Fig 1. 电极减寸量
1.2 电极减寸量决定了加工速度. 如果电极放电量大,间隙会大;反之相反.容易想象,如果加工时能量大,那么加工速度也就会快. 根据拇指法则,如果电极减寸量加倍,加工速度(铁屑去除率)会提高5倍.另外重要的一点是粗加工条件不仅速度快而且损耗小.那也就说明如果电极减寸量足够的话,你可以使用有效而且低损耗的条件. 2.如何得到良好的表面质量. 粗加工的表面质量很差,但是我们又希望在短时间内得到良好的表面质量.要实现这一目标的最好办法就是用粗加工条件加工掉大部分,然后再用精加工条件去加工表面. 另外,要减少加工时间,加工条件就要在适当的时间变化.例如,如果你开始粗加工的最大粗糙度是40μ,而最后你要得到最大粗糙度是5μ,那么你就必须在粗加工和精加工间有7段来改变加工条件. (对于每种工件材料,电极材料和加工面积,牧野EDNC系列机床都有标准的模型数据) 2.1 底部表面 底部表面可以通过改变条件和设置高度来实现. 但是侧面因为粗加工的的间隙比精加工的要大而不能实现 2.2摇动实现侧面加工. 要加工侧面,电极就必须要接近侧面 在垂直于加工方向的平面内的运动就叫做摇动 摇动的目的是完成侧面的加工 3. 摇动(2维)对精度的影响 3.1 摇动后的形状 首先我们要了解摇动加工后的形状.如果电极以一定的形状摇动,电极的每一部分都要以相同的形状摇动(Fig 6).然后画出电极的外形状. 该图形的外部形状就是精加工后的形状(Fig 7). 该方法可用在任意一种摇动形状上.这是一种有效的确定加工形状的方法. 有些摇动会导致不精确的形状,但是从一般的考虑,错误并不是很大。我们要对这些有足够的了解才行,我想从两维的形状开始。 3,2 圆形平动 电极在每个尺寸上都会比实际要的形状要小一点(Fig 8)。所以要得到想要的形状尺寸就要在各个方向上扩大一个R的尺寸。
在各个方向上扩大一个R就相当于每个点都做R的圆形运动。Fig 9显示了直线部分是正确的,但是尖角部分却是不够的。
加工的半径是R,等于电极减寸量。 对于一般的形状,如图Fig 11,电极减寸量使外角半径小,而内角半径大。这种变形就象『Offset machining』(Fig 12)一样。 在使用圆形平动后,加工形状就正确了(Fig 13)。 如果用CNC或线切割做电极且用偏移来确定电极减寸量,圆形平动做出正确的形状,没有尖角。 另外重要的一点是:圆形平动没有过切。这是标准的平动方式,没有过切。如果你不是很了解平动,那么建议选择该平动方式。 3.3 方行平动 对于EDM,角落加工是最重要的加工之一。 如果图Fig 14,方形平动就比圆形平动好。 对于Fig 15所示图形(既圆且方),你必须 选择角落的半径和最后的半径一致。这是使用 方形平动的最好方式。 Fig 14和Fig 15由角落线所决定,但是如果你对于一般的形状也使用方形平动就会出现问题。 例如,如果对于Fig 16,你使用方形平动,那么斜线区域就会过切。图Fig 17显示了原因。最明显的错误就是45度角的时候。 该摇动形式只能用在如Fig 18所示形状。此时,方形平动比圆形平动的加工效率要高一些。
3.4 自由平动
关于三角形(Fig 16),如果你使用圆形平动,斜边的尺寸是正确的。但是看这些角,就有没有加工到的部分。在此时你就可以使用自由平动。如果摇动半径是三角形,角就可以加工到。
MAKINO EDNC系列有自由平动的功能。很简单。程序仅仅要求电极形状的外形。
程序和结果的例子如Fig 20所示: 关于Fig 21所示形状,就不可能使用自由平动。在圆形平动后,如果你想把尖角部分做的更尖,其他部分就会过切。 对于这些形状,圆形平动就比较合适。
4 摇动对精度的影响(3 dimension)
