模具的特种加工技术

【问题导入】

特种加工可以加工各种用传统工艺难以加工的材料、复杂表面和某些模具制造企业有特殊要求的零件。通过本项目的学习，可以使读者理解相应的特种加工技术的理论知识；同时，通过不同任务的实施，可以提高读者的动手操作能力。

【学习目标及技能目标】

了解模具常见特种加工及加工特点；了解电火花、激光加工、超声波加工的加工特点；学会常见快速成型制造方法及应用；电火花加工的工作原理和特点，影响电火花加工质量、加工精度、表面质量的主要工艺因素。

【知识准备】

特种加工也称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。常用特种加工方法分类见表6.1。

表6.1　常用特种加工方法分类表

电火花机床在加工时，是在绝缘介质中通过机床的自动进给调整装置，使工具电极与工件之间保持一定的放电间隙，然后，在工具电极与工件之间施加强脉冲电压，击穿绝缘介质层，形成能量高度集中的脉冲放电，使工件与工具电极的金属表面因产生的高温(10 000～12 000℃）被熔化甚至被汽化，同时产生爆冲效应，使被蚀除的金属颗粒抛出加工区域，在工件上形成微小凹坑。然后绝缘介质恢复绝缘，等待下一次脉冲放电，这样周期往复，形成对工件的电火花加工。电火花特别适用于淬火钢、硬质合金等材料的成型加工，这样就解决了材料淬火后除磨削以外就不能再进行切削加工的困难，也解决了各种难加工材料的成型加工问题。

1）电火花加工原理

电火花加工又称放电加工(Electrical Dischargemachining，EDM），它是在加工过程中，利用两极(工具电极和工件电极）之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。因放电过程中可见到火花，故称为电火花加工，也称电蚀加工(见图6.1）。加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是两极的蚀除量不同，其原理如图6.2所示。工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。电火花加工的质量和加工效率不仅与极性选择有关，还与电规准、工作液、工件、电极的材料、放电间隙等因素有关。电火花放电加工按工具电极和工件的相互运动关系的不同，可分为电火花穿孔成型加工、电火花线切割(见图6.3）、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字等。