在電機(jī)模具制造行業(yè)中,為了提高模具的壽命和加工質(zhì)量,往往采用硬事金材料制作沖頭(即凸模)或凹模,但加工成形是關(guān)鍵,雖然電火花線切割能直接加工成形,但是事后加工仍要依靠手工研磨。由于缺乏高剛度的精密成形磨削加工裝備,沖頭的成形加工尚有很大困難,采用電火花成形磨削能很好地解決這一工藝難題。
(1)硬質(zhì)合金材料的性能 硬質(zhì)合金材料有很高的硬度及耐磨性,特別是材料淬火后,硬度可達(dá)68~80HRC,所以常規(guī)加工很困難,尤其對模具零部件的成形加工就更加困難。
(2)電火花成形磨削設(shè)備
1)機(jī)械設(shè)備 采用普通臥軸平面磨床相同的旋轉(zhuǎn)方式,磨輪電動機(jī)選用直流伺服電動機(jī)驅(qū)動,無級調(diào)速裝置,轉(zhuǎn)速在0~500r/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。磨輪是工具電極,采用高純石墨制成,附有炭精電刷導(dǎo)電裝置,磨輪直徑為250~300mm。工作臺快速移動采用三相導(dǎo)步電動機(jī)帶動;慢速移動采用三相六拍BF70步進(jìn)電勸機(jī)控制,脈沖當(dāng)量為1μs。正常磨削時磨輪轉(zhuǎn)速為2.7~3.3m/min。為了滿足各種角度工件的成形磨削,還需配備正弦吸盤。
2)脈沖電源 采用晶體管脈沖電源,并配有微精加工電源,使加工表面粗糙度Ra值達(dá)到0.4μm。
3)工作液介質(zhì) 選用5號錠子油作介質(zhì)液,加工效果好,不易起燃,并能減小污染。
(3)電火花成形磨削工藝
1)硬質(zhì)合金“沖頭”開關(guān)尺寸 沖頭形狀尺寸如圖所示。其硬質(zhì)合金毛坯料尺寸為6.5mm×13.6mm×70mm(已熱處理)。
2)基準(zhǔn)面的磨削 也稱定位面的加工,將毛坯四面磨平,構(gòu)成定位基準(zhǔn)面要求。因此,電源電壓選擇80V,脈沖寬度為10μs,脈沖間隔為20μs,一次加工成形,尺寸6.5mm×13.6mm×70mm。
3)粗加工成形
a.石墨磨輪通過刀具修出成形面,其加工件的尺寸精度取決于刀具的精度,刀具刃口必須很銳利,后角取12°~15°,刀上人刃口表面粗糙度Ra值為0.2~0.1μm,前角為0°,刀具磨損后只需刃磨前平面。
b.粗磨成形a面,磨削時需換成形面加工的夾具,校正平行度,使用磁力夾角緊、吸牢。因加工余量較大,脈沖寬度40μ,脈沖間隔50μs,加工電流<10A。每加工兩個工件需修正磨輪一次,每次修整量在0.1mm左右,確保成形精度。
c.粗磨成形b面,見圖所示。再次更換成形夾具,因此夾具同時用于精加工,要求平行度<0.005mm,加工規(guī)準(zhǔn)同上。
4)精加工成形 通過粗磨a、b面之后,已基本成形。一般單邊還有0.07~0.1mm的精加工余量,換上精加工刀具修整石墨磨輪,預(yù)留微精加工0.0.4mm的雙邊余量。加工規(guī)準(zhǔn)選擇電源電壓60V,脈沖寬度4μ,脈沖間隔7μs,加工電流約1A左右。
5)微精加工 這是保證硬質(zhì)合金“沖頭”成形尺寸精度和表面粗糙的關(guān)鍵,每修整一次磨輪可完成一個工件兩個面的微精加工。實際石墨輪修整量很小,在0.03mm左右。加工規(guī)準(zhǔn)電源電壓50V,電容200pF。
6)精磨槽嘴平面 換上平面夾具和平面磨輪,要求夾具在全行程內(nèi)平行度<0.005mm。調(diào)整好抬刀量,加工規(guī)準(zhǔn)與精加工成形一樣。最后使其達(dá)到尺寸公差要求,加工表面粗糙度Ra值達(dá)到0.4μm。并要求“沖頭”尺寸的一致性要好。