图4-14偏离中心线的交叉孔引起钻头偏移 钻杆 钻头 Head of d 图4-15小钻头穿过大孔失去导向 nterferes witm chip box 发生干涉处 不良孔位 合理孔位 Good a)引起干涉的不良孔位b)合理的孔位 图4-16深孔的入口不应妨碍标准钻套的应用 42电火花加工 工艺原理 电介质流体 电介质流体 进给控制 DC电源 电火花 图4-17放电加工的基本原理 电火花加工是一种复制成形工艺,在绝缘溶液中通过短暂的、连续的放电而去除材料。碳 氢化合物是标准的绝缘体,也可以使用含有可溶有机酸成分的水作为介质。工具电极一般加工 成模具的形状,以复制模具轮廓,如图4-17所示 在连续的放电冲击下,工件和电极上的材料被加热到熔化或气化温度并在电子或机械力的 作用下爆裂开。通过对工艺参数的合理选择,可使工件上的材料去除量远远多于电极上的材料 去除量,工具损耗量甚至仅占工件损耗量的0.1%以下
图 4-14 偏离中心线的交叉孔引起钻头偏移 图 4-15 小钻头穿过大孔失去导向 a) 引起干涉的不良孔位 b)合理的孔位 图 4-16 深孔的入口不应妨碍标准钻套的应用 4.2 电火花加工 图 4-17 放电加工的基本原理 电火花加工是一种复制成形工艺，在绝缘溶液中通过短暂的、连续的放电而去除材料。碳 氢化合物是标准的绝缘体，也可以使用含有可溶有机酸成分的水作为介质。工具电极一般加工 成模具的形状，以复制模具轮廓，如图 4-17 所示。 在连续的放电冲击下，工件和电极上的材料被加热到熔化或气化温度并在电子或机械力的 作用下爆裂开。通过对工艺参数的合理选择，可使工件上的材料去除量远远多于电极上的材料 去除量，工具损耗量甚至仅占工件损耗量的 0.1%以下。 钻杆 钻头 发生干涉处 不良孔位 合理孔位
放电两极都有凹坑产生,其尺寸与放电的能量有关。于是,高放电能量的粗加工和精加工 之间应有区别。放电凹坑使模具表面形成特定结构、特定粗糙度,并且呈现席形表面。碎屑从 放电间隙中冲走并沉积到容器底部。可将放电动作设计成相对运动,只需要将工具电极和夹具 起抬高很短一段距离便可,提升运动导致间隙里的绝缘体改变。对于平面型腔而言,这种冲 洗设计确实足够了。但对于复杂的轮廓,还需要对工件和工具电极加双重压力或吸力冲刷。 在简单的垂直熔蚀中,熔蚀的形状由电极的形状和尺寸所决定。清角加工不易,但行星放 电加工的引入使其熔蚀技术得到扩展。行星放电加工是一种在工件和电极之间有相对运动的加 工技术,这种相对运动是垂直、偏心和盘旋三种运动的组合,行星放电加工也被称为三维或多 维空间技术。如图4-18所示行星放电加工的基本原理。 偏心运动 受限于Z轴功能 自动 R运动方向 Z轴 Z轴 Z轴 侧轴与Z轴相关侧轴与Z轴无关 旋转速率 可调 与工艺相关 与工艺相关 与R运动组合 ◎6 图4-18行星熔蚀的基本运动 行星放电加工可以在一个型腔中形成多个侧凹。另外一个优点是可通过电极尺寸补偿,用 个电极便可加工整个模具。 般电极采用车、铣或研磨方式制作,具体方式取决于电极的形状、精度和材料。高速切 削可以用于石墨或铜电极的制作。 由于注塑模具要求较高的表面质量以及电极的磨损较严重,通常需要用几个电极进行型腔 的粗加工和精加工,尤其是垂直熔蚀。微熔蚀的复制精度是lμm或更小,粗糙度为0.lpm。这 样的模具通常只需要进行最后的抛光工序。但是,这在某些情况下是不够的,例如成型光学零 件或表面必须具有特定纹理的型腔 在电火化熔蚀中,表面结构不可避免地因为高热而改变。高火花温度熔化钢的表面。同时 将绝缘溶液的高分子碳氢化合物分解、释放出碳扩散入钢的表面并和碳化物元素形成很硬的层, 该层的厚度取决于电火花的能量。在工件熔化的区域可检测到电极材料,在硬化的顶层和基础 结构之间有一层转变层。结构上的变化导致工件外层有很高的残余应力,从而产生爆裂并会妨 碍必要的后续加工,例如光化学蚀刻。 然而,EDM工艺在模具制造业中的地位牢不可破,很多模具的制造都离不开它,EDM的 关键优点是可加工任何硬度的材料,而且能制造复杂,纤细的轮廓
放电两极都有凹坑产生，其尺寸与放电的能量有关。于是，高放电能量的粗加工和精加工 之间应有区别。放电凹坑使模具表面形成特定结构、特定粗糙度，并且呈现席形表面。碎屑从 放电间隙中冲走并沉积到容器底部。可将放电动作设计成相对运动，只需要将工具电极和夹具 一起抬高很短一段距离便可，提升运动导致间隙里的绝缘体改变。对于平面型腔而言，这种冲 洗设计确实足够了。但对于复杂的轮廓，还需要对工件和工具电极加双重压力或吸力冲刷。 在简单的垂直熔蚀中，熔蚀的形状由电极的形状和尺寸所决定。清角加工不易，但行星放 电加工的引入使其熔蚀技术得到扩展。行星放电加工是一种在工件和电极之间有相对运动的加 工技术，这种相对运动是垂直、偏心和盘旋三种运动的组合，行星放电加工也被称为三维或多 维空间技术。