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1、电火花加工精度的改善措施,机制112 胡向杰 侯维,摘要:,本篇要点是，电火花加工的精度，通过对电极的优化设计制作、工件定位的精度保证、工件的定位加工三个方面去改善。从这三方面的改善措施详细讨论了，如何降低和消除电极加工精度误差、电火花加工机的几何精度误差、工件电极的校正精度误差、定位精度误差等，对电火花加工精度的影响，提高电火花加工精度。并使工艺流程化，为公司带来的直接应用效益。关键词：加工精度 定位加工 应用效益,引言,随着现代工业的深入发展，越来越精密化的市场需求，对企业也提出了更高的加工精度要求，使高精密模具制造能力成为企业的核心竞争力。公司原0.005mm的电火花加工精度，已不能满足
2、松下、住友、高野精密、技研新阳等越来越多客户，提出的模具工件电火花加工尺寸0.002mm、清角加工R0.02mm以下高精度要求。只有满足客户的高精度加工要求，公司才可能实现高精密模具从国外进口到国内制造，降低模具制造成本，提升企业竞争力。如何提高电火花加工精度,已成为公司刻不容缓的攻关课题!本文从实验性加工、工件的实际制作到流程的改善方面，总结出提高电火花加工精度直接相关的三大方面：电极的优化设计制作、工件定位的精度保证、工件的定位加工和加工中的测量确认。从这三方面详细论述了如何提高电火花加工精度、工艺流程化，为公司带来的直接应用效益。,1.现状分析,1.1加工机及加工环境分析,公司现状使用的
3、数控机床均为日本高速高精度加工机,其机床相关信息如下表2-1、图2-1所示:表2-1.机床相关信息,主要加工机图片,1.1加工及加工环境,我们主要利用上述几款机床进行模具相关工件的加工,用Nikon高度仪、 Mitutoyo千分尺、Nikon二次元等测量仪器检验加工精度。对于机床工作环境，集中在221的无尘恒温车间。也就是说工作环境是满足机床稳定加工的基本要求。,1.2原加工方法分析,电火花加工的两个大的方面分别是：电极的制作，电火花加工实施。其中电火花加工实施部分如下图2-2所示：,1.2原加工方法分析,此种方法繁琐、效率低下，加工精度不能完全人为控制，高精度要求时加工失败率高。据改善前公司
4、年度TQC发表时的不完全统计，电火花加工精度达到0.003mm精度要求的成功率为35%、达到0.002mm精度要求的成功率几乎为0。,1.3电火花加工达不到高精度要求的综合分析,要了解电火花加工精度，我们先要对以下几个概念有初步的了解。定位精度：是指工件或刀具等实际位置与标准位置(理论位置、理想位置)之间的差距，其不一致量即为定位误差。差距越小，说明精度越高。是工件加工精度得以保证的前提。校正精度：是指工件或电极的校正偏差。定位不准确误差:工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。电火花加工中，由于基准球尺寸本身有误差，由此求得的相对位置也存在偏差。机床的几何误差：工件的加工精度很大
5、程度上取决于机床的精度。包括机床的制造误差、安装误差、和磨损引起的误差。在加工过程中这些误差会直接反映到工件上去，影响加工精度。通常的理解是，使用机床进行加工,加工精度无法超越机床本身精度。工艺系统的几何误差是指机床、夹具、刀具和工件的原始误差。这些误差在加工中会或多或少地反映到了工件上去，造成加工误差。由此，我们归纳出影响电火花加工精度的因素，包括电极的加工精度、电火花加工机的几何精度、工件电极的校正精度、定位精度等。也可以理解为，电火花加工精度是以上多种精度影响的复合反映。,1.4工件的定位加工对于提高电火花加工精度的分析,如此之多的因素交错混杂，要想保证电火花加工精度，我们需要得到的是一
6、种可以规避或者减小误差的加工流程，在流程可靠性保证的前提下可人为操作提高电火花加工精度。经过不断的交流学习和进行实验性加工对比，我们总结出，只有采用增加装夹辅助装置将工件定位加工和进行加工中的测量确认，在保证工件定位精度的前提下，利用机床本身的精度和最小驱动单元值进行微量位移加工，才可满足我们的高精度加工要求。于是我们对定位进行了改善，改善前后的定位、,加工方法对比如下图,加工方法对比,改善前:工件直接在磁台上定位,加工完成后再拆下测量确认。改善后：细小工件增加装夹辅助装置，通过采用日本制JAM牌超微精密平口钳装夹后，在磁台上的定位块定位；一般大小工件直接用磁台上的定位块定位，加工完成后拆下来
