“EDM”模具加工之提率方法簡析 “EDM”電火花加工工藝的發展與其在精度、自動化及微型模具加工技術方面的進步為國內的模具加工行業作出了巨大貢獻。
提高驅動速度是提高模具EDM加工速度的一種解決方案。使用這種方法，提升運動的非生產時間減少了；盡管如此，速度上的優勢卻受到小電極和深型腔的限制。另外，當高于某一速度時電極磨損是可觀的，而且很高的軸向速度會引起機械裝置的極大損傷，這使得機床更貴并且縮短其使用壽命。因此，相信僅通過快速提升運動來獲得加工速度的全面提高是錯誤的。軸向快速運動對于加工過程的貢獻僅僅是對包括發生器、過程控制、放電間隙寬度調節和機械裝置等環節共同作用的一個補充。模具EDM加工要求沖刷智能化。
潛力在于沖洗
你可以想象到EDM工藝要在放電間隙里的被EDM加工的材料和排出的材料之間進行平衡。如果這種平衡不存在，結果要么你在不必要地沖洗加工區域（包括浪費時間和工藝額外的不穩定性），要么你對相同的顆粒進行數次EDM，使其不能有效地從間隙中去除（見圖一）。 
圖1：潛力在于沖洗
在材料從放電間隙中排出之前，你必須把它從工件上分離。你如何才能獲得更高的去除率？在所有優化問題的情況里，zui大的潛力在于效率zui低的地方。工件作為陰極的單極放電的效率理論上約為25%。另外，有些因素會使得效率更低（例如：過程控制問題，不理想的沖刷工況，放電間隙寬度過小），所以實際上你必須考慮到效率會低于10%。
去除率和表面質量決定了所需時間
在EDM應用里，目標總是一方面要優化加工的去除率指標，而另一方面要獲得被加工工件的表面質量。當加工時，工件容易表現出確定的zui終表面粗糙度和確定的形位精度。另外，要求兩個條件：（1）工件表面的熱影響區域盡可能小，（2）電極磨損盡可能小。這些邊界條件決定了工件生產的加工時間和成本。在實際應用中，因為從粗加工開始到精加工結束，所以使用連續的工藝參數，脈沖能量逐漸減少直到獲得所需的工藝效果。再次應用的自然規律：你能迅速得到中等的質量，但只有更慢才能獲得高質量（見圖2）。 
圖2：去除率和表面質量取決于所需時間
物理處理是一種解決方案
接近理想狀態意味著特性曲線向箭頭方向移動。那意味著EDM更快，而放電間隙寬度、表面粗糙度和磨損量保持不變。直到現在，如果EDM脈沖的放電能量增加，你也為表面粗糙度變差和放電間隙寬度變大并導致粗加工的速度提高卻因精加工時間更長而喪失優勢感到遺憾。如果你回歸到EDM理論的基本點，你將找到解決方案——物理處理導致火花和金屬去除的形成。
在放電過程中，你能辨認出三個連續的主要物理階段：（1）建立階段（2）放電階段（3）衰退階段。放電通道在*階段建立。電流穿過工作介質后幾乎全部作用于放電通道的表面區域，并且陽極受到電子轟擊而部分蒸發。電極磨損主要發生在這里。不管是否對材料去除作出很大貢獻，每個脈沖都引起微觀磨損。在放電階段，供應的電能主要引起工件上的材料熔化或蒸發。當電源供應關閉后開始進入衰退階段。等離子體通道衰退并部分蒸發，部分液體材料被噴出。
何時中斷脈沖
在放電過程中，工件上形成凹坑。有關放電的基礎研究已經表明：從某一時間開始，工件上凹坑的生長停滯。這是因為供應的能量和耗散的能量之間形成了平衡，耗散的能量也就是用于維持等離子體的能量和散發到工件和電介質上的熱量。凹坑生長的這種漸近線可通過火花電壓和電流得到實時記錄。
可是，為什么凹坑生長的漸近線如此重要？因為這是中斷脈沖的正確時刻。如果凹坑的目標半徑和所需的表面粗糙度已經獲得，讓脈沖持續更長時間是不必要的。你可立刻開始下一個脈沖。脈沖到達這個狀態所需的時間也不是常數，因為放電達到某一火花基礎直徑的速度取決于放電間隙里的微觀形勢和火花放電區域里的局部形狀。有了這種單獨測量的*手數據，你將能優化單位時間的放電次數并提高去除率。
何時加大電流
如果你現在觀察電荷的衰退階段，你將看到電蝕產物是由等離子體通道衰退引起的。由關閉電源觸發的壓力突然下降導致了超熱材料的蒸發和噴出。等離子體通道具有非常高的溫度和壓力。其衰退的梯度影響材料的去除。能量消失得越突然，凹坑材料將噴出得越好。為了提高這種效果，使用一種特別的竅門：在脈沖中斷之前，短暫地加大電流。其實加大脈沖電流的想法并不新鮮，創新之處在于要及時定義當這種電流加大要發生的時間點。加大脈沖電流對表面粗糙度、磨損或放電間隙寬度不存在因果關系，但是確實提高去除率（見圖3）。另外，隨著每個脈沖的去除率加大，對于加工你需要更少的脈沖，而且磨損也因此減少。 
圖3：尋找加大電流的正確時刻
零件上的去除率加倍
這種新的加工策略（漸近線檢測、電流加大和脈沖中斷）是一種用于其新型EDM模具加工系統的應用的主題。結果與理論值相一致，特別是當良好的沖洗有保證時（例如，預加工的工件）。對于這些加工任務，去除率已經加倍。在圖4、5和6的應用場合，去除率的提高從25%上升到40%。 
圖4：不采用新的EDM技術，帶有一個燕尾槽的薄片電極（15 x 1 mm）加工深度為20 mm需要EDM加工時間
70分鐘。采用新的EDM技術需要50分鐘，意味著在表面粗糙度、放電間隙寬度
和電極磨損（磨損量0.2 mm，僅移動式清洗）恒定條件下速度提高40%
圖5：對于一個直徑20 mm的球形電極，EDM加工的深度20 mm和zui終表面粗糙度Ra = 1.6 μm。
由于采用新的EDM技術，加工速度的提高約為25%
圖6：薄片電極，加工深度40mm。挑戰在于要獲得*一致的表面粗糙度。
對于這種薄片電極（20 x 1 x 40 mm，錐度1°，尺寸下偏差0.5 mm ，EDM3
石墨，僅移動式清洗），加工深度40mm、 表面粗糙度，如不采用新的EDM技
術需要230分鐘才能完成；但是，采用這種新的EDM技術后加工時間為170分鐘，
速度提高36%，電極磨損量0.3 mm。表面質量*。
發生器帶來性能的顯著提高
改進的發生器對生產率提高的貢獻約為30%；可是，對于如今日益增加的通過高速加工協同完成的預銑模具可高達100%。這里認為所有的粗加工和精加工都使用銅電極和石墨電極。具有良好的沖洗條件和預銑的工件時優勢特別大。這些有說服力的結果解釋了要提高模具EDM加工的速度和生產率是可行的，而且改進這種技術的潛力仍然是可觀的。 蘇州中航長風數控科技有限公司主營產品有：線切割機床，電火花成型機，快走絲線切割，中走絲線切割，電火花線切割，電火花穿孔機，取斷絲錐機。 |
