电火花成形加工与高速铣削唇齿相依的两种加工工艺方法
电火花成形加工与高速铣削唇齿相依的两
种加工工艺方法
当我们走进第l2届中国国际机床展览会CIMT20l1的大门时, 从满目视野的高速铣削加工(HighSpeedMilling,简称HSM) 和相比为数不多的电火花成形加工(SinkingElectro—Discharge Machining,简称SEDM)来看,好像已经争论了l0来年的问题似 乎已经有了结论,电火花成形加工机床仅作为不可缺少的工艺手段 去解决深窄槽,型腔的清棱清角,也就是模具制造行业中的配角而 已.但走进展台进行深入了解后发现,现实竞大相径庭,一扫往日 的颓势,电火花成形加工技术已完成了战略转移.
电火花成形加工与高速铣削
唇齿相依的两种加工工艺方法
北京市电加工研究所所长杨大勇质量管理部主任伏金娟 杨大勇所长(右)与本刊记者
34参曷棚工
1.电火花成形加工机床在中小型模具,尤其是小型高 档模具的加工领域呈现很大的优势
机电产品的功能集成及相应的小型化,使模具在1mm 内包容了复杂的多个型腔,加上为提高模具寿命其材料的高 硬度化,此时,加工中心的高效率长项发挥不出来. 相反,由于需要去除的材料少,电火花成形加工相对 低的材料去除效率,有一定损耗等已不成主要问题.型腔 越小,越复杂,它的优势越明显.尤其在当前形势下,模 具厂求生存努力挖潜,例如手机(许多展商都展出了直接 用SEDMjJN32的样品)和数码相机模具制作周期中抛光约占 1/4,争取免抛光和少抛光是重要的出路,铣刀无可避免留
下的刀花和刀痕成了抛光的大问题,甚至在小型腔中根本无 法抛光.而这一切电火花成形加工以当前的性能水平,无需 大的花销就可以稳定地达到.当然,这并不是说加工中心对 小型复杂型腔绝对做不了,而是在加工工时和刀具费用等方 面已经不合算了.
就是在大中型模具上,除了窄深槽和清角的工作外,如 电视,音响设备的音窗,汽车和进风格栅,以及落差大的型 腔,如汽车发动机箱压铸模型芯,需要超长的铣刀加工,此 时由于刀具刚度不足,表面质量无法保证,这种情况下只能 采用电火花成形加工.
可以说在小型腔加工上电火花成形加工已成为 主角,这部分市场现在发展很快,足以使电火花成 形加工站稳脚跟,而在中大型型腔加工上至少也是 最佳配角.
实际上,电火花成形加工和高速铣削加工已不
是游戏的双方,而是优势互补,进入了双赢的局 面.为此,电火花成形加工近年来技术上有了长 足的进步,并在此基础上推出一系列新机型.例 如:瑞士GF阿奇夏米尔公司的Fo350机床,直接 标榜为制作1mm容积的小型腔专用;与之相当是 三菱电机公司的EA8PVMAdvanced~型高速高精度 机床,保证精度?0.003mm;牧野公司的EDACI机 床,它可以实现与磨削表面的接刀痕在?1p-m以 内;北京市电加工研究所的A30精密数控电火花成 形机床可直接实现较大面积的镜面加工.令人印象 深刻的样件是接插件模具的0.2mm宽,0.3mm深的 微细槽,其底角可以稳定达No.01mm,甚至更小 (仅0.005mm).
2.电火花成形加工与高速铣削加工是唇齿相 依的两种加工工艺方法
当我们还在争论高速铣削加工大发展下电火花 成形加工的生存问题时,国外的情况已经发生了变 化.高速铣削加工非但没有取代电火花成形加工, 而是高速铣削加工将电火花成形加工推向精加工的 新高度,也因为高速铣削加工在电极制造和型腔预 铣上提供了很大的方便,使电火花成形加工功能的 利用更合理,更有效.正因为高速铣肖?加工和电火 花成形加工之间工艺上的连接是如此的紧密,市场 上,高速铣削加工和电火花成形加工机床捆绑销售 已成为大趋势.凡同时可提供两种产品的厂商大行 其道,市场份额越来越大.很久没有露面的大,中 型电火花成形加工机床又精彩亮相,最为耀眼的当 属?0.001,?0.003mm的超精电火花成形加工机 床.采用高速铣削加工作型腔精确预加工和石墨电 极的高精度制造,用电火花成形加工作为精加工最 终工序,已成为高质量模具的常规流程.甚至一个 型腔的型面分别由高速铣削加工和电火花成形加工 来完成,两者衔接处接刀差可控制在?0.001mm以 内.
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当然,电火花成形加工发展的主要方向是高 端,精密,微细,特殊材料加工等,特别是在超硬 和高耐热材料加工领域内,为减少昂贵的刀具消 耗,电火花成形加工的优势是非常明显的.总之, 高速铣削加工效率高,工艺相对简单,更合适加工 凸模;而在型腔,尤其是深窄槽,微细型面,硬韧 材料,无刀痕加工中效率较低,成本较高,用户颇
难接受,这正是电火花成形加工的用武之地. 电火花成形加工最主要是相对效率低,工艺复 杂.所以要求今天的电火花成形加工精度要高,微 细加工能力强,如果余量留得合理(如单边0.05, 0.Imm),相对效率就不低,形状逼真度就好. 再者,高速铣削加工使用的刀具,很大一部分 是超硬材料(聚晶金刚石,立方氮化硼,金属陶瓷 等),超硬材料刀具的加工离不开电火花加工.两 种加工工艺方法真正是互补性极强的一对,两者结 合的范例以手机模具最为典型,因为此模具为抢占 市场,交货期很紧,而且质量很苛刻,通常会使用 HSM为主,但最终还需十多个电极SEDM的进一步 加工.即使最有名的三星公司,把SEDM的应用一 再压缩,至少也要用三个电极,其中还用上了混粉 电火花镜面加工工艺.
再有,长路径窄槽的零件的加工,比如,医用 化石模具采用硬韧材料,其上面布满槽宽2mm, 深2mm的连续曲线槽,整个路径长度上千毫米, 如采用电火花成形加工成本相对低廉.这标志着以 成本最优为导向的理性选择技术工艺路径,是技术 发展成熟的表现.国外许多公司两种加工机床同步 发展,也间接证明了电火花成形机床良好的应用前 景.
3.电火花成形m-r在加工高硬度,高强度, 高熔点,高韧性高脆性材料等各类特殊材料的 加工中不断取得新的进展
由于钛合金,高温耐热合金,高温铸造合金, 硬质合金,硼化镐,硼化铪及聚金金刚石等材料具 有硬,脆,黏性等特性,目前高速铣削还不能加
工,有些材料即使能加工,但对刀具消耗很大,而 采用电火花成形加工就能解决上述材料的加工问 题.MW(收稿日期:20110426) 参磊,_35
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