基于电火花铣削加工电极设计和制备工艺

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1、基于电火花铳削加工电极设计和制备工艺【摘要】电火花铳削加工中电极的设计和制备是关键技术，对加工精度及表面粗糙度有着直接影响。本文从电极材料、结构形式、尺寸确定、制作工艺等4个方面举例分析探讨了电火花铢削加工用电极的一般设计方法以及制备工艺。【关键词】电极材料；电火花铳削；制备工艺0引言电火花铢削加工是整合了电火花成型加工与机械铢削加工发展起来的一门新加工技术。电火花铳削加工主要采用高速旋转的主轴带动棒状或管状电极转动，同时控制多轴联动，进行电火花成形加工。电火花铳削加工不仅能完成轮廓、挖槽、型腔、曲面、修边、去残料等加工项目，同时改善了传统电火花加工中存在的加工速度、电极损耗和表面质

2、量之间的矛盾。电火花铳削不同于机械铳削的金属切削，是一种非接触性加工，电火花铳削加工电极与工件之间存在放电间隙，在加工过程中存在电极损耗，会对轮廓及型腔尺寸形状产生影响，因此，电极的设计和制备是电火花铳削加工的关键技术,它对加工精度及表面粗糙度有着直接影响。1电极材料电火花铳削加工中，虽然和电火花成型加工时一样，工具电极与工件不接触(通过电蚀作用对工件进行加工)，但是由于铳削放电的特性，以及不同材料电极对加工的稳定性，生产率及加工质量等产生较大影响的原因，因此，在实际使用中不能任意选择电极材料(如穿孔及型孔加工常用的电极材料铸铁)，而应根据实际需要，选择相对损耗小、加工过程稳定、生产

3、率高、易于制造加工及成本低廉的材料作为电极材料，以满足零件的电加工要求。目前，常用的电火花铳削电极材料主要有：纯铜、黄铜、石墨、铜铸合金、银鹄合金等。(1)纯铜电极特点是在加工过程中稳定性好，生产率高，导热性好，电极损耗小，不易产生电弧，材料重复利用率高，但材料韧性大，机械加工性能较差、精度较低、损耗较大，相对价格较贵。对于电火花铳削加工来说，纯铜电极易于加工成精密、微细的花纹，采用精微加工能达到Rai.25pm的表面粗糙度，因此适用于小型腔及高精度型腔的加工。(2)黄铜电极在电火花加工过程中稳定性较好、生产率高、与纯铜电极相比价格较低、机械加工性能较好，但其机械磨削性能差，由于含有

4、较多杂质，电极的损耗较大，精度不高。因此，在电火花铳削加工中黄铜电极一般用在对加工表面粗糙度较低，尺寸、形状精度要求较高及形状较复杂的小孔或型腔的粗加工中。(3)石墨电极易于机械加工，稳定性好，电加工性能好，电极损耗小，生产率高、价格较便宜(与铜大体相同),但机械强度较差，尖角处易崩裂且不易做成精密、微细的花纹，容易产生电弧烧伤现象。因此，石墨电极适用于做各种型腔的粗加工，而作为精加工材料其加工表面只能达到Ra2.5um,并且要求颗粒小、组织细密、强度高和导电性好,所以应用较少。(1)铜鹄合金和银鹄合金的熔点高、导热性与加工稳定性均很好，电极损耗小，电加工性能优越，但价格偏高且机械加

5、工比较困难。因此，它们主要用于模具中高精度的深孔、直壁孔的穿孔加工和小面积高精度的型腔加工及硬质合金类导电性能偏低的模具加工，一般只在少数的超精密电火花加工中采用，在电火花铳削加工中运用较少。2结构形式电火花铳削用电极的结构形式应根据所需加工的型孔、型腔的位置形状、尺寸大小、精度表面粗糙度要求，以及电极的加工工艺性等来确定。常用的电极结构有如下3种形式。2.1整体电极整体式电极是用一块整体材料加工而成，是电火花铳削型孔或型腔加工中最常用的电极结构形式。对于横断面积及重量较大的电极，可在电极上开孔以减轻电极重量。图1所示为型腔加工用整体电极的结构形式。由于电火花铳削加工可以通过运动轨迹

6、来改变型腔的大小、深浅，因此普通电火花穿孔加工中常采用的阶梯式整体电极在铳削加工应用较少。2.2组合电极在电火花铳削型腔加工中常遇到需要在同一凹模上加工出几个相同型孔，对于这样的凹模可以用单个电极分别加工各孔，也可以采用组合电极加工，即把多个电极组合装夹在一起。然后再进行整体铳削，一次完成凹模各型孔的电火花加工。如图2所示的组合式电极，适于一模多腔时采用，提高了加工效率，简化了型腔间的定位工序，提高了型腔的位置精度。2.3镶拼电极对于形状复杂的电极整体加工有困难时，常将其分成几块形状简单的电极，分别加工后再镶拼成整体，即镶拼式电极。如图3所示，是将E字形硅钢片冲模所用的电极分成三块，

7、分别加工完毕后再镶拼成整体，保证了电极的制造精度,得到了尖锐的凹角，而且还简化了电极的加工步骤，提高了生产效率。镶拼式电极，适用于电火花铳削加工中型腔尺寸较大、单块电极坯料尺寸不够或电极形状复杂，将其分块才易于制造的情况。总体来说，对于体积小、易变形的电极，应设计为整体式电极，同时将电极工作部分以外的截面尺寸增大以提高刚度。对于体积较大的电极，应采取组合、镶拼等方式，来保证加工质量，另外要尽可能减轻电极的重量，以减小机床的变形。3尺寸确定2.1电极横截面尺