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非电参数对电火花成形加工速度的影响

发布时间:2016.11.07   来源:  浏览次数:  文字:【】【】【

火花机加工电流密度(J=I/S)与电流成正比,与面积成反比。一般情况下,如果加工面积不变,电流越大,电流密度越高,加工速度会越快。但电流太大,超过合理密度,或当电流不变,加工面积小到一定的情况下,由于电流密度过高,不仅电极损耗迅速增加,电加工速度也会逞下降趋势。原因主要是,排屑不利,电极产生热疲劳,间隙消游离不完全。反之,当面积很大,而加工电流很小时,电流密度太小,爆炸力不够,也会照成排屑困难,加工速度同样下降,且由于加工时间过长,电极热疲劳,以致老化,影响仿形精度和表面质量。所以,操作者必须估算加工面积,并与之对应,选择好合适的脉宽和合适的电流,只有这样,才能保证较高的加工速度。

【排屑条件的影响】

加工过程中不断产生气体、金属屑末和碳黑等,如不及时排除,加工很难稳定进行。加工稳定性不好,会使脉冲利用率降低,加工速度降低。为了促进排屑,一般都采用冲油(或抽油)和电极抬起的办法。

①利用冲、抽油加大排屑

粗加工能量大,排屑条件好,型腔不很深,只打排气孔。但深型腔或小面积加工时,必须强迫排屑,即采取冲、抽油措施。合理的冲、抽油压力,可以获得较高的加工速度。但当冲、抽油压力达到某一临界压力,再加大时,反而造成加工不稳定,加工速度也会降低。因为过大的冲、抽油压力,干扰了放电间隙的液体流动过程,干扰了火花通道正常的放电物理状态,因而降低了加工速度。

②自适应抬刀与排屑:当检测到间隙状况不好时,自动抬刀排屑,状况改善后,又转回加工状态。

【工具电极材料对加工速度的影响】

工件材料相同,不同电极材料,加工速度不同;电极材料相同,不同工件材料,加工速度也不同。

电极材料的选择

从加工性(电极制作),导电性(放电性),热传导性(消耗特性),成本来考虑,电极材料通常选择铜材料。如在大型电极的情况下,选择比重低,电流加工特性大的石墨材比较多。一般,作为电极使用的铜材料,有无氧铜,电气铜,快削铜,还有铜钨合金等等。特别是铜钨合金由于其耐热性,消耗少的特点,常常被用到超硬合金或微小拐角的加工领域中去。但是由于导电率低下导致加工速度不高,并且,由于其本身是颗粒状粉末冶金材料,对表面粗糙度有影响。

在美国和欧洲,石墨电极被广泛地使用。但是,在精密加工多的日本使用得并不多。这主要是由于石墨电极需要专门的电极加工机,而且石墨电极消耗大,表面粗糙度不能得到保证。

比较理想的电极对是:GrStCuWAgWSt;其余:CuALGr-ALCu-ZnGr-ZnCuCuCu-硬质合金等;

【石墨】

黑炭粉中混入柏油、沥青等压缩烧结后的材料,机械加工性能较好,比重只有铜的1/5左右。另外,在粗加工领域其速度与低损耗等放电加工特性较好,所以适于大工件加工。但是一般的石墨材料,若要达到1%以下的低损耗,其最佳粗糙度也比铜电极差,一般为1012μmRmax。另外,有损耗条件下最好的粗糙度为23μmRmax,但在粉末混入放电时可得到12μmRmax的粗糙度。另外,对边长100mm以上的电极,其放电加工性能、电极制作时间等均较铜电极有利。石墨的材料种类很多,等级分为普通、精密、超精密,因此,有必要根据电极消耗、加工速度等不同的加工目的,区别使用。

【铜(Cu)与钨(W)的粉末烧结成的电极材料】

从低损耗到有损耗的全领域加工都可使用。与铜相比,由于其刚性好、机械加工性能佳,所以适合于小工件和微细加工使用。另外对于超硬合金等无法进行1%以下低损耗加工的工件,主要用铜钨合金。但是材料成本是铜的3040倍,所以使用的比例有限。

【纯铜】

纯度为99.9%以上,具有低损耗特性,可适用于6μmRmax1%以下的低损耗加工。另外,可适用于粗糙度在1μmRmax以下的镜面精密加工。但是,其机械加工性能差,而且刚度低,不适合用于细小薄形电极。尽管如此,纯铜还是最多地作为电极材料来使用。作为纯铜的韧铜(C1100)、无氧铜(C1020)等,其放电性能没有太大差异。

【铜钨合金】

(Cu)与钨(W)的粉末烧结成的电极材料,从低损耗到有损耗的加工都可使用。与铜相比,由于其刚性好、机械加工性能佳,所以适合于小工件和微细加工使用。另外对于超硬合金等无法进行1%以下低损耗加工的工件,主要用铜钨合金。但是材料成本是铜的3040倍,所以使用的比例有限。

【银钨合金】

(Ag)与钨(W)的的粉末烧结成的电极材料,具有铜钨合金类似的电加工特性,银钨合金的加工速度、损耗率更佳,但其成本比铜合金高23倍,使用比例很低。由于其刚性、机械加工性能都好,在微细加工中不断被使用,另外作为电极成形用的一次电极,其损耗特性较好,有时会重视使用。

【铍青铜】

由于铍青铜散热性好,被广泛应用在注射模远离浇道的拐角、边缘、瓶径处,以解决模具形腔不同部位收缩率不一致,带来的塌陷、发白等问题。铍青铜的电火花加工,类似于铜加工钢。速度慢一些。光洁度稍差一些。动机随着脉冲宽度的增加,电极损耗会降低。

 
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