CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性

Home / CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性 - 2018年1月26日 , by cncgz

在模具加工中,用于模具加工的方法有很多,如铣床加工、磨床加工、加工中心加工、线切割加工、车床加工还有就是火花机的放电加工等加工方法。电极是火花机放电成型加工用的工具,火花机放电加工主要用于模具的型腔与型芯加工,也就是模具的核心关键部位。

对模具的型腔与型芯来说,它的表面形状必须与产品本身形状完全一样,这也是模具加工的基本要求,在模具型腔加工中我们最为常用的加工方法就是三轴立铣机床、加工中心和雕刻加工,还有线切割。三轴立铣机床、加工中心还有雕刻加工这三种加工方法都是通过刀具进行受力加工的,因为力的作用,考虑刀具强度问题刀具直径和刃长比例的限制,实际加工中要加工比较深,刀的直径就必然要比较大,要加工的比较小的地方,刀具就不可能太长,而实际的产品造型中这种情形非常常见,如加工一些内尖角,又窄又深的小区域。线切割虽然可以解决尖角问题,但它只能加工通孔的部位,如果是盲孔它就无能为力了。在这种状况下,火花机放电加工就能解决这些问题。

当模具材料的硬度很高,甚至与刀具的硬度很接近时,如果直接用刀具去加工,将造成刀具的快速磨损,同时表面质量很难达到要求。用电极对模具加工属于放电加工,在放电加工中,被加工材料的硬度对放电加工没有影响。而且用于加工电极的材料材质相对比较软,延展性比较好,在实际加工中,切削性能比直接加工钢材要容易很多。用电极对模具进行火花机放电加工从一定程度上能更好的保证加工尺寸和产品形状并且能实现达到一些特殊的表面加工要求。

Ø常见电极材料特性及其选用

电极材料应满足以下主要特点:有优良的导电性能、损耗小、成形快、加工稳定性好、

机械加工工艺性好、价格适宜和来源广等。

常用的电极材料有:铸铁、钢、石墨、黄铜、紫铜、铜钨合金和铜银合金等。

紫铜:来源广泛,具有良好的导电性,在较困难的条件下也能稳定加工,不容易产生电弧,加工损耗小;可获得较高的精度,采用精细加工能达到优于Ra1.25μm的表面粗糙度。加工过程可保持尖锐的棱角、细致的形状。不足之处:机械加工性能不如石墨,磨削困难;机械强度低,不利于加工中的装夹、校正和维持较长时长的稳定加工;比重大,即增加了加工进给系统的负担,提高了对系统的要求,也不利于电极的安装、校正。石墨:电导电性好,电阻率低,为铜的1/3~1/5,放电速度快,为铜的3~5倍,能承受住较大电流,粗加工时几乎可达到无损耗放电;重量轻,同体积下石墨重量为铜的1/5,对于大型电极可以极大减少重量,降低机床负荷和人工调装难度;耐高温,升华温度为4200℃,高温条件下电极不软化,避免薄壁工件的变形问题;石墨在高温下强度反而增强,能有效地降低放电损耗,保证加工质量,电极变形小,热膨胀系数小,提高了放电尺寸精度。

铜钨和银钨合金:铜钨电极因其有铜的高热导率、低损耗率、低热膨胀性和钨的高熔点,广泛应用于模具钢和碳化钨工件以及精密加工。铜钨和银钨合金的被切削性相当,加工稳定性好,电极损耗小,但价格贵,大约分别是铜的40倍、100倍。

黄铜:电极损耗大,加工速度也比紫铜慢,但放电时短路少,加工稳定。目前在火花机成形加工

中一般不使用黄铜电极,但低速走丝线切割加工中仍使用。

钢:作为电极材料,机械加工性好,但加工稳定性较差,在钢冲模等加工中,加工速度为紫铜的1/3~1/2,电极损耗比为15%~20%,不能实现低损耗。工厂中主要电极材料:以红铜、石墨为主,有时会有铜打铜及放镜面的现象,会用到洛铜及铜钨和银钨合金。

Ø电火花放电成型加工的概念和原理

CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性

CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性

R 电极 、电源

C工件

什么是电火花放电成型加工?

CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性

电火花放电成型加工:又称电加工﹐简称EDM。是一种利用电热能量进行加工的方法。在绝缘的工作液(火花油)中﹐工件和电极之间产生脉冲性的火花放电﹐靠放电时局部产生的高温﹐使工件表面的金属熔化﹐气化﹐抛离工件表面的一种加工方法。

电火花成型加工的基本原理

电火花成型加工基于电火花腐蚀原理,是在工具电极与工件电极相互靠近时,极间形成脉冲性火花

放电,在电火花通道中产生瞬时高温,使金属局部熔化,甚至气化,从而将金属蚀除下来。

充电——介质电离——放电—–放电结束—–介质绝缘恢复

循环重复以上过程

SL表示侧面间隙;SF表示表面间隙

Ø电极结构及各部分作用

一个完整的电极应具备以下几部分结构:产品形状部分、打表分中位、火花位和避空直身位四部分组成。

产品形状部分:即成型部分。是电极的核心组成部分,缺了它或者这部分损坏,这个铜公就没有意义了,电极在火花机上对模具进行放电加工,模具型腔(产品表面形状)就是由这个部分来加工的。

