电火花成型电极改造

电火花成型电极的改造

【摘要】电极在保证精度下，其设计制作应尽可能简化结构，方便机加工。同时也要考虑电极在火花机床上的找正定位。本文是自己对一种压胶型腔模的电火花成型电极结构的改造，从而提高加工精度和效率。

【关键词】压胶型腔模电极结构装夹定位

【前言】

目前，电火花加工这一新工艺技术已广泛用于模具复杂型腔的加工，在模具制造业中占有举足轻重的地位。电极是电火花成型加工中的工具，电极的形状、尺寸、结构形式和安装会直接影响到所加工型腔的精度。因此，合理的电极结构形式和定位方法是降低电极制造难度，提高加工速度，保证加工精度的重要手段。

我校在一次加工胶木旋钮手柄的压胶模时，采用电火花加工的方法来进行模具型腔加工，但在试模时，模具生产出来的塑件上半部分和下半部分出现错位现象，塑件不合格，模具也不合格。这时，模具交货日期将到，单位领导非常重视，安排我负责此模具的修改。

一、压胶型腔模和成型电极结构分析

要解决问题，首先要了解其产生的原因。为了了解该塑件产生错位的原因，我反复研究模具图纸、分析模具的结构、分析塑件错位的原因，为确定改造方案提供依据。

1、模具结构分析

此模具是生产胶木旋钮手柄的压胶模，模具型腔表面粗糙度ra

小于1.6μm，尺寸精度要求较高，因此旋钮手柄不仅要求外表光洁、漂亮、手感好，还要有较高尺寸精度的要求。从上模（图1）和下模（图2）中可以看出，本模具是由对开的两部分（即上模和下模）组成。加工该模具的型腔宜采用电火花加工，因为电火花加工型腔容易获得很高的表面粗糙和尺寸精度，加工较容易。若采用电火花成形加工型腔，重点就要设计好电极的结构和电极的在机床上的装夹定位精度，这样才能保证模具型腔的精度。因此合理的电极设计和制造安装精度显得十分重要。

图1胶木手柄压胶模上模图

图2胶木手柄压胶模下模图

2、原电极结构缺陷分析

通过对原电极进行观察分析，得知原电极是采用整体式的结构，即是上模型腔电极与下模型腔电极连在一起整体加工出来。原电极结构如图3所示。电极的材料选用石墨，电极缩放量为0.8mm，电极的加工工序是由数控铣加工出来，再由钳工修整而成。上、下模电极尺寸精度一般，上模在深度为2.1 mm处，电极尺寸修正为1.8 mm，用0.3 mm的距离作为补偿电极损耗。电极安装到火花机床上时，用螺杆旋入电极中心处的螺孔内进行固定，上模型腔加工完，把电极调转头按同样的规准进行下模型腔加工。

通过以上的分析，对这副模具出现的缺陷主要原因分析如下：图3原电极图

（1）电极的加工方面

原电极采用整体式结构，增大了电极加工的难度，且精度也难以控制。如在铣床上加工完上模电极，调头加工下模电极时，存在着装夹、校正难，上、下形状的吻合不好等问题。

（2）电极的安装校正方面

电极安装到机床进行火花加工时，必须使电极的中心与模板的中心重合，以确保型腔的中心与模板外形中心的同心度，从图1，图2可以看出上、下模腔具有凹凸圆弧位。原电极设计没有定位机构，只是在电极的中心用电极柄将电极固定，这样，电极与工件根本没法校正定位，特别是在调头加工下模时，更难保证上、下两型腔的相对位置的正确性。

二、电极结构改造措施

1、采用分体电极

通过以上对电极工艺的分析，为了简便电极的制作和更好地保证模具的加工精度，本人对电极及电极固定装置进行改造，具体方案如下：

由于石墨电极在精加工时损耗较大，加工粗糙度低于紫铜电极，并且容易脱落、掉渣，易拉弧烧伤工件等。因此我选择紫铜作为电极材料，电极缩放量为1mm（该上、下模的型腔较为复杂，而且型腔四周有均匀的圆角，因此电极的缩放量可以略大些）。

根据型腔的几何形状，采用分解工具电极法，把电极分解为上模型腔电极（第一个工具电极，图4所示）和下模型腔电极（第二个工具电极，图5所示），这样可以简化电极制造，便于修整电极。

本电极是采用单个工具电极平动法来进行型腔电火花加工，再配合火花机床平动头对型腔由粗至精逐档修光，可一次完成型腔的粗、中、精成型，节约制造成本，提高生产效率。

图4上模电极图

图5下模电极图

2、电极制造

电极的毛坯各基准面按要求加工，达到所需的外形尺寸、垂直度和表面粗糙度小于1.6μm，然后采用数控铣床按电极图纸尺寸要求进行粗铣、精铣加工。最后，由钳工加工螺纹及修整抛光，加工达到图纸要求，完成了电极的制造。

三、加工操作

1、电极装夹和校正定位

（1）电极装夹：在进行火花加工时，将上模电极在电极固定板处用螺杆固定在电火花加工机床的主轴上。装夹时应注意电极与夹具的接触要良好、牢固，且保持清洁，并调整电极的轴心线，使其大至垂直机床工作面。

（2）电极校正：由于该电极在加工时，电极与电极固定板是一起加工出来的，所以校正时只需在电极固定板上进行以下两方面的校正即可。

1）平行度：以电极的固定板上端面作基准，使用百分表调整固定板与机床工作台面的平行度在0.03mm范围内；固定板的侧面与工作台的十字拖板的全行程的平行度在0.02mm范围内。

2）垂直度：包括电极板的左右、前后的重直度。校正时，利用百分表从电极固定板的右边和前面平面的下端往上移动，通过调整机床主轴头的螺母，使百分表在电极固定板表面的读数保持在同一数值上。

被加工的对开模模板装在机床工作台面上，用同样的方法校正模板的外形基准与工作台十字拖板的平行度。电极与模板的相对中心位置，利用电极固定板的一个端面，通过手摇与模板侧面接触，利用机床的接触感知功能找到电极固定板刚与模板侧面的坐标点（即电板与工件接触报警），然后利用机床的数显装置把电极按图纸尺手摇到所需的位置。保证电极与模板的中心定位精度。

在水平与垂直校正后，往往由于在最后紧固时，电极装夹不紧，在加工中松动，或找正有误差，使电极发生错位、移动，导致造成废品。因此紧固后还应不厌其烦地再找正检查一次，确认是否无误再进行加工。

2、加工方法

加工规准转换表

规准高压

一发

低压脉宽脉间高压管低压管平动量进给量

极性

上表规准1、2项是粗规准，即粗加工时为了提高加工速度，粗糙度放在次要的地位来考虑，可采用宽脉宽大脉间，低压管投入管