电极设计基础知识资料(2)

在使用石墨电极加工时﹐一般建议在粗加工时使用IP较大的低消耗条件﹐加工到粗糙度为Ra6.3~3.2﹐再在精加工时﹐采用有消耗条件来精修﹐来保持加工的稳定性。同时﹐石墨电极对排屑条件好坏引起的电极损耗增加不太敏感﹐因此﹐在加工允许的情况下﹐均可采用冲油来改善排屑条件。

综上所述﹐石墨电极适用于加工蚀除量较大的型腔﹐及无精细线条的型腔﹐其粗加工效率可达到很高﹐故可不要求对工件进行预加工。

二﹑紫铜

放电加工中用的紫铜要求使用无杂质的电解铜﹐最好经过锻打﹐而黄铜的损耗太大﹐一般不宜于用型腔的成型加工。

紫铜机加工时﹐研磨较困难﹐易发热﹐且无磁性﹐一般要求在给研磨加工的电极材料仅在头部需放电加工部分使用紫铜﹐而非放电加工部分则焊接铁材﹐以改善研磨加工的成型难度。

紫铜电极的放电加工特性很好﹐特别是加工稳定性﹐是其它电极材料所不及的。但是﹐紫铜电极作粗加工低消耗加工时﹐加工平均电流不能太大(不能大于30A)﹐否则电极损耗也会加大﹐且电极表面会产生龟裂和起皱﹐影响精加工粗糙度。

紫铜电极作低消耗加工的最小面粗度比石墨小﹐如果采用有消耗加工其Ra值可小于0.1~0.2um﹐采用特殊的工艺和电源可达到Ra < 0.025um的镜面加工。

紫铜电极即使在低损耗条件下加工﹐当加工深度比较深时﹐电极表面也会起皱发毛﹐所以在要求加工表面有较好的加工质量时﹐应采用多电极加工的方法。另外﹐紫铜电极还可雕刻为精细的形状。在掌握好的工艺条件下﹐可显示0.01mm以下的条纹。

由于紫铜电极在低消耗条件下的平均加工电流较小﹐加工效率不高﹐故对于较大的工位﹐一般应进行预加工﹐但预加工的形状及余量应合理﹐使加工后不造成缺陷。同时﹐紫铜电极的损耗对排屑条件好坏极为敏感﹐冲油会加大损耗。

综上所述﹐紫铜电极适合形状精细﹑要求较高的中小型型腔。

三﹑铜钨与银钨

铜钨及银钨电极的放电加工性能很好﹐特别是对于细小的电极﹐其成型电极的刚性也好于紫铜电极。所以细微精密型腔的加工﹐用它作电极是比较适宜的。但是因为铜钨及银钨电极在低消耗加工时﹐非常容易积碳﹐加工效率也不高﹐同时﹐它的价格较贵(特别是银钨电

极)﹐故如非必要﹐还是采用铜电极为宜。

第五节电极拆分原则

在实际的电极设计的工作中﹐很多时候的设计方案都不是唯一的。但是并不是每一种方案均有很好的加工效果。事实上﹐好的设计方案不仅能在电极的制造上节约很多成本﹐而且在放电加工时也方便﹑省时﹐对整个加工成本及加工时间的降低有很好的帮助。而差的设计方案﹐不仅浪费电极及工件的加工时间﹐还往往会造成工件的异常。那么﹐怎么评价一个加工方案的好坏呢﹖这是一个仁者见仁﹑智者见智的问题了﹐谁也不能确定哪个方案是最优的﹐再也找不出更好的设计方案来了。但是﹐我们只有考虑到以下几点﹐我们的加工方案才算较为合理。

一﹑加工深度方向尺寸最浅之原则﹕

在电极设计时﹐应保证在电极的放电加工的方向最浅(在可能的情况下)﹐在放电间隙的选择﹐我们提到一个面积效应的问题﹐我们如果设计成放电深度方向最浅时﹐对于同样体积的加工量来说﹐其放电面积也就最大了。因此﹐可以用较大的加工电流来得到很好的加工效率﹐缩短加工时间。另外﹐加工越浅﹐排屑也会越好﹐发生放电异常现象(如积碳)的机会就很少。从这一方面看﹐在设计时也应该保证加工深度最浅。

二﹑开向尺寸延长之原则﹕

在放电设计时﹐由于电极的尖角极易消耗﹐加上放电的间隙﹐因此﹐在角落处就会形成圆角。对于封闭的形状来说﹐这些都是无法避免的。但是﹐在开向尺寸的加工时﹐如果电极设计得刚好和开向形状一样大小﹐则在开向尺寸的外边就会有一部分余料留下﹐如图所示﹕

