电火花反拷电极的加工实例.pdf

模!!具,&"E:A(B* 栏 目 主 持!卢 燕 明!!!"!"#"年 第!#期!!!"#$%&’!()*+,-./01"2(#冷 加 工电 火 花 反 拷 电 极 的 加 工 实 例中 国 机 械 工 程 学 会 特 种 加 工 分 会!!北 京!!"""#!"!王 克 锡图!!利 用 在 机 成 形 电 极 的 高 精 度 连 续 加 工 法一 、 实 例!： 封 口 环 模 具 的 加 工图!为 日 本 松 下 电 器 模 具 厂 封 口 环 模 具 的 加 工 示 意图 !该 模 具 是 采 用 沙 迪 克 公 司A型9JOM3机 床 "该 模具 共 有’0个 山 字 形 的 型 腔 !该 厂 以 前 用 人 工 操 作 机 床 加 工 时 "大 约 需 要!个月 "电 极 还 要 不 断 地 予 以 更 换 !后 来 "在 有 关 单 位 协 助下 "对 原 有 机 床 做 了 改 进 "电 源 也 进 行 了 调 整 "使 机 床保 持 了 良 好 的 加 工 状 态 !电 极 同 样 也 采 取 了 机 上 成 形 的 方 式 !以 前 加 工 该 模具 时 "需 要)#根 电 极 "现 在 仅 需 要"根 !加 工 表 面 粗糙 度 值 已 达 到/2*#%&&$!从 图!所 示 的 加 工 工 艺 流 程 上 可 以 看 到 "借 助 于 银钨 靠 模 电 极 的 沟 槽 "对 被 加 工 电 级 实 施 成 形 "然 后 "将所 测 出 的 尺 寸 误 差 "通 过9J程 序 予 以 补 偿 !只 要 确 定了 电 极 的 尺 寸 "就 可 以 进 行 半 自 动 加 工 !目 前 "该 公 司 已 采 用 了 一 种 新 型 的 程 控 装 置 "如 同传 统 的 机 械 磨 削 一 样 "最 终 可 使 工 件 抛 光 到 火 花 消 失 !即 当 工 件 被 切 入 到 某 一 深 度 时 "使 电 极 原 地 不 动 保 持 到无 火 花 出 现 为 止 !采 用 上 述 加 工 方 法 "使 孔 的 加 工 深 度几 乎 不 会 出 现 尺 寸 误 差 !以 往 "采 用 梳 形 电 极 进 行 电 火 花 加 工 时 "肯 定 会 出现 误 差 "即 在 放 电 终 了 之前 "电 极 便 处 于 原 地 状 态下 "连 续!#$IK或"#$IK的#踏 步 加 工 $"这 样 才 能 大 体上 使 加 工 尺 寸 %深 度 &达 到一 致 !就 松 下 电 器 模 具 厂 而言 "虽 然 电 火 花 加 工 实 现 了在 机 成 形 和 精 密 加 工 "但是 "工 件 精 密 测 量 问 题 尚 未彻 底 解 决 !目 前 "只 是 借 助于 固 定 在 机 床 工 作 台 上 的 工具 显 微 镜 进 行 测 量 !若 要 实现 进 一 步 自 动 化 "尚 待 进 一步 改 进 !现 已 开 始 着 手 利 用 图 像识 别 %JJM&等 方 法 "以 谋 求 测 量 的 自 动 化 !图 像 识 别方 式 的 像 素 度 为-#%#"&$!加 工 顺 序 说 明 ’"在 银 钨 合 金 %6aS&反 拷 块 上 制作 成 形 铜 电 极 "用 沟 槽;成 形 圆 柱 电 极 外 径 "用 圆 柱>成 形 圆 柱 电 极 内 径 !#加 工 厚#%&$$的 样 件 !$用 工具 显 微 镜 测 量 样 件 尺 寸 误 差 !(通 过 数 控 程 序 修 正 电 极外 径 及 内 径 加 工 尺 寸 !)在 银 钨 合 金 %6aS&反 拷 块 上修 正 加 工 电 极 外 径 及 内 径 后 "作 封 口 零 件 加 工 !二 、 实 例#： 照 相 机 底 片 压 板 模 具 的 加 工如 图"所 示 为 日 本 #美 能 达 $照 相 机 公 司 用9JOM3进 行 加 工 的 实 例 !!!!,&"E:A(B*模!!