提高模具EDM加工速度
EDM工藝的發(fā)展與其在精度、自動化及微型模具加工技術(shù)方面的進步為國內(nèi)的模具加工行業(yè)作出了巨大貢獻鱼虽。
單靠提高速度并非好的解決辦法
提高驅(qū)動速度是提高模具EDM加工速度的一種解決方案碳携。使用這種方法,提升運動的非生產(chǎn)時間減少了版叁;盡管如此劳诽,速度上的優(yōu)勢卻受到小電極和深型腔的限制。另外敲侧,當高于某一速度時電極磨損是可觀的定歧,而且很高的軸向速度會引起機械裝置的極大損傷,這使得機床更貴并且縮短其使用壽命僻匿。因此嚼锄,相信僅通過快速提升運動來獲得加工速度的全面提高是錯誤的。軸向快速運動對于加工過程的貢獻僅僅是對包括發(fā)生器蔽豺、過程控制区丑、放電間隙寬度調(diào)節(jié)和機械裝置等環(huán)節(jié)共同作用的一個補充。模具EDM加工要求沖刷智能化修陡。
潛力在于沖洗
你可以想象到EDM工藝要在放電間隙里的被EDM加工的材料和排出的材料之間進行平衡沧侥。如果這種平衡不存在,結(jié)果要么你在不必要地沖洗加工區(qū)域(包括浪費時間和工藝額外的不穩(wěn)定性)魄鸦,要么你對相同的顆粒進行數(shù)次EDM宴杀,使其不能有效地從間隙中去除癣朗。
在材料從放電間隙中排出之前,你必須把它從工件上分離旺罢。你如何才能獲得更高的去除率旷余?在所有優(yōu)化問題的情況里,最大的潛力在于效率最低的地方扁达。工件作為陰極的單極放電的效率理論上約為25%正卧。另外,有些因素會使得效率更低(例如:過程控制問題缨拇,不理想的沖刷工況茅早,放電間隙寬度過小)类紧,所以實際上你必須考慮到效率會低于10%肘论。
去除率和表面質(zhì)量決定了所需時間
在EDM應(yīng)用里,目標總是一方面要優(yōu)化加工的去除率指標抵思,而另一方面要獲得被加工工件的表面質(zhì)量悉砌。當加工時,工件容易表現(xiàn)出確定的最終表面粗糙度和確定的形位精度焙句。另外叹惕,要求兩個條件:(1)工件表面的熱影響區(qū)域盡可能小,(2)電極磨損盡可能小陡敞。這些邊界條件決定了工件生產(chǎn)的加工時間和成本随巴。在實際應(yīng)用中,因為從粗加工開始到精加工結(jié)束掖沸,所以使用連續(xù)的工藝參數(shù)殖咨,脈沖能量逐漸減少直到獲得所需的工藝效果。再次應(yīng)用的自然規(guī)律:你能迅速得到中等的質(zhì)量烛亦,但只有更慢才能獲得高質(zhì)量诈泼。
物理處理是一種解決方案
接近理想狀態(tài)意味著特性曲線向箭頭方向移動。那意味著EDM更快煤禽,而放電間隙寬度铐达、表面粗糙度和磨損量保持不變。直到現(xiàn)在檬果,如果EDM脈沖的放電能量增加瓮孙,你也為表面粗糙度變差和放電間隙寬度變大并導致粗加工的速度提高卻因精加工時間更長而喪失優(yōu)勢感到遺憾。如果你回歸到EDM理論的基本點选脊,你將找到解決方案——物理處理導致火花和金屬去除的形成杭抠。
在放電過程中,你能辨認出三個連續(xù)的主要物理階段:(1)建立階段(2)放電階段(3)衰退階段。放電通道在第一階段建立偏灿。電流穿過工作介質(zhì)后幾乎全部作用于放電通道的表面區(qū)域丹诀,并且陽極受到電子轟擊而部分蒸發(fā)。電極磨損主要發(fā)生在這里翁垂。不管是否對材料去除作出很大貢獻铆遭,每個脈沖都引起微觀磨損。在放電階段减磷,供應(yīng)的電能主要引起工件上的材料熔化或蒸發(fā)哮霹。當電源供應(yīng)關(guān)閉后開始進入衰退階段。等離子體通道衰退并部分蒸發(fā)针如,部分液體材料被噴出仓判。
何時中斷脈沖
在放電過程中犯党,工件上形成凹坑艇泡。有關(guān)放電的基礎(chǔ)研究已經(jīng)表明:從某一時間開始,工件上凹坑的生長停滯示董。這是因為供應(yīng)的能量和耗散的能量之間形成了平衡广狂,耗散的能量也就是用于維持等離子體的能量和散發(fā)到工件和電介質(zhì)上的熱量。凹坑生長的這種漸近線可通過火花電壓和電流得到實時記錄艾烫。
可是镀翁,為什么凹坑生長的漸近線如此重要?因為這是中斷脈沖的正確時刻拄讨。如果凹坑的目標半徑和所需的表面粗糙度已經(jīng)獲得卸悼,讓脈沖持續(xù)更長時間是不必要的。你可立刻開始下一個脈沖椭员。脈沖到達這個狀態(tài)所需的時間也不是常數(shù)车海,因為放電達到某一火花基礎(chǔ)直徑的速度取決于放電間隙里的微觀形勢和火花放電區(qū)域里的局部形狀。有了這種單獨測量的第一手數(shù)據(jù)隘击,你將能優(yōu)化單位時間的放電次數(shù)并提高去除率侍芝。
何時加大電流
如果你現(xiàn)在觀察電荷的衰退階段,你將看到電蝕產(chǎn)物是由等離子體通道衰退引起的埋同。由關(guān)閉電源觸發(fā)的壓力突然下降導致了超熱材料的蒸發(fā)和噴出州叠。等離子體通道具有非常高的溫度和壓力。其衰退的梯度影響材料的去除凶赁。能量消失得越突然咧栗,凹坑材料將噴出得越好。為了提高這種效果虱肄,使用一種特別的竅門:在脈沖中斷之前楼熄,短暫地加大電流。其實加大脈沖電流的想法并不新鮮,創(chuàng)新之處在于要及時定義當這種電流加大要發(fā)生的時間點可岂。加大脈沖電流對表面粗糙度律馏、磨損或放電間隙寬度不存在因果關(guān)系,但是確實提高去除率僵息。另外腥浪,隨著每個脈沖的去除率加大,對于加工你需要更少的脈沖咕咸,而且磨損也因此減少伸四。
零件上的去除率加倍
這種新的加工策略(漸近線檢測、電流加大和脈沖中斷)是一種用于其新型EDM模具加工系統(tǒng)的專利應(yīng)用的主題倡剥。結(jié)果與理論值相一致淡班,特別是當良好的沖洗有保證時(例如,預(yù)加工的工件)檀萝。對于這些加工任務(wù)杀佑,去除率已經(jīng)加倍。
發(fā)生器帶來性能的顯著提高
改進的發(fā)生器對生產(chǎn)率提高的貢獻約為30%朋凰;可是卤连,對于如今日益增加的通過高速加工協(xié)同完成的預(yù)銑模具可高達100%。這里認為所有的粗加工和精加工都使用銅電極和石墨電極情组。具有良好的沖洗條件和預(yù)銑的工件時優(yōu)勢特別大燥筷。這些有說服力的結(jié)果解釋了要提高模具EDM加工的速度和生產(chǎn)率是可行的,而且改進這種技術(shù)的潛力仍然是可觀的院崇。
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