火花位:也叫火花间隙或放电间隙。上图中电极和工件之间没有填充带状的区域就是火花位的具体所在,两个携带有不同电荷的物体只有在相互距离很小但并没有接触的时候才会放电,当距离很大或者是完全接触都不会有放电现象产生,所以在实际加工过程中,电极和模具实际是没有接触的,也就是说电极的表面和模具的表面是相差一个火花位距离的等距面。

直身位:也叫EDM冲水位。它的侧面是直的,它在放电加工中起的作用就是保证型腔在加工到需要的深度时打表分中位不至于碰到模具表面。也就是起避空作用的。避免电极基座打到工件﹐造成过切。并且保证火花油冲水高度,便于排屑和冲走蚀除产物。

打表、分中位:也叫基准台或电极基座。有的地方工厂叫“师傅位”其作用是把电极放平整,并找到电极的中心,定位放电位置。在模具加工时,模胚的形状是一个长方体,通过校表、分中就可以把工件放平整,找到工件的中心,这样才能把我们想要加工的部分准确的加工到模具上,同理电极有了以上三方面因素还不够,还必须有能够把铜公放正,定位的结构部件,这就是打表、分中位。

在实际的电极加工中还包括一个夹持部分:用于电极的夹持位置,其作用主要用于夹稳电极,保证加工时便于装夹。

• 后模包R夹口铜公一般比前模铜公-0.02~0.03,避免夹口外露

• 小孔单边锣大0.03mm

Ø工厂电极火花位大小设置规范参考

Ø电极加工编程前相关信息的获取

Ø电极加工编程前相关信息的获取

Ø电极加工编程前相关信息的获取

Ø电极编程之铜公加工步骤

一、分析模型:尺寸分析、拔模分析、最小圆角半径分析、模型

缺陷分析(检查几何体)

二、根据电极的总加工深度,确定选用加工机床是高速机加工还

是普通机加工。

三、WCS坐标移到铜公顶部,导入加工模板,设定毛坯和安全高度

四、编制程序。如模型复杂思路不清,先做开粗、光基准、光曲

面、清角,后补二次开粗和中光

五、整理检查刀路、调整加工顺序

六、后处理、出程序单、 出线割图等相关图纸

Ø电极编程之铜公火花位的加工方法

【方法一】直接参数设置负余量方式

此方法为XY方向采用带R角的刀具编写刀路,实际加工使用平底刀。Z轴使用刀具→输出→Z偏置,设定负余量。带R角的刀具可以直接在参数中设置负余量!球刀,圆鼻刀通过侧面和底部同时设置负余量控制火花位数值。

【方法二】模型偏置方式

此方法适用于比较简单的铜公,将基准台上面的产品成型部分通过偏置命令获得实体模型(编置面点选;偏置区域框选),所有刀路将0对0加工。不易出错,但复杂图形偏置不出来。

【方法三】骗刀+负余量方式(工厂最常见)

此方法为XY方向采用平底刀在创建刀具时直径缩小火花位值(即通常所说的在刀具上放火花位),Z轴底部火花位通过刀具输出设置中的Z偏置或变换刀轨的方法控制。球刀,圆鼻刀通过侧面和底部同时设置负余量控制火花位数值。

Ø电极编程之铜公刀路编写基本流程开粗刀进行刹顶,去除顶面多余的料同时使顶面平整(注意预留铜公顶面余量)→大刀具开粗产品成型部分(侧面余量,底部留0.1~0.15/S)→大刀具开粗基准台部分(侧面留0.15~0.2/S,底部可不留余量)→小刀具残料清角→大刀具精光基准台平面(绝对对0加工)→大刀具精光基准台侧面(一般对0加工,有时须

放火花位)→大刀具精光成型部分平面(侧面用余量避开,底部放花位加工)→精光胶位面(火花位)注意合理地选用刀具,尽量减少刀具的使用数量。

电极胶位面特征:

CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性

CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性

CNC加工电极在模具加工中的作用及重要性

1).平面

2).曲面

3).竖直面(90度)

4).非竖直面(斜度面)

Ø电极编程之铜公加工编程整体思路

开粗:一般铜公开粗保证余量在0.12~0.2MM左右,骨位铜公可按高度的不同留余量:0~8mm高开粗后保证骨厚2~2.5mm左右,8~15mm高开粗后保证骨厚2.5~3mm左右,15~25mm高开粗后保证骨厚3~3.5mm左右,25~35mm高开粗后保证骨厚3.5~4mm左右, 35mm高以上应考虑分段开粗(先开粗到一定深度并光出一截,再开粗余下部分,接着光刀时需重复切削一段。

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