精铸陶芯模镜面电火花加工应用技术
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内。
沟、 槽及小圆角处表面粗糙度问题。提高模具的使用性
能 （ 寿命 、耐磨性 、脱模性 ） 如 ，对降低工人劳动强度 ，
缩短制造周期 ，具有实际意义。
２ ．精铸陶芯模镜面电火花Ｊ －应用技术 ｊｒ ｎ
目前电火花加工技术在表面粗糙度方 面取 得了很大 进步 ，以下从理论和实践的角度进行概述。
抛光作业 的 复杂 曲面 的精 密加 工 ，有 效解 决 了狭窄 的
但在实际生产中，要真正克服弯曲回弹 ，不仅要完善工 艺设计 ，还要合理 的产品设计 ， 同时还需要高水平 的操 作者配合。只要各方面密切配合 ，共同对影 响回弹的 因 素采取 相应 的防范措施 ，就可 以掌握回弹规 律 ，从而更 加有效地克服弯曲件 的回弹 ，使其控制在允许 的范围之
型面狭窄的沟 、槽处无法下手抛光 ，表 面粗 糙度值达 不
＾＾ ＾ ＾＾ ＾＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾ ， ， ＾ ＾＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾ 、、 ＾ ～～ ＾ ＾＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾＾ ＾ ＾ ＾＾ Ｍ
因此 ，寻找新 的抛光工艺成为影响 叶片陶芯压型模
通过对这一典型 ｕ形件弯曲模结构 的改进 ，最大程 度地减小了回弹，为一系列类 似零件的弯曲成形提供 了 成功借 鉴方法 ，而且 在 一定 范 围内具 有较 高 的推 广价
值。ＭＷ （ 收稿 日期 ：２ １０ ０ ） ００ １８
（）电火花加工常用名词术语 ①脉冲电源：以脉 １
冲方式向工件 和工具电极的加工间隙提供放 电能量 的装
＆ 舶 Ｊ模 具
Ｉ ■■■■ ■■■■■■■ ■■■●■■■ ●■－
精铸 陶芯模 镜 面 电火花 加 工应 用技 术
西安航空动力股份有 限公 司 （ 陕西 ７０ ２ 言 ． 陶芯压型模是铸造 涡轮 空心叶 片必不 可少 的工装。 材料硬度高 ，表面形状 由许多交错 的沟槽 组成 ，表面粗 糙度值要求 Ｒ ≤ ．１ 。 Ｏ４ ｍ。在精加工完后 ，钳工需采用特 ｘ
次 、多次放电 ，亦即工具 电极 与微粉颗粒 、微粉颗粒与 微粉颗粒 ，最后 才是微粉颗粒 与工件表面之间火花放 电 （ 见图 ４ ，真正消耗在工件表面 的火 花放电能量经分散 ） 之后只有原单个 脉冲能量 １３—１ １ ，所 以加工出来 的 ／ ／０ 火花 凹坑特别浅而小 。
交付的关键 。通过 对国内专业模具厂和 电加 工研究所学
习调研 ，试验论证 ，使用精密 电加工设 备，总结出一套 精铸陶芯模镜 面电火花加工应用技术 ，用 于不 便于进行
另外 ，通过调整折弯机 ，利用该 弯形专用工具 还完 成 了同类零件的弯形 （ ：两零件弯 曲高度及板料 宽度 注
尺寸不同 ） 。改进后 的结 构 ，十分 有 效地 减小 了回弹。
置。② 电规准 ：电火花加工 时选 用的 电加工用 量 、电加
工参数 ，每次加工前必 须事 先选定。③放 电间隙：加工
参磊 工￣ｕ ｑ－ ｊ ｒ
ＷＷＷ． ｍｅｔ ｗｏ ｋ ｎ ９５ ． ｒ ａ１ ｒ ｉ ｇ， ０ ＣＯ ｎ
２１ 第’ ０年 ０ ０ 期＿
