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“搖”起來的加工方式,能保證精度嗎?
作者: 佚名 時間:2020-1-14文章來源:訪問量:6558

我們做產品的夾具時,都講究固定“穩定”,保持位置不變就是夾具的本質作用。但其實還有一種另類的電極加工方法,要求工件在加工時“搖動”起來,從而達到更高的精度,這是怎么回事呢?

1、cnc火花機的“搖動”

搖動功能是cnc火花機最重要的功能,搖動對于減少加工時間和得到良好的表面是非常有效的。然而并不是每個工廠都把搖動功能用的很好。主要原因是設計者不想使用足夠的電極減寸量,擔心太大會降低精度。如果我們對電極減寸量和搖動有足夠的了解,就可以使用適當的電極減寸量,大幅度提高加工效率。

1)電極減寸量的概念

放電加工過程中存在火花間隙,因為這個原因,電極必須做得比要加工的形狀小。減小的數值叫做電極減寸量。

電極減寸量r=(型腔尺寸-電極尺寸)÷2

電極減寸量示意圖

2)電極減寸量決定了加工速度

放電加工的能量大,加工速度就會快,放電間隙也會大。如果電極減寸量加大,加工速度(去除率)可提高數倍,另外重要的一點是粗加工條件不僅速度快而且損耗小。那也就說明如果電極減寸量足夠的話,可以使用高效而且低損耗的條件。

電極減寸量決定速度

2、如何得到良好的表面質量

粗加工的表面質量很粗糙,但是我們又希望在短時間內得到良好的表面質量。要實現這一目標的最好辦法就是用粗加工條件加工掉大部分,然后再用精加工條件去加工表面。

另外,要減少加工時間,加工條件就要在適當的時間變化。例如,如果你開始粗加工的最大粗糙度是40μm,而最后你要得到粗糙度是5μm,那么你就必須在粗加工和精加工間有多段來改變加工條件。

1)底部表面

底部表面可以通過改變條件和設置高度來實現。但是側面因為粗加工的的放電間隙比精加工的要大而不能實現。

底部加工

2)搖動實現側面加工

要加工側面,電極就必須要接近側面。

底面和側面加工

在垂直于加工方向的平面內的運動就叫做搖動,搖動的目的是完成側面的加工。

搖動和加工方向

3、二維搖動對精度的影響

1)搖動后的形狀

首先我們要了解搖動加工后的形狀。如果電極以一定的形狀搖動,電極的每一部分都要以相同的形狀搖動,然后畫出電極的外形狀,該圖形的外部形狀就是精加工后的形狀。該方法可用在任意一種搖動形狀上,這是一種有效的確定加工形狀的方法。

每一部分都走同樣的形狀

有些搖動會導致不精確的形狀,但是從一般的考慮,錯誤并不是很大。我們要對這些有足夠的了解才行,我們先從兩維形狀的搖動分析開始。

2)圓形搖動

電極在每個尺寸上都會比實際要的形狀要小一點,所以要得到想要的形狀尺寸就要在各個方向上擴大一個r的尺寸。在各個方向上擴大一個r就相當于每個點都做r的圓形運動。下圖顯示了直線部分是正確的,但是尖角部分卻是不夠的。

對于一般的形狀,如下圖,電極減寸量使外角半徑小,而內角半徑大,這種變形就像圖形偏置一樣,在使用圓形搖動后,加工形狀就正確了。如果用cnc或線切割做電極且用偏移來確定電極減寸量,圓形搖動做出正確的形狀,沒有尖角。

另外重要的一點是:圓形搖動這是標準的搖動方式,沒有過切。如果你不是很了解搖動,那么建議選擇該搖動方式。

3)方形搖動

對于edm,角落加工是最重要的加工之一。如果型腔本身是方形或者矩形,如下圖,方形搖動就比圓形搖動好。此時,方形平動比圓形平動的加工效率要高一些。

但是如果你對于一般的形狀也使用方形搖動就會出現問題。例如下圖,你使用方形搖動,那么斜線區域就會過切,最明顯的錯誤就是45度角的時候。

使用方形平動斜線部分被過切

改造之后,加工時間由之前的16min/件,縮短至15min/件。質量方面,由于壓緊力穩定,加工尺寸、精加工余量及表面質量非常穩定,圖樣要求的幾何公差得到了保證。

3、三維搖動對精度的影響

三維搖動對于尺寸的影響可以參考二維對于x-y 平面y-z 或 z-x 平面。

3d的電極

1)底部簡單形狀

對于一般的cnc edm機器來說,搖動值是從上到下不變的(該方法叫做“底部簡單形狀”)。如果x-y平面是圓形平動的話,x-z或y-z平面和方形搖動一樣。這意味著底部半徑和底部斜度的是一樣的。通常,因為r的加工偏移原因,底部半徑和斜度會變小。如果你使用底部簡單形狀的電極,底部的尖角就會過切。過切的數值要根據電極r的比例來確定。因為此原因,粗加工容易出現過切。

對于3d的電極,如果你想要使用底部簡單形狀的模式,那么你電極的底部角半徑和斜度的就必須和最終的形狀相一致。

2)底部復雜形狀

如上圖,有些電極你很難確定它的底部半徑,或者有時電極底部并不平整。這些電極就不可能像以上所提到的那樣做?!暗撞扛叢有巫礎保ㄇ蛐紋蕉┑娜J嬌山餼穌庖晃侍?。

底部形狀簡單和底部形狀復雜

典型的方式是:底部復雜形狀。這在側面(z ― x 或 y―z 平面)看來是和圓形的平動一樣的。沒有過切的區域。如果使用大電極,該方式對于粗加工也是適用的。

所以,針對這種“搖”起來的加工方式,有如下的總結:

適當的r,盡可能取大一些,可以大幅度減少加工時間。

基本上,搖動應該選用圓形,因為它在各個方向上都是一樣的r值, 圓形搖動是最安全的方式。

選擇方形搖動會在尖角和斜邊部分引起過切,只適合在矩形類形狀。

簡單形狀的二維搖動,使用圓形搖動,它的x-y平面是圓形,但x-z、y-z卻是方形搖動,因此對于底部復雜形狀也會產生過切。

基于圓形搖動是最安全的原理,使用三維球形搖動,在各個方向都是圓形搖動,故在3個尺寸都是安全的。

對于高精度要求的復雜型腔一定要選擇三維球形搖動;而對于大多數放電加工,一般選擇二維的圓形平動能夠滿足要求,較三維球形搖動容易獲得好的光潔度與高效率。

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