模具制造电火花加工应用技术综述

来源：网络作者：发布时间：2008-04-02

关键字：模具制造|电火花加工|工艺流程|应用技术

　　摘要：简述了电火花加工在模具制造领域中的地位，介绍了模具制造电火花加工的整个工艺流程，探讨了其重要应用技术的要点。对全面了解电火花加工在模具制造中的应用具有参考意义。

　　电火花加工(EDM)是当前模具制造的重要方法，尤其是在注塑模具制造中，电火花加工可以说是一种不可替代的工艺方法，发挥着重要的作用。在高速铣加工迅速发展的今天，电火花加工发展空间受到了一定的挤压。对于大型注塑模具的加工，目前大多采用铣削加工可以直接完成。中型模具一般采用铣削加工模具外表及粗铣型腔，仅将刀具精铣困难或无法精铣的部位留给电火花加工。而在小型注塑模具制造中，尤其是成型产品复杂的模具，其模仁、滑块、镶件、斜销等零件的沟槽拐角特别多，用电火花加工比用铣削加工更具有优越性。因此电火花加工精密注塑模具始终占加工中的主导地位。下文对模具制造电火花加工的应用技术进行综合介绍。

　　1 模具制造电火花加工的工艺流程

　　模具制造电火花加工包括多个工艺环节，各环节直接影响模具加工的质量。这里按照电火花加工的操作顺序介绍其工艺流程，分析主要的工艺要点。

　　1.1 模具电火花加工的工艺确定

　　模具零件在制造前，根据本身特点、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，所以在可能的情况下尽量选用铣削加工、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，像在对于当刀具难于够到的复杂表面，在需要深度切削的地方，在长径比特别高的地方，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，就要选用电火花加工。

　　1.2 工具电极的设计与制造

　　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。那些高端的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，提高效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。最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，为制造电极提供了完美的技术解决方案。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。另外对于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。

　　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，它是将电极胚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。

　　1.3 工件、工具电极的装夹与校正

　　电火花加工将工件安装于工作台，并对工件进行校正。由于电火花加工中工具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，还可使用其它工具来进行装夹，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。使用校表来校正工件是在实际加工中应用最广泛的校正方法。先进的数控电火花机床可使用托盘进行工件的自动换装。

　　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。

　　1.4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最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边之间的距离确定加工位置的定位方式也比较常用，称之为“单边分中”。另外还有一些其它的定位方式。

　　各种定位方式都是通过一定的方法来实现的。模具制造电火花加工操作中，通常运用电火花机床的接触感知功能来获得正确的加工位置。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，可省却重复的定位操作，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。

　　目前的数控电火花机床都具有自动找内中心、找外中心、找角、找单边等功能，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。

　　1.5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。选用电参数最终目的是为了达到预定的加工尺寸和表面粗糙度要求。一般是根据电极缩放量确定电参数，在控制放电间隙和摇动量中进行加工的。选用电参数时，基本上要考虑：电极数目、电极损耗、加工液处理、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。精加工选择的主要依据是最终的表面粗糙度要求，选用多组电参数，依次按放电能量从大到小进行摇动加工，达到表面粗糙度和加工尺寸的要求。