7、测量。改善后只需要根据工件测量数据进行加工参数调整和微量位移，就可达到高精度的加工要求，规避或者减少校正、分中误差，加工成功率高。对于沙迪克的AQ35L机型，工件定位加工有效地保证了工件在同一位置实现微量偏移修正加工，同时将机床的几何误差、校正不准确误差、定位不准确误差等不利影响降至最低。,改善后的加工流程如下图,流程改善的前提条件是,对电火花加工的工件增加装夹辅助装置进行定位,固定在电火花加工机工作台的同一位置。如此在“加工测量加工” 这一环节上,工件和电极均不需要重新校水平和分中，直接将工件归于工作台上的定位位置即可。也就是说，将工件和电极的多次校正、分中工作，直接转换为单一的工件在工作台
8、上的定位安装。,2. 工件的定位加工,2.1工件定位加工的精度保证一,怎样才能做到工件在工作台上的定位？对此，我们延用了以往的定位块，只是在定位块的制作方面作了更进一步的改善。相关说明：(1).定位块一全周倒C角：减免定位块加工中表面残渣的吸附，影响工件定位时定位精度；(2).定位块一四面切槽：减少大面积研磨加工时的平面变形，保证定位块研磨加工的平面度。且加工中定位块可减少与磁性工作台、工件的大面积接触，保证定位精度。定位块的平面度和垂直度应保证在0.002mm以内；(3).定位块二的R角接触：避免定位块利角与工件的接触磨损、面接触，影响工件定位精度。,2.2工件定位加工的精度保证二,加工精度
9、要求0.002mm 的小工件,其长宽高为2.600mm*0.800mm*14.520mm，工件定位精度该如何保证？ 对此,我们拟用了测量方法中的变薄为厚法增加装夹辅助装置,即用日本制JAM牌超微精密小型平口钳装夹定位工件。如此,即实现了小工件的定位安装。加工、测量确认时,使工件和日本制JAM牌超微精密小型平口钳作为一个整体移动。,2.3工件定位加工的精度保证三,在工件定位精度保证的基础上，电极的加工精度又该如何保证？以往的加工中，每个电极都要进行校表分中，而分中的数值通常会有0.0020.003mm的中心偏差，想要加工出我们想要的精度，几乎不可能。为此我们采用了粗公中公多个精公电极同时作为一个
10、整体设计、加工应用，实现电极的一次性分中，工件的同一位置多个电极直接位移加工。减少因电极的多次分中，造成的分中偏差。,3. 工件定位加工的应用效益分析,以上三个方面，有效保证了图2-2中加工流程的实施，以及加工中的精度确认和微量位移修正加工，实现了电火花加工部位0.002mm公差值的高精度加工要求。通过对该工件的加工尝试，有效的完善了原有的电火花加工流程，提高了高精度工件加工成功率和常规工件的加工效率。其效益展示如下图表所示:,表4-1. 0.002mm公差要求的工件加工改善前后对比,从上表中的统计数据可以看出，以上两种工件，加工失败大大降低，使高精度要求的小工件加工成为可能，且可进行批量生产
11、，满足客户要求。,表4-2. 0.003mm公差要求的工件加工改善前后对比,由于增加了工件加工中的装夹辅助装置，加工工艺得到改善，加工成功率大大提高。在加工精度保证的基础上，稳步提升了电火花加工效率。,电火花加工工艺改善后，电火花定位加工在实际生产中的应用，其应用效益是可观的。以下是公司2009年1月到09年8月的精密模具生产额统计：,上述图表可以很明显的看到，09年5月以后，生产额较以前大大提高。当然，生产额的提高，牵涉的因素方方面面。但是，不可否认的是，生产能力在提高，加工工艺日渐成熟。生产效率的提高，已经向我们展示了电火花加工精度的改善措施，在实际生产中的应用效益。,结束语,在CNC、慢走丝线切割、研磨加工精度保证的同时，对于电火花加工精度和流程的改善，公司在精密模具制造能力上有所提高，直接为公司创造了经济效益。现在接的精密模具订单也越来越多，部份精密模具已直接由国内制造出口到日本、德国、新加坡、马来西亚、印度等国家和地区。如何制造出更高精度的精密模具，是一个不断尝试、探索、学习和交流的过程。我们将持续改进、稳固成果，让企业更具核心竞争力！,在此感谢百度对我们的大力支持,
