精密压铸模具制造如何使用电火花加工？

　　近年来，制造精密压铸模具已普遍采用电火花加工（EDM），尤其是注射模、锻模、冲裁模和压铸模等的生产方面。电火花加工的发展一方面扩展了这种方法的通用性，同时也显著的提高了操作技术，生产力和加工精度，电火花加工继续发展成为大多数制模公司的一个主要的加工方法，可同样容易的加工经济淬硬或退火的钢材。但是，电火花加工应用不慎的话可能会对模具表面性能产生不利的影响，破坏钢材的加工性能。

　　电火花加工的基本原理是在石磨或铜电极（阳极）和钢材（阴极）之间的不导电介质中放电，模具的侵蚀通过放电来控制，操作过程中，负电极进入钢材中获得所需形状，电火花加工中钢材的表面温度非常高，从而使其熔化和蒸发，在表面产生了一层熔化后再凝固的较脆层，紧接着这层的是再淬硬层和回火层。

　　1. 电火花加工特点

　　（1）电火花属于不接触加工　工具电极和工件之间并不直接接触，而是有一个火花放电间隙0.2～0.01mm，间隙中充满工作液。

　　（2）加工过程中没有宏观切削力 火花放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移。

　　（3）可以“以柔克刚” 由于电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。

　　（4）可以加工任何难加工的金属材料和导电材料 由于加工中材料的去除是靠放电时的电、热作用实现的，据华夏模具网专家了解，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及热学特性，如熔点、沸点、比热容、导热系数、电阻率等，而几 乎与其力学性能（硬度、强度等）无关。这样可以突破传统切削加工对刀具的限制，可以实现用软的工具加工硬、韧的工件甚至可以加工聚晶金刚石、立方氮化硼一 类的超硬材料。

　　目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此工具电极较容易加工。

　　（5）可以加工形状复杂的表面 由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。特别是数控技术的采用，使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。

　　（6）可以加工特殊要求的零件 可以加工薄壁、弹性、低刚度、微细小孔、异形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。由于加工中工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。

　　2. 电火花加工实例

　　转子精密压铸模定模芯，其毛坯尺寸为φ 100 mm×45mm，中间锥孔最大直径为6mm，最小直径为1.8mm，清角处最大槽深为30mm，整体加工高度为40mm。据华夏模具网专家了解，由于该工件与约700℃铝液接 触， 为增加其表面抗腐蚀能力及红硬性， 在粗加工完成后需进行淬火处理，其硬度高达50HRC，在淬火后使用普通的机加工方法无法完成高硬度工件的精加工，因此必须通过电火花加工来完成其精加 工。考虑到电加工时间及其生产效率，在粗加工时锥孔使用锥度钻头分段加工，最大精加工余量小于0.5mm，正面清角处使用D 8平刀在加工中心上进行数控加工。

　　由于锥孔侧深度不一，必须使用两种类型电极，而且如果使用单个电极一个一个地打电火花，则加工时间长，同时操作工校基准需8次，不仅增大了工人的工作量，而且还增加了工件的制造成本，因此需制作如图2所示的工装来进行整体电火花加工，加工前将已车好的锥度电极 3、4通过内六角螺钉4固定于基座1上，检查电极3、4的高度差，并将螺钉紧固到位。考虑到工件成形表面的粗糙度与加工周期，工件分粗加工、半精加工与精 加工三道工序，其火花放电间隙分别为0.20mm、0.10mm与0.01mm。

　　电极6的外形尺寸中等，形状较为复杂，在电极中为较普遍的模型，整个模型采用proeWildfire2.0进行数控加工。由于存在台阶与复杂 圆角，其CAM的加工策略为：先粗加工整体外形，再精加工成形曲面及下端相连曲面，最后精工中间沉槽的方式。电极6加工好后就采用同电极3、4的放电方法 进行电火花加工。

　　1.基座 2.内六角螺钉 3、4.锥度电极5.定模芯 6.电极（1）整体粗加工 使用D16（R1）涂层镶片铣刀，采用螺旋加工方式，切深0.35mm，步距8mm，轮廓余量0.35mm，粗加工余量0.35mm，底部余量 0.35mm，加工方式ROUGH_ONLY，安全高度5mm，主轴转速2 500r/min，进给速度800mm/min。使用屏幕演示功能，加工刀具轨迹。同时，对加工进行仿真模拟检查和过切检查。电极3的粗加工余量都被去除 了，符合工艺的要求。按完成序列退出。程序计算的时间为10s，加工时间为0.3h。

　　（2）精加工一 精加工选用D12（R 6）球头铣刀，采用曲面铣削的加工方式，步距0.2mm，轮廓余量－0.25mm，切削角度45°，加工类型TYPE_3，安全高度5mm，主轴转速2 500r/min，进给速度 650mm/min。使用屏幕演示功能，加工刀具轨迹。

　　同时，对加工进行仿真模拟检查和过切检查。

　　外部被定义的加工曲面的负余量（火花间隙即摇动量）都被去除了，符合工艺的要求。按完成序列退出。程序计算的时间为20s，加工时间为0.5h。

　　（3）精加工中间沉槽 使用D4（R 0.4）涂层牛鼻铣刀，采用螺旋加工方式，切深0.25mm，步距（SIDE_STEP）2.5mm，轮廓余量－0.25mm，加工余量－0.25mm， 底部余量－0.25mm，加工方式ROUGH_ONLY，安全高度5mm，主轴转速3 500r/min，进给速度450mm/min。使用屏幕演示功能，加工刀具轨迹。同时，对加工进行仿真模拟检查和过切检查。铣刀进入中间沉槽的内部，槽 内部的加工余量都被去除了，符合工艺的要求。按完成序列退出。程序计算的时间为5s，加工时间为0.1h。

　　3. 结语

　　由于电极消耗少，放电加工速度快，机械加工性能好，重量轻，热膨胀系数小等优越性，在压铸模具中使用电火花加工已经被大家逐步认识并接受，凡是在刀具无法清角、铣不动的地方，使用电极均能完美实现其高质量加工。

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