用“极粗”电子束对模具实施高速抛光

　　最近几年，沙迪克公司将已开发的直线驱动系统用于电火花加工机床和加工中心而开辟了一片新天地，并且，正在扩大到直线冲压机与纳米机床新领域，在其主战场模具领域推出全新技术，即使用“极粗”电子束对模具进行高速抛光。把电能应用于模具精加工工序的方案是一种划时代的加工方法。这种新技术不仅把模具表面精加工从手工作业中解放了出来，而且能使模具表面的质量得到提高。

　　1、 电子束技术

　　电子束是把电能通过聚焦用于穿孔等高速加工的一种加工技术。如果把这种思路反过来，将电子束不聚焦而作成极粗状，通过放粗后，利用降低的单位面积电能使表面极浅（2um）层部分瞬间熔化。照射时间仅为2us。虽然表面层被瞬间熔化，但主体部分仍处于低温，所以熔化部分将被迅速冷却下来。其结果，表面将被非晶化即非定形化。若将这一过程沿着整个表面反复进行就能获得非常光滑的表面。而且，所形成的非定形化表面难以产生氧化，即不易生锈。这种方法也许已超出抛光范围，是一种划时代的加工技术。

　　沙迪克公司将该新产品命名为EBM（Electron Beam PIKA-Machine：电子束镜面加工机床），现已推两种机型，即手动型的PF-00A与带NC装置的PF-32A。

　　2、 在精密模具上的应用

　　在极粗电子束加工装置中，在电子枪的阴极上施加很短的高电压（25KV）脉冲，把所产生的电子通过等离子体而生成电流密度很高的电子束，用该电子束照射工件实施表面加工。

　　这项技术的关键是，使电子束不聚焦而照射到某一固定面积上。目前电子束的直径为60mm，而且每次照射2us重复30次左右为1个照程，反复进行若干个照程。但是要想确定最佳条件，尚需要根据工件材料和形状积累大量严密的数据库。一般约需要2个照程。

　　模具的加工面，有电火花加工得到的梨皮面、铣削加工得到的切削面以及磨削面等，现在又增加了一种用特殊电子束照射在数分钟内就能得到的镜面。

　　实际加工方法是，把工件安装在真空容器中的工作台之后，用真空泵经5~20min左右的时间抽真空，再用电子束经数分钟照射即完成。在加工件面积较大时，可使工作台在真空中移动，反复进行照射来完成。

　　由于该加工方法是应用电子束进行的，所以利用特殊的能量控制就能将范围较大的加工精度的精密模具来说，加工装置是业界首创的划时代的一种加工技术。

　　模具制作中最终加工的抛光工序，从手工作业到自动机床已有很多加工方法，然而不管哪一种加工方法效率都很低，需要花费很多时间。EBM能在极短时间内完成抛光加工，因此这一加工方法正受到业界的关注。此项技术是日本冈山大学宇野义幸教授与永田精机（东京都丰岛区、永田靖夫社长）的技术研究所通过技术合作而开发的，其产品从2003年9月已开始上市。

　　3、 PIKA面的防锈效果

　　用这种电子束进行的镜面加工，与用本公司的主导产品电火花加工机床进行的镜面加工（PIKA加工），它们的加工原理相类似，所以沙迪克公司把该EBM加工获得的镜面称作PIKA面。电火花加工机床加工的PIKA面是由直径数um的放电凹坑累积构成的，所以加工大面积需要花费很长的时间。而使用EBM可在面积上同时进行电子束照射，因此加工速度可达到电火花加工的数百倍。

　　由于一次电子束照射不足以获得满意的PIKA面，所以要根据工件的材质与表面粗糙度通过若干次电子束照射来实现加工。用电子束加工可以改善表面粗糙度，粗糙度值可减小到加工前的约1/4左右。另外，由于急热、急冷可使加工面形成非晶化，所以进一步提高了表面光泽度和抗锈蚀能力。可以提高表面的防锈力是EBM的最大优点。从管理角度来说，模具一旦制造完成并使用过后，一般都存放到库中人看不到的地方。存放保管期间通常经过一遍防锈处理。在湿气较多的日本，若再次使用而取出时，往往看到通体是锈。所以对于模具表面不只是镜面化的问题，对整个模具进行防锈处理也是一项很有意义的技术。

　　另外，用处理冲压模表面，可以提高模具表面光滑度，减少料屑堵塞次数，用于塑料注塑模上，则可以提高制件的脱模性，缩短成型时间。这些优点虽然对模具生产的商品质量没有直接的关系，但可以提高模具的生产率，也即提高模具的附加价值。

　　这次推出的EBM，主要用于二维形状的加工，但对于小直径孔、狭糟、狭缝（深度10mm左右）也能获得PIKA表面。在有移动工作台的工件。今后还要开发用于大型模具的加工装置，还考虑在工作台上附加Z轴和5轴功能。

　　4、 超越传统思维——由表面改善到改性

　　某模具制造厂厂长在看了这次推出的EBM后说：“机床制造厂在追求表面精度中把达到镜面列为一个要解决的问题。但脱模性与镜面化是两个矛盾的要求。而防锈处理是划时代的。希望这种技术不只是追求表面粗糙度这一数字，还能一下子解决掉模具在生产现场存在的问题。”

　　的确，曾亲眼看到过存放在库房中的模具通体生锈的状况。EBM既是一种“改善”表面的技术，又是一种能“改性”的理想技术。沙迪克公司盐田社长面对记者以兴奋的心情谈到了发现电火花加工原理的拉扎科博士，说“人生亲历划时代技术诞生场面的机会很不易。况且作为一个经营者能亲临EBM的发布现场是非常幸运的”。

　　根据有关方面的需要，EBM的生产台数预定首批月产10台,本季度月产30台。先合计生产100台。其价格根据规格大小而不同，约在1500~3000万日元。

　　将来，EBM抛光机的销量，可望与电火花加工机床（EDM）发展到同等水平。

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