模具加工中的數控電火花加工技術

呂雅琪

摘要：本文論述了電火花放電加工在模具加工中的應用、分類和數控電火花加工技術。

關鍵詞：電火花放電加工原理；分類；數控電火花加工

電火花放電加工在模具加工中廣泛應用。近年來出現的數控電火花加工技術正向高端發展，具有廣泛的前景。

1.電火花放電加工的原理

進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極并浸入工作介質中，或將工作介質充入放電間隙。通過自動控制系統控制工具電極向工件進給，當兩電極問的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將兩電極間工作介質擊穿，產生火花放電。

在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達10000℃以上，壓力也有急劇變化，從而使放電部位表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作介質中，迅速冷凝而形成固體的金屬微粒，被工作介質帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇后兩電極間工作介質恢復絕緣狀態。下一個脈沖電壓又將兩電極相對接近的另一點處工作介質擊穿，產生火花放電，如此循環上述過程。雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬。具有一定的生產效率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式，就能加工出各種復雜的型面。

2.電火花放電加工的分類

按照工具電極的形式及其與工件之間相對運動，可將電火花加工方式分為以下幾類：

①利用成型工具電極，相對工件作簡單進給運動的電火花成形加工；②利用軸向移動的金屬絲作工具電極，工件按所需形狀和尺寸作軌跡運動，以切割導電材料的電火花線切割加工；

③利用金屬絲或成形導電磨輪作工具電極，進行小孔磨削或成形磨削的電火花磨削；④用于加工螺紋環規、螺紋塞規、齒輪等的電火花共軛回轉加工；⑤小孔加工、刻印、表面合金化、表面強化等其他種類的加工。

電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件；加工時無切削力；不產生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材料硬便直接使用電能加工，便于實現自動化；加工后表面產生變質層，在某些應用中須進一步去除；工作介質的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。

電火花加工的主要用于加工具有復雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材料，如硬質合金和淬火鋼等；加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環規等工具和量具。

電火花加工的主要用于加工具有復雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材料，如硬質合金和淬火鋼等；加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環規等工具和量具。

作為特種加工的電火花加工技術，自20世紀40年代出現以來，隨著計算機信息技術、材料科學及各種高新技術的發展，電火花加工技術也在不斷深入發展、不斷成熟，成為在難以切削材料的加工、復雜型腔加工中不可或缺的加工技術。雖然模具高速加工技術的迅猛發展使電加工面臨著嚴峻的挑戰，并使放電加工的部分工序已被高速加工中心代替，但電火花加工仍舊有廣闊的前景。如在模具的復雜、精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角、冒孔、深度切削等加工領域仍被廣泛應用。同時這項技術一直被改進和提升，使放電加工技術在模具加工業中經久不衰。先進制造技術的快速發展和制造業市場競爭的加劇對數控電火花加工技術提出、了更高要求，同時，也為其提供了新的發展動力。

3.數控電火花加工技術

數控電火花加工技術正不斷向精密化、自動化、智能化、高效化等方向發展。

3.1精密化

電火花加工的精密核心主要體現在對尺寸精度、仿形精度、表面質量的要求。目前數控電火花機床加工的精度已有全面提高，通過采用一系列先進加工技術和工藝方法，可達到鏡面加工效果。

3.2智能化

智能控制技術的出現把數控電火花加工推向了新的發展高度。新型數控電火花機床采用了智能控制技術。專家系統是數控電火花機床智能化的重要體現，它的智能性體現在精確的檢測技術和模糊控制技術兩方面。目前智能化技術不斷地升級，使得智能控制技術的應用范圍更加的廣泛。隨著市場對電加工要求的提升，智能化技術將獲得更為廣闊的發展空間。

3.3自動化

目前最先進的數控電火花機床在配有電極庫和標準電極夾具的情況下，只要在加工之前將電極裝入刀庫，編制好加工程序，整個電火花加工過程便能自動運轉，幾乎無需人工操作。機床的自動化運轉降低了操作人員的勞動強度、提高生產效率。自動操作過程不需人工干預，可以提高加工精度、效率。發展和提高機床的自動化程度是數控電火花機床行業的發展趨勢之一。

3.4高效化

現代加工的要求為數控電火花加工技術提供了最佳的加工模式，即要求在保證加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手機外殼、家電制品、電器用品、電子儀表等領域，都要求在加工時大幅縮短放電時間，同時又要降低粗糙度，使放電后不必再進行手工拋光處理。

未來數控電火花加工技術的發展空間是十分廣闊的。由于電火花加工過程本身的復雜性，迄今對電火花加工的機理尚未完全弄清楚，大多研究成果是建立在大量系統的工藝實驗基礎上完成的，所以，對電火花加工機理的深入研究，并以此直接指導和應用于實踐加工，是數控電火花加工技術發展的根本。

總之，數控電火花加工技術以提高加工質量、提高加工效率、擴大加工范圍、降低加工成本等為目標在模具工業中不斷發展。

參考文獻：

[1]朱培元.電火花加工技術的應用[J].現代零部件.2009（03）

[2]王克錫.電火花加工的最新發展（下）[J].金屬加工（冷加工）.2008（10）.