電火花在微、小型模具加工中應用淺析（上） 微電火花加工（µ-EDM）是應用電火花加工技術制造微型和小型零件和結構件。也就是采用加工技術和機床滿足微型產品生產的需求，其次是工具電極的小型化，對比傳統的電火花加工，單放電能量可減小到小于We =100μJ。現代機床一般使用靜態脈沖發電機，它能產生低于1A的放電電流、近似正交的脈沖和0.2秒的放電時間，因此產生一個zui小放電能量大約在We =5μJ。 進一步減少放電量是受電器元件和整流率限制的。因此，使用有10Pf電容的張弛振蕩器，在放電電流100mA時，能夠產生只有40 ns脈沖持續時間的脈沖。在zui小放電量We =0.1μJ時，單次放電造成非常小的材料損失，弧坑半徑小于2.5μm，，形成一個極小的帶寬，帶寬范圍從SL=1.5到5μm。為了得到適宜的材料去除率，保證加工的經濟性，必須使用能夠產生非常高的脈沖頻率的火花發生器。因此的微放電加工發生器能產生fp達到10MHz[4]的脈沖頻率。微型電器加工的另一個重要的特點是電極的反向極性。由于傳統的長脈寬電火花加工極性的作用，通常是工具電極陽極充電去增大材料去除率，以減少電極磨損。微電火花加工時脈寬短，必然因為有熱量和構件的機械穩定性的限制，這一效應正好相反，因此在微放電加工中，工具電極通常陰極充電。 根據被加工件的幾何形狀，微放電加工采用不同加工變量。下面介紹這些加工方法的可能性和局限性。 1 微絲電子放電加工 微絲電子放電加工（電火花線切割機——中走絲線切割機床）的特點是應用直徑較小的電極導線。為了加工zui小的切割寬度或者內角，導線的直徑dW= 0.1mm到dW=0.02mm。這種方法是zui常用的直接生產微型機械裝置和微型沖壓工具的方法。為了保證足夠的熱和機械穩定性，通常導線電極使用鎢或拉伸強度在2000n/mm以上的鍍層鋼。另外，導線電極熱和機械穩定性限制了可加工構件的高度，也就是當使用直徑dW=0.03導線電極時允許的zui大工件的高度大約在5mm。 由于金屬絲電極只能在一定范圍內進行機械預拉伸，那么金屬絲的振動就很容易導致加工精度或表面質量不夠，因此，應減少裂口的公軸沖洗甚至應*避免，將高精度加工系統和超水平電火花發生器相結合，在加工精度±0.001mm和大于100比率之間完成zui小裂縫寬度0.04mm，構件寬度15um時能夠利用金屬絲電導加工方法反復加工，表面粗糙度小于Ra = 0.1um的僅可能采用精整技術，因為它只有一個相對較高的釋放能量的切口和一些減少釋放能量的連續整齊的切口。 2 顯微壓滲 用顯微電極進行顯微壓滲主要用于制備進行微注射鑄模或熱雕刻，此法可復制大量微小機械部件，所獲得的構件的尺寸不僅受腐蝕方法的限制而且受到電極的設計和制造的限制。時下，不同的顯微加工技術像EDM顯微模具，電極制造，甚至LIGA技術被用來生產成型電極，與傳統的電火花壓滲相比，尤其使用松弛發生器時，相對磨損能達到30%以上，因此，盡管在耐火材料像鎢銅或者硬質合金基礎上的高耐磨復合物都難于加工，但很適合進行顯微電火花壓滲。總之，由于尺寸小，電極沖洗不太可能，傳統的沖洗辦法不能應用在顯微沖壓模型EDM中。加之極小的裂口寬度，惡劣的沖洗條件對進給控制要求特別高。 3 顯微電導鉆孔 為了旋轉加工對稱鉆孔和通孔而使用旋轉軸銷電極是電火花加工壓滲技術的一個特例。這個所謂顯微電導鉆孔被廣泛應用在加工注射噴嘴和為微絲電火花加工開孔。由于軸銷電極zui小電極直徑小于25um，尤其可用在電極生產、電極處理和電極定位上。為確保足夠的機械穩定性和耐磨性能，使用硬質合金、鎢或者鎢銅等作主導材料。 為提高沖洗和園整度，旋轉軸的旋轉速度應在2000轉/min以上。通過CFD技術研究和大量模擬顯示，僅靠電極旋轉沖洗縫隙僅能在一定范圍改善加工的穩定性。僅僅一個疊加的進給過程中的平移振動就能有效地將裂口中碎片去除掉。利用這種技術可以加工成型系數為50的孔洞。 未完，接下篇。 |
