摘 要:在(zài)分析電(diàn)火花加(jiā)工原理及電極損耗對工件精度影響的基礎上,借助慢走絲電火花線切割電極原理,提出了移動(dòng)更新式(shì)電極的理論依據,並對(duì)原有電(diàn)火花(huā)設備(bèi)進行必要改裝,配置了移動電極及(jí)輔助部件(jiàn),以便減少電火花加工電極的損耗。通過分析、實驗驗證該(gāi)方法合理適用,能夠提高電極損耗對(duì)電火花加工精(jīng)度的影響。
電火(huǒ)花加工(EDM)是利用放電腐蝕原理(lǐ)切除材料的一種全新的特種加工方法 。該方法(fǎ)加(jiā)工過程中(zhōng)工件與刀具並(bìng)非(fēi)直接接觸,而是使工件和電極之間連續產生脈衝放電、高溫熔化、材料(liào)去除的過程。主要應(yīng)用於傳統加工方法較難(nán)切削的導電材料以及一些複雜形狀零(líng)件的加工。而加工(gōng)中由於電極損(sǔn)耗,工件的(de)最終尺(chǐ)寸和形狀直接被影響,很難保證加工(gōng)精度。為了改善電極(jí)損耗,很多學者做(zuò)了大量研究,孫鍾(zhōng)明等(děng)人 在其碩士論文中針對(duì)電極損耗對微細孔、型腔等加工精度的影(yǐng)響(xiǎng),討論了電極損(sǔn)耗的預測和補償方法,提出了(le)基於放電模擬的微細電極損耗預測方(fāng)法,該(gāi)方法(fǎ)可以很好的模(mó)擬小(xiǎo)孔加工過程,精確地預測其電極損耗狀況,並及時進行補償,以保證工件加工(gōng)精度。郝永平等人 針對引信(xìn)保險機構的組成(chéng)零件進行微細電火花銑削加工者電極(jí)損(sǔn)耗產生的影響進行(háng)分析(xī),重點討論了加工參(cān)數以及分層銑削厚度對電極損耗的影響,通過實驗證明加工參數越大電極損耗(hào)越快,分層厚(hòu)度越厚,電極的損耗越大(dà),並且(qiě)達到一定(dìng)厚度時,電極的(de)損耗將會迅速加(jiā)快。曾昭奇等人 討論了(le)微細(xì)電火花加(jiā)工在氣體(tǐ)介質中電極損耗的情況,並根據實(shí)際損耗情況進行相(xiàng)應(yīng)補償,結果證明與油中電火花銑削相比,氣中電火花加工時電極損耗更低,加工表麵質量更(gèng)好.王元剛(gāng)等人 利用電磁場理論及Comsol Multiphysics軟件對微細電火花加(jiā)工圓柱電極的損耗進行了(le)理(lǐ)論分析和計算模擬,指出電場強度能夠影響電極形狀的變化,在靠近放電點位置和底部電極形狀改變後,集膚效應的作用被削弱,為電極損耗補償策(cè)略和加工(gōng)精度(dù)的提(tí)高提供了理論依據(jù)。盡管很多學者進行了大量研究,但主要集中在電極(jí)補償[6]、電極更換以及介質影響等因素方麵,而很少涉及移動更新式電(diàn)極的應用,所以筆者在電火花(huā)慢走絲切割機床的(de)原理(lǐ) 上(shàng)提出了移(yí)動更新式(shì)電極方法 ,以減少電極損耗對加工精度的影響。
1、移動更(gèng)新式電極方法的分析
1.1 移動更新式(shì)電極方法提出的理論依據減少(shǎo)電火花電極的傳(chuán)統方法主要考慮(lǜ)了電蝕物的排除、加工參數的選擇,加工(gōng)介質的影響等,這些方法雖然在一定(dìng)程度上降低了(le)電(diàn)極損耗對工件加工精度的影響(xiǎng),但仍未能徹底解決電極的損耗以及對工件精度的影響。電火花慢走絲線切割是利用移動銅絲作為刀具進行切割,損耗的銅絲會被(bèi)回收輪卷