如图 4-18 所示行星放电加工的基本原理。 偏心运动 手动 受限于 Z 轴功能 自动 R 运动方向 Z 轴 Z 轴 侧轴与 Z 轴相关 Z 轴 侧轴与 Z 轴无关 旋转速率 可调 与工艺相关 与工艺相关 与 R 运动组合 图 4-18 行星熔蚀的基本运动 行星放电加工可以在一个型腔中形成多个侧凹。另外一个优点是可通过电极尺寸补偿，用 一个电极便可加工整个模具。 一般电极采用车、铣或研磨方式制作，具体方式取决于电极的形状、精度和材料。高速切 削可以用于石墨或铜电极的制作。 由于注塑模具要求较高的表面质量以及电极的磨损较严重，通常需要用几个电极进行型腔 的粗加工和精加工，尤其是垂直熔蚀。微熔蚀的复制精度是1μm或更小，粗糙度为0.1μm 。这 样的模具通常只需要进行最后的抛光工序。但是，这在某些情况下是不够的，例如成型光学零 件或表面必须具有特定纹理的型腔。 在电火化熔蚀中，表面结构不可避免地因为高热而改变。高火花温度熔化钢的表面。同时 将绝缘溶液的高分子碳氢化合物分解、释放出碳扩散入钢的表面并和碳化物元素形成很硬的层， 该层的厚度取决于电火花的能量。在工件熔化的区域可检测到电极材料，在硬化的顶层和基础 结构之间有一层转变层。结构上的变化导致工件外层有很高的残余应力，从而产生爆裂并会妨 碍必要的后续加工，例如光化学蚀刻。 然而，EDM 工艺在模具制造业中的地位牢不可破，很多模具的制造都离不开它，EDM 的 关键优点是可加工任何硬度的材料，而且能制造复杂，纤细的轮廓
4.3电火花线切割 对于任意形状通孔的加工,线切割是相当经济的方法。开敞的型腔壁可以先倾斜,然后进 行线切割加工。线切割加工效率很高,在模板上可直接加工型腔,如图4-19所示 工件的金属材料在与细丝电极之间在没有接触和机械作用的情况下被切割,电极在数控下 像带锯一样穿过金属,去离子水是绝缘液体,通过同轴喷管流入切割区,随后被清理并在分离 设备中回收,现代线切割设备已具有5轴CNC高精度定位系统。 去离子水比碳氢化合物的优点更多。能产生更宽的火花间隙,从而改善冲洗及整个工艺, 淬屑更少,无固体分解物体并且不会产生电弧,从而不容易把线弄断 喷流冲洗 控制系统 线电极 服控制 步进马达 数子 图4-19线切割机床的控制原理 标准的线切割设备可以切割厚度到600mm的敞开的复杂工件。间隙的宽度取决于线电极 的直径,其值从003~0.3mm,经常做成卷轴线圈。磨损和拉紧会将电极线折断,而且随着电极 线的直径减小,会影响切割精度。 44型面整修与抛光 44.1模具表面精整与符号 所有模具零件上都必须标明所需精整的规格和附加的精整要求,例如喷砂、蒸汽珩磨、抛 光等。表43列举了许多工业精整类型和相关的加工方法及典型应用。 表4-3各种模具零件精整的典型加工方法和应用 [精度要求 加工方法 规定 典型应用 0.025研磨 0.025 Petri盘,光学质量 8000钻石 900磨石 0.05且擦光试管 8000钻石 抛光 900磨石 0.08且擦光水晶玻璃杯 3000钻石 抛光 0.10600磨石 0.1且擦光不透明,发亮的表面 3000钻石
4.3 电火花线切割 对于任意形状通孔的加工，线切割是相当经济的方法。开敞的型腔壁可以先倾斜，然后进 行线切割加工。线切割加工效率很高，在模板上可直接加工型腔，如图 4-19 所示。 工件的金属材料在与细丝电极之间在没有接触和机械作用的情况下被切割，电极在数控下 像带锯一样穿过金属，去离子水是绝缘液体，通过同轴喷管流入切割区，随后被清理并在分离 设备中回收，现代线切割设备已具有 5 轴 CNC 高精度定位系统。 去离子水比碳氢化合物的优点更多。能产生更宽的火花间隙，从而改善冲洗及整个工艺， 淬屑更少，无固体分解物体并且不会产生电弧，从而不容易把线弄断。 图 4-19 线切割机床的控制原理 标准的线切割设备可以切割厚度到 600 mm 的敞开的复杂工件。间隙的宽度取决于线电极 的直径，其值从 0.03~0.3 mm，经常做成卷轴线圈。磨损和拉紧会将电极线折断，而且随着电极 线的直径减小，会影响切割精度。 4.4 型面整修与抛光 4.4.1 模具表面精整与符号 所有模具零件上都必须标明所需精整的规格和附加的精整要求，例如喷砂、蒸汽珩磨、抛 光等。表 4-3 列举了许多工业精整类型和相关的加工方法及典型应用。 表 4-3 各种模具零件精整的典型加工方法和应用 精度要求 µm 加工方法 规定 典型应用 0.025 研磨 8000 钻石 0.025 Petri 盘，光学质量 0.05 900 磨石 8000 钻石 抛光 0.05 且擦光 试管 0.08 900 磨石 3000 钻石 抛光 0.08 且擦光 水晶玻璃杯 0.10 600 磨石 3000 钻石 0.1 且擦光 不透明，发亮的表面