Sg1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50年代初,改进为电阻-电感-电容等回路。同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗降低。
随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代中期,出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的可调范围。
到70年代,出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面,从最初简单地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到利用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。
进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。
在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。
工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属的蚀除量,甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。
按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征,可将电火花加工方式分为五类:利用成型工具电极,相对工件作简单进给运动的电火花成形加工;利用轴向移动的金属丝作工具电极,工件按所需形状和尺寸作轨迹运动,以切割导电材料的电火花线切割加工;利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极,进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工;小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。
电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件;加工时无切削力;不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷;工具电极材料无须比工件材料硬;直接使用电能加工,便于实现自动化;加工后表面产生变质层,在某些应用中须进一步去除;工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。
电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件;加工各种硬、脆材料,如硬质合金和淬火钢等;加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。
按国家职业定义,模具设计是:从事企业模具的数字化设计,包括型腔模与冷冲模,在传统模具设计的基础上,充分应用数字化设计工具,提高模具设计质量,缩短模具设计周期的人员。
从事模具设计的主要工作包括:
(1) 数字化制图——将三维产品及模具模型转换为常规加工中用的二维工程图;
(2) 模具的数字化设计——根据产品模型与设计意图,建立相关的模具三维实体模型;
(3) 模具的数字化分析仿真——根据产品成形工艺条件,进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的运动分析;
(4) 产品成形过程模拟——注塑成形、冲压成形;
(5) 定制适合本公司模具设计标准件及标准设计过程;
(6) 模具生产管理。
模具设计步骤
第一步工作:对所设计模具之产品进行可行性分析,以电脑机箱为例,首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析,即我们工作中所说的套图,确保在模具设计之前各产品图纸的正确性,另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性,以确定重点尺寸,这样在模具设计中很有好处的,具体的套图方法这里就不做详细的介绍了。
第二步工作:在产品分析之后所要进行的工作,对产品进行分析采用什么样的模具结构,并对产品进行排工序,确定各工序冲工内容,并利用设计软件进行产品展开,在产品展开时一般从后续工程向前展开,例如一产品需要量五个工序,冲压完成则在产品展开时从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程,并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作,即完成了五工程的产品展开工作,然后进行细致的工作,注意,这一步很重要,同时需特别细心,这一步完成的好的话,在绘制模具图中将节省很多时间,对每一工程所冲压的内容确定好后,包括在成型模中,产品材料厚度的内外线保留,以确定凸凹模尺寸时使用,对于产品展开的方法在这里不再说明,将在产品展开方法中具体介绍。