走,取而代之的(de)是源源不斷的新銅絲,這樣就避免了電(diàn)極損耗帶來的加工誤差(chà)。由此可以想到,在電火花銑削加工中利用移(yí)動的帶狀電極同樣可(kě)以避免(miǎn)電極的損耗,即移動更(gèng)新式電極法由此而生。
1.2 移(yí)動(dòng)更新式電極(jí)方法的解析
針對目前特種加工(gōng)中常用的立(lì)式多(duō)軸(zhóu)聯動電火花加工設備,其主軸(電極固定軸)具有Z軸方向的(de)上下移動,可(kě)對工件進行電腐蝕切割(gē),但電極是無法實現實時更新,損耗不可避免,所以結合電火花(huā)慢走絲線切割機的原理(lǐ),在原有電極上另外包裹一層可移動電(diàn)極(銅帶),以便保證電極的無損,這就需要對現有機床提出(chū)相應的改裝,即在主軸上通過固定裝置固定一個(gè)配有輸(shū)帶輔動輪和回收主動(dòng)輪,通過電機(jī)控製其輸送速度,保證適(shì)當的加工速度。加工過程中,機床(chuáng)主軸帶動原有電極按照設定路徑進行加工,移動電極在伴隨著固定電(diàn)極移動的過程中進行著新舊電(diàn)極(銅帶)的更換,其運行原理簡(jiǎn)圖如圖1所示。
圖1 移(yí)動帶(dài)電極簡圖
由圖1可見,主動(dòng)力即回收輪在電機(jī)的帶動下進行(háng)轉動,同時(shí)把已經被損耗的(de)電(diàn)極帶收回,而新的電極帶被動由從(cóng)動輪釋放加入電腐蝕切割,在電極帶你傳輸過程中,根據電火花機床(chuáng)的結構不同,需要在適當的位置配備大小不同的導論,以便電極帶在小力(lì)作用下進行移動,防止受力過大使電極帶變形(xíng)而影響切割精度。
2 、移動更新式電極銑削分(fèn)析
2.1 加工對象
本實驗采用銅電極對硬質合金鋼工件進行凹槽銑(xǐ)削加工,工件幾何特征如圖2所示,其(qí)中14*3*3為(wéi)所需加工部分。
圖2 工件幾(jǐ)何特征
切割(gē)過程分3層進行,每次下降1mm,固(gù)定電極為倒角0.5mm 的矩形銅塊,方便移(yí)動電極帶的傳輸,後(hòu)期通過相應電極修補工件的尖角部位。
2.2 移動更(gèng)新(xīn)式電(diàn)極對工件精度(dù)的分(fèn)析
結合圖1與圖2及試驗可知在(zài)銑削凹槽時,傳統電極從凹槽一端開(kāi)始放電加工,此時工件被(bèi)加(jiā)工的同時電極也會被消耗,加工完一層後凹槽底麵由於電極的損耗,導致非平麵(miàn)而是傾斜的麵。利用(yòng)新的(de)移動更新式電極加工此工件時,固定電極行(háng)走路徑與傳統電極無異,隻是在固定電(diàn)極進給時,包裹在(zài)固(gù)定電極上的移動電極帶在不斷地舍舊更新中,損
耗的舊電極帶(dài)被回收,同(tóng)時新的電極帶輸送到位(wèi),這樣加工中永遠保持無損耗(hào)電極在與工件放電加工,所以加工結果能夠很好地保證工件的(de)加工精(jīng)度。
3、 結論
通過本文提出的(de)新方法,在實際加(jiā)工中(zhōng)加以驗證得(dé)到:①由於在加工中與工件進行放電的電極始終都(dōu)是新的電極帶,所以移動更新式電極可以避(bì)免(miǎn)傳統電極由於本身損耗而帶來(lái)的尺寸(cùn)及形狀誤差,能夠(gòu)很好地減少(shǎo)由電極損耗導致工件精度(dù)的問題。②由於移動更新式電極在加工中移動電極帶要依附固定電極進行傳送(sòng),所以對於小(xiǎo)孔加工無法實現,主要(yào)用(yòng)於銑削加工。③該新法在運行過程中要保持主動輪和從動輪間良好的(de)傳送力,防止電極帶被大力拉伸(shēn)導(dǎo)致電極薄厚不均帶來不必要(yào)的誤差。
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