模具加工之電火花工藝簡析

    模具零件在制造前，根據(jù)本身的特點(diǎn)、加工要求來確定合理的加工工藝。一般來說，為了使模具零件在盡量短的時(shí)間內(nèi)加工出來，減少加工成本，提高加工效率，應(yīng)盡量選用銑削加工、線切割加工等工藝來加工零件。當(dāng)在銑削加工、線切割加工等加工不到或工件有特殊要求的情況下才進(jìn)行電火花加工，如刀具難以夠到的復(fù)雜表面，需要深度切削的地方，長徑比特別大的地方，精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角，不便于切削加工裝夾，材料硬度很高，規(guī)定了要提供火花紋表面等的加工場合。

    電火花加工前要對零件圖進(jìn)行分析，了解工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料，明確加工要求。根據(jù)加工對象、精度及表面粗糙度等要求和機(jī)床功能選擇采用合適的電火花成形工藝方法。

對工件輪廓進(jìn)行預(yù)加工

    一般在電火花加工前，需要對工件輪廓進(jìn)行預(yù)加工，預(yù)加工一般使用機(jī)械加工的方法，如加工中心、普通銑床等。預(yù)加工的目的是為了減少電火花加工中的材料去除量，可以大幅度提高電火花加工速度，電極的損耗減少，使得電極的數(shù)目減少。粗加工電流可以較小，從而使加工表面受影響小。

電極的設(shè)計(jì)與制造

    電火花加工首先要進(jìn)行電極的設(shè)計(jì)、制造。當(dāng)前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)已廣泛應(yīng)用于模具制造行業(yè)。那些高端的CAD/CAM軟件，像UG、Pro/E、CimatronE、MasterCAM等都提供了強(qiáng)大的電極設(shè)計(jì)、編程功能，減少了手工拆電極的繁瑣工作，與傳統(tǒng)的電極設(shè)計(jì)、制造相比，提高效率十幾倍甚至幾十倍。

    根據(jù)企業(yè)的工藝水平，考慮電極加工精度要求、加工成本等工藝要點(diǎn)來安排電極的制造工藝。目前模具企業(yè)已廣泛使用加工中心來制造各種型面復(fù)雜的電極。加工中心比傳統(tǒng)銑削加工速度快，全自動(dòng)，重復(fù)生產(chǎn)的精度很高，可得到較復(fù)雜的形狀。最近推出的高速加工中心，能勝任形狀更復(fù)雜、精度要求更高類電極的制造，為制造電極提供了完美的技術(shù)解決方案。線切割加工也是很常用的一種電極加工方法，非常適合2D電極的制造，可用來單獨(dú)完成整個(gè)電極的制造，或者用于銑削制造電極的清角加工。另外，薄片類電極用機(jī)械切削加工很難進(jìn)行，而使用線切割加工可以獲得很高的加工效率和加工精度；使用慢走絲線切割機(jī)床，可以加工有斜度、上下異形的復(fù)雜電極，獲得很高的加工精度、表面質(zhì)量。

    一般使用的電極材料有石墨和純銅。一般精密、小電極選用純銅材料，而大的電極選用石墨材料。

    采用快速裝夾定位系統(tǒng)來制造電極是電火花加工的一種先進(jìn)工藝方法，它是將電極坯料裝夾在加工機(jī)床的裝夾系統(tǒng)上來制造，制造完成后，可直接將電極裝于電火花加工機(jī)床的快速裝夾系統(tǒng)上進(jìn)行放電加工，給加工操作帶來了很大的方便，提高了電極的制造效率，也保證了電極的裝夾、定位精度。

工件、電極的裝夾與校正

    電火花加工將工件安裝于工作臺，并要對工件進(jìn)行校正。由于電火花加工中電極與工件并不接觸，宏觀作用力很小，所以工件裝夾一般都比較簡單。通常用永磁吸盤來裝夾工件，為了適應(yīng)各種不同工件加工的需求，還可以使用其他工具來進(jìn)行裝夾，如平口鉗、導(dǎo)磁塊、正弦磁臺、角度導(dǎo)磁塊等。工件裝夾后要對其進(jìn)行校正，以保證工件的坐標(biāo)系方向與機(jī)床的坐標(biāo)系方向一致。在實(shí)際加工中常用校表來校正工件。

    電極安裝在機(jī)床主軸上，應(yīng)使電極軸線與主軸軸線方向一致，保證電極與工件在垂直的情況下進(jìn)行加工。電極的裝夾方式有自動(dòng)裝夾和手動(dòng)裝夾兩種。自動(dòng)裝夾電極是先進(jìn)數(shù)控電火花加工機(jī)床的一項(xiàng)自動(dòng)功能。它是通過機(jī)床的電極自動(dòng)交換裝置（ATC）和配套使用電極專用夾具（EROWA、3R）來完成電極換裝的，使用電極專用夾具可實(shí)現(xiàn)電極的自然校正，無需對電極進(jìn)行校正或調(diào)整，能夠保證電極與機(jī)床的正確位置關(guān)系，大大減少了電火花加工過程中裝夾、重復(fù)調(diào)整的時(shí)間。手動(dòng)裝夾電極是指使用通用的電極夾具，通過可調(diào)節(jié)電極角度的夾頭來校正電極，由人工完成電極裝夾、校正操作。

