引言
电火花加工是模具制造中不可或缺的加工方式。常用来加工高硬度、形状复杂等机械切削加工无法或较难加工的零件。薄壁是电极中的常见典型结构,也是加工难点。结合加工实例,本文将探讨如何加工出曲面薄壁电极,并保证较好的加工质量。
1 电极结构分析
曲面薄壁电极多广泛用于注塑模具的制造中,本文设计并加工制造一个曲面薄壁石墨电 极,用来进一步加工散热风扇的塑胶模具型腔。此电极是由具有一定高度、均匀排列的薄片组 成,顶部和侧面均为复杂曲面形状。如图1所示。
此电极总体尺寸为 360 mm×360 mm×
118mm。其中曲面薄片高度58 mm,是直接加工部分,放电腐蚀加工出模具型腔中对应深度为52 mm 的 曲 面 深 窄 槽;底部矩形部分高 60mm,有一倒角C40mm 是为了便于在实际装夹等操作过程中识别方向,是校正和装夹部分。其形状特点如下:
(1)电极高度较高,最高点距底座平面为58mm;
(2)电极薄片厚度为 2 mm 较小,顶面有R0.5mm 圆角;
(3)曲面薄片呈环形均匀分布,相邻薄片之间最小间距为11.8 mm,故加工薄片外形的刀具直径最大可选10mm。
2 电极材料选择
电极的材料有多种,加工中最常用的是紫铜和石墨。此电极为粗工件,属较大型电极,与铜相比,石墨具有质量轻、成本低、加工速度快、机械加工性能好、热稳定性高、粗加工损耗小、品种可选性多等优点[1],故此项目选石墨作为电极材料最合适。由于本项目中石墨电极加工对象是塑料模具,与压铸、锻造模具相比,其表面、精度要求较高,故选用日本进口ISEM-8 石
墨,其平均粒度为8μm,肖氏硬度62 HS,抗折强度51 MPa,电阻率12.5 Ω•m,属于大规格各向同性石墨材料,加工速度快,适用于大型塑胶模的粗、精加工。
石墨材料在切削加工过程中具有独特的性质[2]:加工过程中容易发生边角崩碎;已加工表面质量和尺寸精度难以保证。这些问题直接影响薄壁石墨电极铣削的质量和效率,所以在铣削过程中,必须采取必要的技术措施加以解决。
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石墨电极有着诸多优越性,工业发达国家铜电极和石墨电极的应用比约为3∶7,国内模具界对石墨电极的认识不足,应用比约为 7∶3。本文从产品加工实例出发,探讨了石墨电极的选材、曲面薄壁结构的数控编程加工方法和加工经验,为曲面薄壁类石墨电极的加工提供了可行的优化参考方案,有助于提高复杂石墨电极的加工质量和效率。
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