时工具 和工 件之 间 产生 电火 花放 电的一 层 距离 间 隙。 ④工作液介质 ： 工具和工件的放 电间隙必须浸泡在有一 定绝缘性能的液体介质中 ，其液 体介 质称 之为工作液介 质 。⑤电蚀产物 ：电火花加 工过 程中蚀除下的产物 ，狭 义地是指工具和工件表面被蚀除下的金属微粒小屑和煤 油等工作液在高温下分解出来的碳黑 。广义而言 ，电蚀 物包括煤油在高温下分解出来的氢 、甲烷等小气泡 。⑥ 脉 冲宽度 ： 是加到工具和工 件的放 电间隙两端 的电压脉 冲的持续时间，为了防止电弧烧 伤 ，电火 花加工只能用 断断续续 的电压波。粗加工时可用较 大的脉宽 ， 加工 精 只能用较小 的脉宽。⑦脉冲 间隙 ：是两个 电压脉 冲之间 的间隔时间。⑧峰值电流 ：脉冲 电流幅值是 间隙火 花放 电时电流的最大值 （ 瞬间 ） ，它是 实际影 响生 产率 、表 面粗糙度等指标的重要参数 。⑨平动头 ：按装在 主轴 头 上 ，使工具 电极在垂直 与轴头进给方 向作平面运 动的部 件 。⑩放 电状态 ：电火花加工问隙 内每一脉 冲放 电的基 本状态。一般分为开路 、 火花放 电、弧光放 电和短路 四 种基本的放 电状态和相对应的脉冲类型。 （ ）选择 高性能的放电机床是实现镜 面加工 的前提 ２
殊的方法抛光才 能达 到镜面效 果。否则 ，在 试模现 场 ， 因表 面局部粗糙度不能达到设计 图样要求 ，陶芯难 以取 出或断裂在模腔 内，导致试模 不合格 。
到设计 图样要求 ，压 铸时 陶芯出模断 裂率 为 ９ ％ 以上 ５
需３ ５ — 次修模 和上百次压铸 ，才能使模具合格。
要成功实现镜面加工 ，最关键 的因素是电火花机床应 具有镜面精加工电路 ，为此要求单个脉 冲能量很小 （ 窄
常 规 Ｅ Ｍ Ｄ 混硅 粉 Ｅ ＤＭ
硅
工
图 ３ 混粉加工原理
二是由于工作液 中混有很多微小 的导电颗粒 ，每次
火花放 电的通道都 “ 串联 ”地经过这些 导电体两 次 、三
图 ｌ 陶芯压型模上模
而高 ，这两处使用球头刀加工都很 困难 。曲面上分布窄
小肋及凸 台，并有 出模斜度 ，最小 圆角 册 ． ０ ５ ｍ， ３～ ． ｍ 最小肋宽 ０ ６～１４ ｍ，槽 深沿叶 片型 面变化 ，型 面精 ． ．ｍ
图 ２ 陶芯压型模下模
度 ± ．２ｒ ００５ ｍ，表面粗糙 度值 Ｒ ≤０８ ｍ，钳工对模 具 ａ ．ｔ ｘ
这几年 ， 我们在某高压涡轮导 向叶片复杂精铸模具 设计制造一体化研制过程中 ，仍然碰到类似 的难题 。其
模具型面为坐标点构成的三维 曲面 ，如图 １所示为 陶芯 压型模上模 ，小肋宽 ０ ６～１４ ｍ，表 面粗 糙度 值要求 ． ．ｍ 低 ，钳工抛光难度大；图 ２为陶芯压 型模 下模 ，型面左 侧三排小凸台直径 ２０ ｒ ．４ ｍ，分 布密度大 ，右侧 Ａ肋窄 ａ
沟、 槽及小圆角处表面粗糙度问题。提高模具的使用性
能 （ 寿命 、耐磨性 、脱模性 ） 如 ，对降低工人劳动强度 ，
缩短制造周期 ，具有实际意义。
２ ．精铸陶芯模镜面电火花Ｊ －应用技术 ｊｒ ｎ
目前电火花加工技术在表面粗糙度方 面取 得了很大 进步 ，以下从理论和实践的角度进行概述。
抛光作业 的 复杂 曲面 的精 密加 工 ，有 效解 决 了狭窄 的
但在实际生产中，要真正克服弯曲回弹 ，不仅要完善工 艺设计 ，还要合理 的产品设计 ， 同时还需要高水平 的操 作者配合。只要各方面密切配合 ，共同对影 响回弹的 因 素采取 相应 的防范措施 ，就可 以掌握回弹规 律 ，从而更 加有效地克服弯曲件 的回弹 ，使其控制在允许 的范围之
型面狭窄的沟 、槽处无法下手抛光 ，表 面粗 糙度值达 不
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因此 ，寻找新 的抛光工艺成为影响 叶片陶芯压型模
通过对这一典型 ｕ形件弯曲模结构 的改进 ，最大程 度地减小了回弹，为一系列类 似零件的弯曲成形提供 了 成功借 鉴方法 ，而且 在 一定 范 围内具 有较 高 的推 广价
值。ＭＷ （ 收稿 日期 ：２ １０ ０ ） ００ １８
（）电火花加工常用名词术语 ①脉冲电源：以脉 １
冲方式向工件 和工具电极的加工间隙提供放 电能量 的装
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精铸 陶芯模 镜 面 电火花 加 工应 用技 术
西安航空动力股份有 限公 司 （ 陕西 ７０ ２ 言 ． 陶芯压型模是铸造 涡轮 空心叶 片必不 可少 的工装。 材料硬度高 ，表面形状 由许多交错 的沟槽 组成 ，表面粗 糙度值要求 Ｒ ≤ ．１ 。 Ｏ４ ｍ。在精加工完后 ，钳工需采用特 ｘ