具!!!!!!!冷 加 工!"#"年 第!#期 !"!!!"#$%&’!()*+,-./01"2(#图"!利 用 在 机 成 形 电 机 的 高 精 度 连 续 加 工该 实 例 通 过 机 加 工 !再 进 行 电 极 成 形 !又 连 续 实 施异 形 球 加 工 "见 图&#$由 于 相 机 底 片 需 要 沿 此 压 板 进 行移 动 !所 以 首 要 的 条 件 不 能 使 底 片 受 到 损 伤 $如 果 压 板球 面 不 在 一 个 水 平 面 上 !就 会 使 底 片 发 生 变 形 !不 能 同焦 点 相 一 致 $因 此 公 差 要 求 极 严 !具 体 要 求 是 每 块 压 板上 应 加 工 出0#个"#%($$的 凹 形 半 圆 球 !为 此 !需 将四 块 压 板 模 同 时 安 装 在 工 作 台 上 !连 续 加 工&"#个/半圆 球 $此 外 在 每 一 块 电 片 板 的 两 侧 尚 需 加 工 出!’个A形#%($$的 椭 圆 形 凹 槽 $所 有A形 凹 槽 的 加 工 深 度 公差 皆 为-"&$!表 面 粗 糙 度 值/;*#%"&$左 右 $从 电 极成 形 和 测 量 直 到 电 极 的 更 换 全 部 借 助 于9J程 序 自 动 地进 行 $图&!异 形 球/的 加 工 "底 片 压 板 模 #!"加 工 顺 序利 用 基 准 球 作 电 极 定 位 %确 定 主 轴 中 心 坐 标 "工 序!#$用 电 火 花 在 机 反 拷 加 工 电 极 外 径 "工 序"#$主 轴返 回 "工 序&#$用 基 准 球 修 正 主 轴 中 心 坐 标 "工 序’#$用 成 形 反 拷 块 加 工 制 作 电 极 半 球 形 端 面 "工 序(#$电 极 成 形 反 拷 加 工 后.轴 检 测 定 位 "工 序)%!!#$在模 板 上 加 工 凹 形 槽 "工 序/%,%!"#$加 工 每 一 凹 形 槽前 作 电 极 端 面 定 位 "工 序0#$用 成 形 反 拷 块 修 整 电 极半 球 形 表 面 "工 序!##$更 换 电 极 "工 序!&#$#"在 机 成 形 电 极 的 加 工 规 律"!#电 极 的 反 拷 精 度 与 转 数 的 关 系!根 据 &美 能达 ’照 相 机 厂 的 实 践 表 明 !电 极 的 反 拷 精 度 同 电 极 的 转数 以 及 伺 服 速 度 之 间 存 在 一 定 的 微 妙 关 系 $只 有 准 确 地把 握 好 这 种 关 系 !才 能 加 工 出 质 量 好 的 电 极 $如 果 伺 服速 度 同 电 极 转 数 不 匹 配 的 话 !往 往 会 造 成 误 差 较 大 的 异形 电 极 $通 过 转 数 与 电 极 的 异 形 率 试 验 曲 线 可 以 说 明 $从 图’可 以 看 出 !当 转 数 超 过0##R($IK时 !电 极的 异 形 率 为 零 $当 转 数 为"##R($IK时 !电 极 的 异 形 率图’!转 数 与 发 生 电 极 电 形 率 的 关 系为"#H$ 然 而 !随 着 电 极 直 径 的 不同 !其 转 数 也 有 所变 化 $当 电 极 直 径为&$$以 下 时 !转 数 在0## !!###R($IK被 认 为比 较 合 适 的 $随 着电 极 直 径 的 增 大 !适 当 地 降 低 转 数 !对 高 精 度 成 形 有利 $"#反 拷 加 工 时 的 伺 服 速 度!当 反 拷 的 伺 服 速 度 过快 !电 极 的 端 部 便 形 成 锥 形 )相 反 !如 果 伺 服 速 度 过 低时 !电 极 往 往 会 变 成 倒 锥 形 "反 退 拨 形 #$电 极 一 般 在开 始 加 工 后 的!!"$IK!就 会 完 成 成 形 任 务 $为 了 获 得良 好 的 加 工 精 度 !在 进 行 反 拷 电 极 时 经 常 要 边 观 察 示 波器 !