第三步工作:备料,依产品展开图进行备料,在图纸中确定模板尺寸,包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等,注意直接在产品展开图中进行备料,这样对画模具图是有很大好处的,我所见到有很多模具设计人员直接对产品展开图进行手工计算来备料,这种方法效率太低,直接在图纸上画出模板规格尺寸,以组立图的形式表述,一方面可以完成备料,另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作,因为在绘制各组件的工作中只需在备料图纸中加入定位、销钉、导柱、螺丝孔即可。
第四步工作:在备料完成后即可全面进入模具图的绘制,在备料图纸中再制一份出来,进行各组件的绘制,如加入螺丝孔,导柱孔,定位孔等孔位,并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔,在成型模中,上下模的成型间隙,一定不能忘记,所以这些工作完成后一个产品的模具图差不多已完成了80%,另外在绘制模具图的过程中需注意:各工序,指制作,如钳工划线,线切割等到不同的加工工序都有完整制作好图层,这样对线切割及图纸管理有很大的好处,如颜色的区分等,尺寸的标注也是一个非常重要的工作,同时也是一件最麻烦的工作,因为太浪费时间了。
第五步工作:在以上图纸完成之后,其实还不能发行图纸,还需对模具图纸进行校对,将所有配件组立,对每一块不同的模具板制作不同的图层,并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析,并将各工序产品展开图套入组立图中,确保各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合是否正确。
模具制造技术迅速发展,已成为现代制造技术的重要组成部分。
按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同,大致可分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类。前五类属电火花成形、尺寸加工,是用于改变零件形状或尺寸的加工方法;后者则属表面加工方法,用于改善或改变零件表面性质。以上以电火花穿孔成形加工和电火花线切割应用最为广泛。下表所列为总的分类情况及各类加工方法的主要特点和用途。 电火花加工工艺方法分类 类别 工艺方法 特点 用途 备注 1 电火花穿孔成形加工 (1)、工具和工件间主要只有一个相对的伺服进给运动 (2)、工具为成形电极、与被加工表面有相同的截面和相应的形状 3.穿孔加工:加工各种冲模、挤压模、粉末冶金模、各种异形孔及微孔等 4.型腔加工:加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件 2 电火花线切割加工 (1)、工具电极为顺电极丝轴线垂直移动着的线状电极 (2)、工具与工件在两个水平方向同时有相对伺服进给运动 3、切割各种冲模和具有直纹面的零件 4 、下料、截割和窄缝加工 3 电火花内孔、外圆和成形磨削 1、工具与工件有相对的旋转运动 2、工具与工件间有径向和轴向的进给运动 3、加工高精度、表面粗糙度值小的小孔,如拉丝模、挤压模、微型轴承内环、钻套等 4、加工外圆、小模数滚刀等 4 电火花同步共轭回转加工 1、成形工具与工件均作旋转运动,但二者角速度相等或成整数倍,相对应接近的放电点 可有切向相对运动速度 2、工具相对工件可作纵、横向进给运动 3.以同步回转、展成回转、倍角速度回转等不同方式,加工各种复杂型面的零件,如高精度的异形齿轮,精密螺纹环规,高精度、高对称度、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等 5 电火花高速小孔加工 1、采用细管(>Φ0.3mm)电极,管内冲入高压水基工作液 2、细管电极旋转 3、穿孔速度很高(30~60mm/min) 5、线切割穿丝预孔 6、深径比很大的小孔,如喷嘴等 6 电火花表面强化、刻字 1、工具在工件表面上振动,在空气中放火花 2、工具相对工件移动 3、模具刃口,刀、量具刃口表面强化和镀覆 4、电火花刻字、打印记
1、电极不同:电火花加工和线切割加工都是操纵电脉冲高频放电对工件进行电蚀加工,不外电火花加工是要事先制造电极的。要加工什么外形的工件,就要制造什么样的电极,而线切割加工则是操纵导电的钼丝对工件进行电蚀加工。
2、二者的加工道理不同:电火花加工成型机床次要加工对象为概况细腻的斑纹或曲面进行印制,电火花线切割机床次要加工平面的工件。电火花线切割的活动是挪动工件,电火花加工是挪动电极实现加工的。
3、适亲伤扩沙呢队背前坚谈宜性不同:电火花加工能够加工通孔、盲孔,适宜加工外形复杂的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、斑纹等,而电火花线切割加工只能加工通孔,能便利地加工出小孔、外形复杂的窄缝及各类外形复杂的零件。
扩展资料:
注意事项:
电火花成形加工不能用世答则审国交变的脉冲电流,而应采用单向脉冲电源,降低电极的损耗。
不能用导热性差、熔点低的材料制作电极。因为用热导率高、熔点高的材料制作清剂盾又露电极,可有效降低电极的损耗。
根据不同的脉冲放电能量,合理选用脉冲放电持续时间(即脉冲见客践苏达煤宽度ti)。每种材料都会有一个蚀除量最大的最佳脉冲宽度,锁销脉冲宽度会使大部分能量损耗在材料高温气化上,增大脉冲宽度则会使传散的热量增多。加工时应否解款护选用使工件材料蚀受金来刚树干低德统除量最大的脉冲宽度。
参考资料来源:百度百科-电火花线切割加工
参考资料来源:百度百科-电火花成型加工