电火花成形加工中积碳问题的探讨

　　0　前言

　　电火花成形加工是机械行业中一种必不可少的重要的加工方法,拥有独特的加工优势,擅长加工复杂形面、骨位、纹面,目前已经广泛应用于模具制造、电子、仪器、汽车、航天航空等领域[1]。在使用电火花成形机进行加工时,积碳成为损害工件的一个重要因素,直接影响产品的质量和加工效率。迄今,电火花成形加工原理的研究未能取得突破性进展,对于积碳问题仍旧依靠操作人员的经验来处理[2]。因此,对积碳问题进行总结并采取有效的防御措施,能够提高加工效率,缩短产品制造周期。作者针对此情况,对积碳问题进行分析、总结。

　　1　积碳现象

　　自电火花成形加工诞生以来,积碳问题就一直困恼着企业,至今未能找到解决的方案。因此根据加工要求,各个企业形成了自己独有的一套预防积碳的措施。积碳就是在电火花成形加工过程中由于放电条件选择不恰当、排屑不良等造成的局部过度放电,在工件表面形成明显的烧伤痕迹或者小坑,如图1所示。积碳将直接影响产品的质量,尤其在注塑模具中,损害更为严重,可能无法烧焊,直接使工件报废。积碳不仅加大企业的成本,也影响FOT (First ofTryMould)的时间,延迟交货日期,降低企业信誉。

　　2　积碳原因分析

　　2·1　电极

　　在电火花成形加工中对电极材料的选择是非常重要的,选择什么材料的电极,将直接影响加工速度和产品表面质量。近年来随着精密模具及高效模具(模具周期越来越短)的推出,人们对模具制作的要求越来越高,而在整个模具制造过程中, EDM又是不可缺少的工序,传统铜电极由于受自身种种条件的限制,已越来越多地被石墨电极所取代,石墨作为EDM电极材料,在模具行业中得以广泛应用并已成为必然的趋势[3]。然而石墨电极的出现也使积碳比率上升,主要有以下几点原因: (1)随着制作石墨材料的技术不断进步,石墨电极质量有了大幅度的提高,但是仍然未能达到金属电极的致密度,在电火花成形加工过程中,有细微颗粒脱落,导致积碳。(2)石墨具有吸附性,在一定程度上能够弥补电极损耗,但同时也使加工中的废渣难以排除,吸附在石墨电极表面或者停留在电极和工件的间隙中,从而引起积碳。(3)在制作石墨电极的时候,加工中心内粉尘较多,电极表面往往残留粉尘、碎颗粒等,因此在使用石墨电极进行电火花加工时,因为电极表面不清洁也能造成积碳。(4)石墨有比铜更低的电阻,更高的熔点,因此在使用石墨电极加工时,可以采用较大电流,但往往因为不能准确地控制电流,造成积碳[4]。

　　2·2　工件

　　目前,客户对于模具的要求越来越高,要求模具制造周期短、结构复杂、寿命长。模具结构复杂,在加工过程中,冲油、排屑困难,极其容易积碳[5]。如加工型芯主镶件时,需要的电极数量较多且形状复杂,不利于加工中的冲油,造成废渣不能及时排出,从而造成积碳。模具寿命长,这就要求制作模具的材料硬度高,在电火花加工过程中电极损耗大,产生的废渣多,造成积碳[6]。在制造精密模具的过程中,要始终保持工件的清洁,工件表面残留铁屑等将直接影响放电,甚至二次放电、积碳。此外,由于电极的加工顺序不当,也能导致积碳[7]。如:在加工一个1cm2平面和在此平面上的骨位,如果先用薄片石墨电极来加工骨位,加工余量大、石墨电极损耗严重且排屑困难,容易积炭,因此须先加工清理平面电极,再加工薄片石墨电极,如图2所示。