边 调 整 伺 服 速 度 $这 种 加 工 方 式 !对 于 自 动 化 来 说是 一 个 很 大 的 障 碍 $不 过 !目 前 正 在 向 自 动 化 方 面 过渡 !但 尚 不 能 对 所 有 加 工 形 状 实 施 自 动 化 加 工 $"&#保 证 高 精 度 加 工 的 要 求!主 要 有 以 下 三 点 *一 是 电 极 转 数 与 被 加 工 件 表 面 质 量 的 关 系 $电 极 旋转 加 工 时 !其 转 数 对 加 工 件 表 面 粗 糙 度 和 电 极 损 耗 皆 有较 大 影 响 $如 以 转 数 为!#R($IK与"##R($IK相 比 的 话 !"##R($IK的 加 工 表 面 会 产 生 许 多 针 孔 !表 面 也 很 粗 糙 )当 然 !当 主 轴 为!#R($IK时 !就 几 乎 看 不 到 针 孔 的 存在 !表 面 也 较 为 均 匀 $利 用 电 极 的 侧 面 实 施 轮 廓 加 工 时的 情 况 也 相 同 $二 是 电 极 转 数 与 电 极 损 耗 的 关 系 $单 就 电 极 损 耗 而言 !转 数 越 低 越 有 利 $图(是 在 相 同 加 工 程 序 条 件 下 所获 得 的 电 极 损 耗 曲 线 $从 图(可 以 看 出 !电 极 转 数 越高 !电 极 损 耗 就 越 大 !而 且 !越 是 靠 近 电 极 的 端 部 !其!!!!!!!模!!具,&"E:A(B*!!!!"!"#"年 第!#期!!!"#$%&’!()*+,-./01"2(#冷 加 工损 耗 的 趋 势 就 越 加 明 显 !图(!轮 廓 加 工 电 极 损 耗三 是 电 极 转 数 与 加 工 速 度 之 间 的 关 系 !实 践 表 明 "电 极 转 数 对 加 工 速 度 也 有 较 大 的 影 响 "转 数 越 高 加 工 速度 就 越 快 !从"##R#$IK提 高 到’##R#$IK时 "加 工 速 度便 达 到 最 高 峰 $当 超 过’##R#$IK时 "加 工 速 度 就 很 难再 提 高 了 !由 此 可 以 说 明 "加 工 速 度 与 电 极 损 耗 存 在 一定 的 矛 盾 !为 了 提 高 加 工 速 度 "有 时 尚 需 要 在 电 极 的 圆 柱 面 上加 工 一 条 带 斜 度 %"=&的 螺 旋 沟 槽 !如 图)所 示 "该 沟槽 是 借 助 于=’.’<轴 "三 轴 联 动 进 行 加 工 的 !实 践证 明 "孔 的 加 工 深 度 越 深 "带 螺 旋 沟 槽 电 极 的 优 越 性 就愈 加 明 显 !当 然 "电 极 的 形 状 "需 要 根 据 直 径 和 加 工 方法 的 不 同 "应 有 所 区 别 地 予 以 选 择 !图)!不 同 电 极 形 状 与 加 工 时 间 的 关 系三 、 实 例$： 活 用 反 拷 加 工 法 制 作 微 型 测头 的 加 工如 图/所 示 为 微 型 测 头 用 反 拷 法 进 行 加 工 的 实 例 !在 微 细 形 状 测 量 中 "有 一 种 非 接 触 测 量 法 ’即 检 测 流 量过 探 针 本 体 之 间 的 隧 道 电 流 !探 针 为 锥 形 ’长 约(#&$"与 测 头 为 一 体 ’测 头 直 径 为#%&$$!其 中=向 及.向测 头 各 有 一 个 探 针 !如 何 制 作 测 头 是 这 种 测 量 方 法 的 关键 所 在 !用 电 火 花 加 工 的 反 拷 加 工 法 制 作 工 件 就 很 有 创意 !具 体 方 法 是 (图/!加 工 测 头 过 程第 一 步 (制 作 圆 形 电 极 !以"(#&$的 钨 丝 为 旋 转 电极 "在 反 拷 块 %材 料 为 钨 &上 加 工 成 阶 梯 的 锥 形 电 极 !第 二 步 (用 制 成 的 锥 形 电 极 分 别 在 反 拷 块。