地排出。

高精密模具製造離不開放電加工


精密加工中工作液的質量也很重要,目前有很多類型的電火花加工專用工作液,要點是黏度要低,精加工性能更好。

7. 精密加工的補刀加工處理

在精密加工中,由於存在各加工環節的誤差,所以臨終前一般都要反覆進行測量、加工以保證最終的尺寸精度。剛開始加工的尺寸儘可能取上偏差,加工尺寸寧小勿大。

在對加工尺寸進行測量後,對尺寸差別予以修正,稱之為補刀加工。補刀加工是在加工面清掃乾淨之後沒有焦油的狀況下進行的,所以放電間隙比清掃前更小,能更精確的完成細微的加工。快速裝夾工件重定位系統對補刀加工起到了強有力的支持作用。通過補刀加工可以進一步提高加工精度。

8. 精密加工對加工工藝的要求

高附加值模具加工要求整個加工流程規範化,擁有成熟的工藝技術水平。零件的各加工環節都應有明確的工藝安排和要求。每道工序嚴格按照工藝方法、要求進行加工,才能保證高精度零件製造的成功率。尤其是精密零件忌諱燒焊等修補處理,任何一個加工環節出現質量問題都將導致整個零件的報廢。電火花加工往往是整個加工中的後道工序,嚴格控制加工質量尤為重要。

精密電火花加工的工藝應作一些規範:

設計部門拆分的電極應滿足精密加工的要求,應特別注意對薄、細微部位的處理。

對加工的內容應制作相關的加工圖,採用準確的定位方式,給出準確的加工數據。

因很多零件加工部位細微,在加工前不易掌握要加工的形狀,應給加工人員提供詳細的3D依據。

用來加工的零件應經過去應力、退磁、預加工等的前些工序的處理。

工件的定位基準面應採用磨床精磨、倒角處理過。

電極應有辨別方向的基準角,並且基準角與工件基準角相對應,對所有電極的深度定位基準作統一規定。

電極上均應標註電極編號、粗精標號,加工圖上應給出加工的詳細信息,如電極數目、電極尺寸縮放量、加工公差、表面粗糙度要求。

規範、明確的加工流程能使加工人員按部就班,減少出錯率,提高加工質量。

9. 精密加工對加工環境及使用工具的要求

精密加工對加工環境也有要求,高精密加工應設專門的精加工室,這樣可以防止車間其它機床運轉產生的震動、塵汙而影響加工精度。

加工室內應安裝空調,室溫控制在20℃±2℃左右,薄小零件的尺寸會受溫度的影響而發生測量誤差,電火花機床只有在恆溫條件下才能發揮預定的加工性能。

精密加工中使用的工具應具有高精度性,如平口鉗、正弦磁盤、衝子成型研磨器、量塊、千分表、進行尺寸測量的儀器等。加工時要藉助這些工具來完成輔助操作,工具的精度也在直接地影響加工精度。

10. 精密加工對技術人員的要求

精密加工的最終實現是由加工技術人員操作,加以控制完成的。加工技術人員的工作態度、加工技術水平對能否完成精密加工任務很重要。

精密加工要求操作人員具有做事認真,負責的工作態度,對整個加工操作過程十分熟練,加工中的每一步操作都能精心地去控制,有豐富的工作經驗。精密加工中加工尺寸微小,加工餘量少,加工的主要原則以保證好加工精度為前提。

精密加工也是一項有壓力的工作,人為操作中稍不小心就會造成加工異常的發生,所以企業裡營造一種輕鬆和諧的工作環境也很重要。技術人員是精密加工任務的實現者,在加工中起著舉足輕重的作用。想要學習UG編程免費領取資料在群616857166可以幫助你

結束語:

高附加值模具電火花加工過程中每一個加工環節都與加工精度有著密切的關係,把握好加工中的每一個細節,按照一套精密加工的專業工藝進行加工,才能達到最終的高精度要求。


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