"微"电火花线切割腐蚀加工技术简析

点击数:632 发布时间:2013-07-04
与轨迹电火花腐蚀,垂直电火花腐蚀相比,线切割也是微电腐蚀加工中可以使用的工艺技术,利用极细的20μm粗的微型线切割丝,可以切割出宽度仅为40μm的缝隙.

与轨迹电火花腐蚀、垂直电火花腐蚀相比,线切割也是微电腐蚀加工中可以使用的工艺技术,利用极细的20μm粗的微型线切割丝,可以切割出宽度仅为40μm的缝隙。在采用了多线微型线切割的方案后,可将割缝的宽度提高到几个微米,缝隙处的表面粗糙度可达到 Ra±0.1μm的水平。微线切割技术除了生产微型产品,例如生产微型齿轮,或者微型反转机构(minimal-invasivenChirurgie)的零部件外,还非常适合生产制作微造型模具和微冲裁模具。与此相比,垂直进给的微成型电火花腐蚀加工则主要适用于微压铸模具和微孔加工,例如加工共轨喷射系统中的电控喷油器。在机床生产与研究开发不断发展的情况下,在微加工机床外部设备的不断完善的情况下,微电腐蚀加工技术的应用领域将也会随之不断扩大。

在加工凹腔时,例如冲压模具或注塑模具中的型腔时,长期以来一直采用的是电火花腐蚀加工工艺。然而这种方法在加工微型工件时会因微电极的制造而引起一系列的经济的和技术上的困难。利用微型铣刀或LIGA技术加工微型成型电极非常困难,往往与电极的材料有关,而且费用也很高。另外,这样制成的成型电极也不易接近工件,耗费的时间很长,很有可能出现定位错误或者损伤微型成型电极或微型工件。

一种可以解决这一难题的微型腔加工工艺方法是所谓的微轨迹腐蚀工艺技术,是利用圆柱形微电极(ED-Milling),按运动轨迹逐步“电火花腐蚀”加工出微小型腔的工艺方法。在这种微轨迹电火花腐蚀加工中,所用的电极是圆柱形的杆式电极,而不是与微型型腔轮廓相同的成型电极,其电火花腐蚀过程可与端铣刀成型铣削相比较,最终加工出三维的型腔。与微电火花腐蚀加工相比,ED-Milling方法更适合在微型电腐蚀加工领域中使用。利用合适的五坐标数控系统,即带有进给速度调节,又带有电机磨损补偿的数控系统,可以加工出几何精度非常高的微型工件。由于微型电极的相对运动和“开放式”的微型型腔与传统的电火花腐蚀加工技术相比有着很好的清理排屑作用,从而提高了微型电极的切削效率,又可以延长微型电极的使用寿命,对提高微型型腔的表面质量又有着积极的作用。另外,由于采用了圆柱形的微电极,又减少了电极的制作费用。虽然人们采用ED-Milling微加工工艺技术的经验还不多,尤其是在工业化大生产中的实际应用经验,但是许多研究单位都在这方面下大气力进行研究,例如准备生产与这种工艺技术配套的CAM系统

微加工的另一个要求是:必须能保证几微米小的加工公差。由这一要求引出的是对微电火花腐蚀加工机床的一系列技术要求:要求驱动系统具有很高的定位精度;高解析度的位置测量系统;无振动的机床床身系统以及很高的长时间热稳定性能。现代化的微电火花腐蚀加工机床和微线切割机床可以实现的定位精度为±2μm。瑞士的电火花加工机床生产厂商Agie研制了一种面向未来的台式微电火花腐蚀加工机床,采用了并行联接的机械转向节和Voice-Coil电机,它的定位精度达到了纳米级。