故在设计时﹐对于开向尺寸应加于延长﹐且如果对一个工位拆成几个工位电极在加工时﹐各电极的加工范围应相互重迭一部分﹐以防止在各电极的交界处出现小筋。

三﹑可重复利用之原则﹕

在电极设计时﹐可能同一工位可以有两种或两种以上的方案可供选择﹐此时﹐可考虑使电极在加工后﹐经简单的修整后即可再次使用﹐如例﹕

对于上图来说﹐采方案A 或方案B ﹐虽然从单个电极的加工成本及单件工件的加工时间来说﹐均无太大差异。但是﹐对于方案A ﹐在电极消耗后只有采用更换电极的方法﹐电极的重新修整困难﹐修整一只电极的时间和新制一个电极的电极的差别不大。而且在多件工件加工时﹐电极的制作更换时间将会很多﹐而如果采用方案B ﹐则在电极消耗后﹐将底面消耗部分割去即可(也可直接洗电极)﹐省时﹐故能得 到很好的效益。

方案

A 方案

B 余料 平直无余料

四﹑电极应易于加工﹕

在电极设计时﹐应注意设计出的电极在现有工艺条件下应能达到。同时﹐除非万不得已﹐不可将电极设计成需要放电工段来加工﹐否则﹐会造成放电加工困难﹐电极制造成本过高等弊病。

五﹑尺寸公差要合理﹕

在尺寸的公差方面﹐应在保证图面要求的情况下﹐尽可能降低对各加工工段的要求﹐用±0.10mm 的公差能满足使用要求﹐就决不要标注成±0.01的尺寸公差﹐否则造成各加工工段将时间花费在无关紧要的部分﹐造成不必要的浪费。

六﹑电极的毛刺应易去除﹕

在各工段的加工中﹐不可避免会产生毛刺﹐其中以铣床﹑磨床的毛刺较大﹐线割的毛刺较少﹐但无论怎样都应该在设计时考虑毛刺的去除方式﹐且在设计时就设计成易于去除的结构﹐举例如下﹕

上图中的凸台形状需要放电进行加工﹐我们可以按方案A ﹑方案B 设计电极。由于此种形状的电极一般采用线割下料加工﹐但线割加工后﹐A 面无正角﹐因此需要磨床加工A 面。在磨床加工后﹐方案A 的电极毛刺内翻﹐不容易去掉﹐而改用方案B 就容易多了。

方案A A 面

方案B A 面

七﹑电极应易于校正﹑对刀﹕

电极加工出来后﹐就可以拿来加工工件了。且慢﹐这个电极的形状这么怪﹐我怎么校正呢(见图A)。碰到这种情况﹐相信现场人员对你都不会有好话说﹐其实﹐只要我们在设计时多考虑一点﹐增加校正面﹑对刀面﹐完全可以解决(见图B) (电极由CNC 加工)。

八﹑电极的种类尽可能少﹕

我们应了解﹐电极只是加工过程中的一个产物﹐我们的最终目的是需要将工件加工完成﹐电极种类越多加工成本也越高。因此﹐电极的数量及种类越少越好(当然最好是没有电极也能将工件加工出来﹐不过﹐真的到了那时﹐我们应该都下岗了)。

九﹑薄电极﹑小齿电极采用铜钨或银钨材料﹕

由于铜钨及银钨材料具有较好的刚性﹐用它们制成的薄小电极刚性较铜材好﹐不易变形﹐对电极的制作工段来说﹐难度也降低了﹐故对于在0.20mm 以下的小齿﹐一般均要采用铜钨材料﹐但是无论铜钨还是银钨材料﹐在加工效率上都比不上铜﹐而且价格昂贵。因此﹐在铜材料的刚性够的情况下﹐还是优先采用铜材料。

十﹑尽量采用EROWA 电极﹕

校正﹑对刀面 图

B 图A

EROWA治具能节省电极的校正时间﹐而且如果是3D电极的设计﹐一般只需最初对刀一次即可﹐可大大提高工作效率。因此﹐应尽量采用EROWA投制电极。但在投制时﹐应让CNC或WE来加工电极﹐避免让磨床加工。

第六节电极数量的选择

在电极设计完成后﹐接下来就应投单加工。这时﹐就应该确定电极应加工的数量。一般情况下﹐我们主要考虑加工工位的形状及工件数量。我们可以按下表进行参考选择。

注意﹕1.上表所列是以红铜为标准。

2.工件数量为1~4件﹐若工件数量较多﹐应适量增数量。

3.若工件形状复杂或工位细少及清角有特别要求﹐应多加投

制或与现场有经验人员协商。

4.若工件经常重复投制﹐可考虑投制一部分备品﹐以便后续

使用也可适当降低成本。但由于现阶段模仁设变频繁﹐故

应慎重考虑。

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