次 、多次放电 ，亦即工具 电极 与微粉颗粒 、微粉颗粒与 微粉颗粒 ，最后 才是微粉颗粒 与工件表面之间火花放 电 （ 见图 ４ ，真正消耗在工件表面 的火 花放电能量经分散 ） 之后只有原单个 脉冲能量 １３—１ １ ，所 以加工出来 的 ／ ／０ 火花 凹坑特别浅而小 。
交付的关键 。通过 对国内专业模具厂和 电加 工研究所学
习调研 ，试验论证 ，使用精密 电加工设 备，总结出一套 精铸陶芯模镜 面电火花加工应用技术 ，用 于不 便于进行
另外 ，通过调整折弯机 ，利用该 弯形专用工具 还完 成 了同类零件的弯形 （ ：两零件弯 曲高度及板料 宽度 注
尺寸不同 ） 。改进后 的结 构 ，十分 有 效地 减小 了回弹。
置。② 电规准 ：电火花加工 时选 用的 电加工用 量 、电加
工参数 ，每次加工前必 须事 先选定。③放 电间隙：加工
参磊 工￣ｕ ｑ－ ｊ ｒ
ＷＷＷ． ｍｅｔ ｗｏ ｋ ｎ ９５ ． ｒ ａ１ ｒ ｉ ｇ， ０ ＣＯ ｎ
２１ 第’ ０年 ０ ０ 期＿
时工具 和工 件之 间 产生 电火 花放 电的一 层 距离 间 隙。 ④工作液介质 ： 工具和工件的放 电间隙必须浸泡在有一 定绝缘性能的液体介质中 ，其液 体介 质称 之为工作液介 质 。⑤电蚀产物 ：电火花加 工过 程中蚀除下的产物 ，狭 义地是指工具和工件表面被蚀除下的金属微粒小屑和煤 油等工作液在高温下分解出来的碳黑 。广义而言 ，电蚀 物包括煤油在高温下分解出来的氢 、甲烷等小气泡 。⑥ 脉 冲宽度 ： 是加到工具和工 件的放 电间隙两端 的电压脉 冲的持续时间，为了防止电弧烧 伤 ，电火 花加工只能用 断断续续 的电压波。粗加工时可用较 大的脉宽 ， 加工 精 只能用较小 的脉宽。⑦脉冲 间隙 ：是两个 电压脉 冲之间 的间隔时间。⑧峰值电流 ：脉冲 电流幅值是 间隙火 花放 电时电流的最大值 （ 瞬间 ） ，它是 实际影 响生 产率 、表 面粗糙度等指标的重要参数 。⑨平动头 ：按装在 主轴 头 上 ，使工具 电极在垂直 与轴头进给方 向作平面运 动的部 件 。⑩放 电状态 ：电火花加工问隙 内每一脉 冲放 电的基 本状态。一般分为开路 、 火花放 电、弧光放 电和短路 四 种基本的放 电状态和相对应的脉冲类型。 （ ）选择 高性能的放电机床是实现镜 面加工 的前提 ２
殊的方法抛光才 能达 到镜面效 果。否则 ，在 试模现 场 ， 因表 面局部粗糙度不能达到设计 图样要求 ，陶芯难 以取 出或断裂在模腔 内，导致试模 不合格 。
到设计 图样要求 ，压 铸时 陶芯出模断 裂率 为 ９ ％ 以上 ５
需３ ５ — 次修模 和上百次压铸 ，才能使模具合格。
要成功实现镜面加工 ，最关键 的因素是电火花机床应 具有镜面精加工电路 ，为此要求单个脉 冲能量很小 （ 窄
常 规 Ｅ Ｍ Ｄ 混硅 粉 Ｅ ＤＭ
硅
工
图 ３ 混粉加工原理
二是由于工作液 中混有很多微小 的导电颗粒 ，每次
火花放 电的通道都 “ 串联 ”地经过这些 导电体两 次 、三
图 ｌ 陶芯压型模上模
而高 ，这两处使用球头刀加工都很 困难 。曲面上分布窄
小肋及凸 台，并有 出模斜度 ，最小 圆角 册 ． ０ ５ ｍ， ３～ ． ｍ 最小肋宽 ０ ６～１４ ｍ，槽 深沿叶 片型 面变化 ，型 面精 ． ．ｍ
图 ２ 陶芯压型模下模
度 ± ．２ｒ ００５ ｍ，表面粗糙 度值 Ｒ ≤０８ ｍ，钳工对模 具 ａ ．ｔ ｘ
这几年 ， 我们在某高压涡轮导 向叶片复杂精铸模具 设计制造一体化研制过程中 ，仍然碰到类似 的难题 。其
模具型面为坐标点构成的三维 曲面 ，如图 １所示为 陶芯 压型模上模 ，小肋宽 ０ ６～１４ ｍ，表 面粗 糙度 值要求 ． ．ｍ 低 ，钳工抛光难度大；图 ２为陶芯压 型模 下模 ，型面左 侧三排小凸台直径 ２０ ｒ ．４ ｍ，分 布密度大 ，右侧 Ａ肋窄 ａ