加工的定位

    當(dāng)工件和電極裝夾、校正完成后，就需要將電極對準(zhǔn)工件的加工位置，才能在工件上加工出準(zhǔn)確的型腔。模具制造電火花加工最常用的定位方式是利用電極基準(zhǔn)中心與工件基準(zhǔn)中心之間的距離來確定加工位置，稱之為“四面分中”。利用電極基準(zhǔn)中心與工件單側(cè)之間的距離確定加工位置的定位方式也比較常用，稱之為“單側(cè)分中”。另外，還有一些其他的定位方式。

    各種定位方式都是通過一定的方法來實(shí)現(xiàn)的，通常運(yùn)用電火花加工機(jī)床的接觸感知功能來獲得正確的加工位置，它可以直接利用電極的基準(zhǔn)面與工件的基準(zhǔn)面進(jìn)行接觸感知實(shí)現(xiàn)定位；精密模具電火花加工采用基準(zhǔn)球進(jìn)行接觸感知定位，點(diǎn)接觸減少了誤差，可實(shí)現(xiàn)較高精度的定位；另外，還有千分表比較、放電定位等定位方法。使用快速裝夾定位系統(tǒng)，可省去重復(fù)的定位操作，當(dāng)配備ATC裝置時(shí)，則完全可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人操作的自動(dòng)化加工，可有效地提升企業(yè)的競爭力。

    目前的數(shù)控電火花加工機(jī)床都具有自動(dòng)找內(nèi)中心、找外中心、找角、找單側(cè)等功能，這些功能只要輸入相關(guān)的測量數(shù)值，即可方便地實(shí)現(xiàn)加工的定位，比手動(dòng)定位要方便得多。

電參數(shù)的配置

    在完成校正、定位等基本操作以后，就要根據(jù)加工要求選擇合理的電參數(shù)。電參數(shù)選擇的好壞，直接影響加工的各項(xiàng)工藝指標(biāo)。選用電參數(shù)最終目的是為了達(dá)到預(yù)定的加工尺寸和表面粗糙度要求。選用電參數(shù)時(shí)，基本上要考慮：電極數(shù)目、電極損耗、工作液處理、加工表面粗糙度要求、電極縮放量、加工面積、加工深度等因素。粗加工參數(shù)選擇的主要依據(jù)是電極縮放尺寸的大小。粗加工電極的縮放尺寸一般都比較大，可以選用其安全間隙接近電極縮放尺寸的電參數(shù)。精加工參數(shù)選擇的主要依據(jù)是最終的表面粗糙度要求，選用多組電參數(shù)，放電能量從大到小進(jìn)行平動(dòng)加工，達(dá)到表面粗糙度和加工尺寸的要求。

    數(shù)控電火花加工機(jī)床有許多配置好的最佳成套電參數(shù)，自動(dòng)選擇電參數(shù)時(shí)；只要把所需要輸入的條件準(zhǔn)確輸入，即可自動(dòng)配置好電參數(shù)。機(jī)床配置的電參數(shù)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(yù)。而傳統(tǒng)電火花加工機(jī)床要求操作者具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，能夠根據(jù)加工要求靈活配置電參數(shù)。

加工過程的監(jiān)控

    電火花加工一切準(zhǔn)備就緒時(shí)，就可以起動(dòng)機(jī)床開始進(jìn)行加工。在加工過程中，要隨時(shí)監(jiān)控加工狀態(tài)，對加工中不正常的放電狀態(tài)及時(shí)采取相應(yīng)的處理方法，保證加工的順利進(jìn)行。主要是防止發(fā)生拉弧現(xiàn)象，一般可通過修改抬刀參數(shù)、清理電極和工件、調(diào)整電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)等措施來改善放電狀況。

    目前的數(shù)控電火花加工機(jī)床的加工性能已經(jīng)有了全面的提高，一些先進(jìn)數(shù)控電火花加工機(jī)床的智能化控制技術(shù)幾乎可以代替人工監(jiān)控。加工中由計(jì)算機(jī)監(jiān)測、判斷電火花加工間隙的狀態(tài)，在保持穩(wěn)定電弧的范圍內(nèi)自動(dòng)選擇使加工效率達(dá)到最高的加工條件；但機(jī)床的智能控制技術(shù)不是萬能的，還是不能忽視人工監(jiān)控的作用，尤其像在深孔加工、大錐度加工、大面積加工等一些比較特殊的加工場合，人工監(jiān)控就有它的意義了。