3D的摇动对于尺寸的影响可以参考2D对于X-Y 平面Y-Z 或 Z-X 平面。 3D形状的电极因为在各个方向有同样的R的原因,要放在最后形状的合适位置。 到该位置的时候,你必须使用电极粗工放电条件所允许的R。然后改变成精加工的加工条件。 5.1 底部简单形状 对于一般的CNC EDM机器来说,摇动值是从上到下不变的(该方法叫做“底部简单形状”)。如果X-Y平面是圆形平动的话,Z-X或Y-Z平面和方形平动一样。这意味着底部半径和底部斜度的是一样的(cf. Fig 15)。通常,因为R的加工偏移原因,底部半径和斜度会变小。如果你使用底部简单形状的电极,底部的尖角就会过切。过切的数值要根据电极R的比例来确定。因为此原因,粗加工容易出现过切。 对于3D的电极,如果你想要使用底部简单形状的模式,那么你电极的底部角半径和斜度的就必须和最终的形状相一致。 5.2 底部复杂形状 就象如图Fig 24所示的图形一样,有些电极你很难确定它的底部半径,或者有时电极底部并不平整。这些电极就不可能象以上所提到的那样做。MAKINO EDNC系列机器有“底部复杂形状”的模式来解决这一问题。 典型的方式是:底部复杂形状。这在侧面(Z ― X 或 Y―Z 平面)看来是和圆形的平动一样的。没有过切的区域。如果使用大电极,该方式对于粗加工也是适用的。Fig 23所示已经过切了。 Fig 26 显示了方式和加工的结果。 如果使用“底部复杂形状”,请确认可以用Fig 23的电极来获得Fig 24的结果。 5.3 底部复杂加工 5.3 底部复杂加工的方法 对于不同的底面形状,Makino EDNC系列机床有许多种加工方法。 5.3新式球面摇动加工(加工方法8) 一般来说,我们推荐以下方法:粗加工使用复杂形状底面而精加工使用简单底面形状。然而,对于三维的电极,因为三个方向的电极同时消耗,上述方法也同样适用, 对于精加工,复杂形状的底面不易得到较高的精度。 (102 Z**R**E**I**J**O**L23P1111M0B0 对于这样的形状,我们推出了新的加工方式8,18,28 G102Z**R**E**I**J**O**L28P1111M0B0 (侧面加工不适用) 对于大面积的加工,尤其是HQSF加工,我们推荐该加工方法。 该过程不仅是圆柱运动而且也是3D形状的运动,如下所示: 为了减少加工时间,机器决定了结束时的检查点,当机器确认该点已经加工完毕以后就会转到下一段去加工。 5.5 复杂的 实际上产品的形状在底部有因素。尤其是利边部分的形状(没有平整的形状)很难得到正确的形状。 如果角度很锋利,差异就比较大。 它会在R值上增大。底部形状复杂 的电极因fig 21所示原因就不能 得到正确的形状。 对于精度很高的形状或尖角的设计,R值就不可以很大,如果可能的话,设置为0。一般地,我们设置R值小于0.1并且摇动半径设置很小。问题是精加工程序段的时间问题。
要减少该段的加工时间,粗工电极就要选底部形状复杂球形的模式,粗加工必须做到和精工段。 6.结论 ①合适的R能减少加工时间.②基本上,摇动的R值应该选用圆形,因为它在各个方向上都是一样的R值。
③由于摇动而引起的不准确会集中在角的部分,并且和R值有关系。 但是圆形平动是最安全的. ④请在选择摇动方式前检查电极形状. ⑤摇动会在尖角和斜边部分引起过切. ⑥如果能够补偿这些过切的区域的话,方形摇动的效率更高. ⑦在X-Z,Y-Z平面底部简单形状做的尺寸和方形摇动在X-Y平面的是一样的。底部复杂球形在各个方向都是圆形平动。故在3个尺寸都是安全的。 ⑧对于粗加工,请使用底部形状复杂的摇动方式. 在那种情况下,你可以使用足够大的R值. ⑨一般来说,底部形状简单就可以了,因为R值很小. ⑩但是在分型面,这种不精确会引起配合时间较长等问题.基本上此时都是选用较小的R只值. 摇动的目的是为了侧面的加工。如果只有底面加工的话就不需要摇动了。