電火花在微、小型模具加工中應(yīng)用淺析（上） 微電火花加工（µ-EDM）是應(yīng)用電火花加工技術(shù)制造微型和小型零件和結(jié)構(gòu)件。也就是采用加工技術(shù)和機(jī)床滿足微型產(chǎn)品生產(chǎn)的需求，其次是工具電極的小型化，對比傳統(tǒng)的電火花加工，單放電能量可減小到小于We =100μJ。現(xiàn)代機(jī)床一般使用靜態(tài)脈沖發(fā)電機(jī)，它能產(chǎn)生低于1A的放電電流、近似正交的脈沖和0.2秒的放電時間，因此產(chǎn)生一個zui小放電能量大約在We =5μJ。 進(jìn)一步減少放電量是受電器元件和整流率限制的。因此，使用有10Pf電容的張弛振蕩器，在放電電流100mA時，能夠產(chǎn)生只有40 ns脈沖持續(xù)時間的脈沖。在zui小放電量We =0.1μJ時，單次放電造成非常小的材料損失，弧坑半徑小于2.5μm，，形成一個極小的帶寬，帶寬范圍從SL=1.5到5μm。為了得到適宜的材料去除率，保證加工的經(jīng)濟(jì)性，必須使用能夠產(chǎn)生非常高的脈沖頻率的火花發(fā)生器。因此的微放電加工發(fā)生器能產(chǎn)生fp達(dá)到10MHz[4]的脈沖頻率。微型電器加工的另一個重要的特點(diǎn)是電極的反向極性。由于傳統(tǒng)的長脈寬電火花加工極性的作用，通常是工具電極陽極充電去增大材料去除率，以減少電極磨損。微電火花加工時脈寬短，必然因為有熱量和構(gòu)件的機(jī)械穩(wěn)定性的限制，這一效應(yīng)正好相反，因此在微放電加工中，工具電極通常陰極充電。 根據(jù)被加工件的幾何形狀，微放電加工采用不同加工變量。下面介紹這些加工方法的可能性和局限性。 1 微絲電子放電加工 微絲電子放電加工（電火花線切割機(jī)——中走絲線切割機(jī)床）的特點(diǎn)是應(yīng)用直徑較小的電極導(dǎo)線。為了加工zui小的切割寬度或者內(nèi)角，導(dǎo)線的直徑dW= 0.1mm到dW=0.02mm。這種方法是zui常用的直接生產(chǎn)微型機(jī)械裝置和微型沖壓工具的方法。為了保證足夠的熱和機(jī)械穩(wěn)定性，通常導(dǎo)線電極使用鎢或拉伸強(qiáng)度在2000n/mm以上的鍍層鋼。另外，導(dǎo)線電極熱和機(jī)械穩(wěn)定性限制了可加工構(gòu)件的高度，也就是當(dāng)使用直徑dW=0.03導(dǎo)線電極時允許的zui大工件的高度大約在5mm。 由于金屬絲電極只能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行機(jī)械預(yù)拉伸，那么金屬絲的振動就很容易導(dǎo)致加工精度或表面質(zhì)量不夠，因此，應(yīng)減少裂口的公軸沖洗甚至應(yīng)*避免，將高精度加工系統(tǒng)和超水平電火花發(fā)生器相結(jié)合，在加工精度±0.001mm和大于100比率之間完成zui小裂縫寬度0.04mm，構(gòu)件寬度15um時能夠利用金屬絲電導(dǎo)加工方法反復(fù)加工，表面粗糙度小于Ra = 0.1um的僅可能采用精整技術(shù)，因為它只有一個相對較高的釋放能量的切口和一些減少釋放能量的連續(xù)整齊的切口。 2 顯微壓滲 用顯微電極進(jìn)行顯微壓滲主要用于制備進(jìn)行微注射鑄模或熱雕刻，此法可復(fù)制大量微小機(jī)械部件，所獲得的構(gòu)件的尺寸不僅受腐蝕方法的限制而且受到電極的設(shè)計和制造的限制。時下，不同的顯微加工技術(shù)像EDM顯微模具，電極制造，甚至LIGA技術(shù)被用來生產(chǎn)成型電極，與傳統(tǒng)的電火花壓滲相比，尤其使用松弛發(fā)生器時，相對磨損能達(dá)到30%以上，因此，盡管在耐火材料像鎢銅或者硬質(zhì)合金基礎(chǔ)上的高耐磨復(fù)合物都難于加工，但很適合進(jìn)行顯微電火花壓滲。總之，由于尺寸小，電極沖洗不太可能，傳統(tǒng)的沖洗辦法不能應(yīng)用在顯微沖壓模型EDM中。加之極小的裂口寬度，惡劣的沖洗條件對進(jìn)給控制要求特別高。 3 顯微電導(dǎo)鉆孔 為了旋轉(zhuǎn)加工對稱鉆孔和通孔而使用旋轉(zhuǎn)軸銷電極是電火花加工壓滲技術(shù)的一個特例。這個所謂顯微電導(dǎo)鉆孔被廣泛應(yīng)用在加工注射噴嘴和為微絲電火花加工開孔。由于軸銷電極zui小電極直徑小于25um，尤其可用在電極生產(chǎn)、電極處理和電極定位上。為確保足夠的機(jī)械穩(wěn)定性和耐磨性能，使用硬質(zhì)合金、鎢或者鎢銅等作主導(dǎo)材料。 為提高沖洗和園整度，旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)在2000轉(zhuǎn)/min以上。通過CFD技術(shù)研究和大量模擬顯示，僅靠電極旋轉(zhuǎn)沖洗縫隙僅能在一定范圍改善加工的穩(wěn)定性。僅僅一個疊加的進(jìn)給過程中的平移振動就能有效地將裂口中碎片去除掉。利用這種技術(shù)可以加工成型系數(shù)為50的孔洞。 未完，接下篇。 |
