模具加工中的数控电火花加工技术

吕雅琪

摘要：本文论述了电火花放电加工在模具加工中的应用、分类和数控电火花加工技术。

关键词：电火花放电加工原理；分类；数控电火花加工

电火花放电加工在模具加工中广泛应用。近年来出现的数控电火花加工技术正向高端发展，具有广泛的前景。

1.电火花放电加工的原理

进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极并浸入工作介质中，或将工作介质充入放电间隙。通过自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极问的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将两电极间工作介质击穿，产生火花放电。

在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达10000℃以上，压力也有急剧变化，从而使放电部位表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作介质中，迅速冷凝而形成固体的金属微粒，被工作介质带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇后两电极间工作介质恢复绝缘状态。下一个脉冲电压又将两电极相对接近的另一点处工作介质击穿，产生火花放电，如此循环上述过程。虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属。具有一定的生产效率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

2.电火花放电加工的分类

按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动，可将电火花加工方式分为以下几类：

①利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；②利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工；

③利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；④用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；⑤小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。

电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬便直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；工作介质的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。

电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。

电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。

作为特种加工的电火花加工技术，自20世纪40年代出现以来，随着计算机信息技术、材料科学及各种高新技术的发展，电火花加工技术也在不断深入发展、不断成熟，成为在难以切削材料的加工、复杂型腔加工中不可或缺的加工技术。虽然模具高速加工技术的迅猛发展使电加工面临着严峻的挑战，并使放电加工的部分工序已被高速加工中心代替，但电火花加工仍旧有广阔的前景。如在模具的复杂、精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角、冒孔、深度切削等加工领域仍被广泛应用。同时这项技术一直被改进和提升，使放电加工技术在模具加工业中经久不衰。先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争的加剧对数控电火花加工技术提出、了更高要求，同时，也为其提供了新的发展动力。

3.数控电火花加工技术

数控电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。

3.1精密化

电火花加工的精密核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。目前数控电火花机床加工的精度已有全面提高，通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果。

3.2智能化

智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。新型数控电火花机床采用了智能控制技术。专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。

3.3自动化

目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工之前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能自动运转，几乎无需人工操作。机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。发展和提高机床的自动化程度是数控电火花机床行业的发展趋势之一。

3.4高效化

现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求在加工时大幅缩短放电时间，同时又要降低粗糙度，使放电后不必再进行手工抛光处理。

未来数控电火花加工技术的发展空间是十分广阔的。由于电火花加工过程本身的复杂性，迄今对电火花加工的机理尚未完全弄清楚，大多研究成果是建立在大量系统的工艺实验基础上完成的，所以，对电火花加工机理的深入研究，并以此直接指导和应用于实践加工，是数控电火花加工技术发展的根本。

总之，数控电火花加工技术以提高加工质量、提高加工效率、扩大加工范圍、降低加工成本等为目标在模具工业中不断发展。

参考文献：

[1]朱培元.电火花加工技术的应用[J].现代零部件.2009（03）

[2]王克锡.电火花加工的最新发展（下）[J].金属加工（冷加工）.2008（10）.