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摩托车曲柄锻模电火花加工工艺设计

发布时间: 2018-12-04 | 浏览数: 253
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摩托车曲柄锻模电火花加工是利用工具(电极)和工件之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属,以达到满足零件的尺寸、形状及表面质量预定的模具型腔要求。摩托车曲柄锻模电火花加工时金属材料逐步被蚀除,这一微观的物理过程就是电火花加工的机理。

一个物体,无论从宏观上看来是多么平整,但在微观上其表面总是凹凸不平的,即由无数个波峰与波谷组成,当处于工作介质中的两电极加上电压时,两电极之间立即建立起一个电场,但其场强是很不均匀的。场强e不仅取决于极间电压u,而且也取决于极间距离d。e=u/d当两极间距d在一定范围内时,由于最高峰的d最小,e最大,故最先在该处击穿介质,形成放电通道,释放出大量的能量,工件表面被蚀除一个凹坑,摩托车曲柄锻表面的最高峰变成波谷,另一处场强又变成最大,在脉冲能量的作用下,该处又被蚀除凹坑。这样以很高频率连续不断地重复放电,工具电极不断地向工件进给,就可以将工具电极的形状“复制”在工件上,加工出所需的模具型腔。

在摩托车曲柄锻模电火花加工中,其加工工艺指标一般指加工速度、电极损耗和表面粗糙度。

1.加工速度

对于摩托车曲柄锻模电火花加工来说,加工速度是指在单位时间内工件被蚀除的体积或重量。提高加工速度就提高了生产效率,因此,研究影响加工速度的因素,提高加工速度具有非常重要的意义。

一般来说,影响加工速度的主要因素有以下几方面:

(1)加工电流一般说来,在加工面积一定的情况下,峰值电流越大,加工速度就越快。但有一个极限,超过这个极限,加工稳定性就被破坏,电极和工件产生拉弧烧伤,加工速度反而降低;在要求加工速度高时,一般根据加工面积来选择加工电流,其经验值是3~6a/cm2。我们在加工摩托车曲柄锻模时,选择5a/cm2进行粗加工,加工稳定性好,加工速度也很高。

(2)摩托车曲柄锻脉冲宽度在电流一定时,脉冲宽度越大,脉冲能量也越大,材料蚀除量也大,因此,加工速度快。但是,也不是脉冲宽度可以无限度的增加,当脉冲宽度增加到某一数值时,加工速度最高,但此时如果继续增加脉冲宽度,单个脉冲能量虽然增加,而却有较大部分的热能为电极与工件所吸收,不利于蚀除模具上的金属;同时,由于蚀除的金属量增多,使得排气条件恶化,来不及消电离,引起拉弧现象,破坏加工稳定性,反而降低加工速度。我们在加工摩托车曲柄锻模时,脉冲宽度选择750~1000μs进行粗加工,加工稳定性好,加工速度也很高。

(3)脉冲间隙在脉冲宽度一定的条件下,脉冲间隙越小,脉冲频率就越高,加工速度高,反之,加大脉冲间隙,加工速度会降低;但是过分不合理的减小脉冲间隙,会使放电间隙来不及消电离,破坏加工的稳定性,同样使加工速度降低。因此,在确定电参数时,应注意脉冲间隙与脉冲宽度的合理匹配,保证加工的稳定性。我们在加工摩托车曲柄锻模时,脉冲间隙选择750~1000μs进行粗加工,加工稳定性好,加工速度也很高。

(4)抬刀在加工过程中,设置合理的抬刀也具有非常重要的意义。抬刀设置不合理,如加大抬刀高度和加快抬刀频率,都会使加工速度降低。

(5)加工摩托车曲柄锻稳定性众所周知,加工不稳定,加工效率肯定降低,要保证加工稳定性,就应注意工具电极和工件一定要装夹牢固,防止加工中松动移位;在刚开始加工时,由于加工表面接触不均匀,应选取较小的电参数,待加工面全部均匀接触放电时,再选取相适应的电参数;在加工过程中如果出现拉弧烧伤短路现象,应立即停机,将电极上烧结碳黑清除干净后,再调整电参数进行加工。另外,对于实现计算机控制的电火花机床,一般都在控制程序里有优化控制的功能,因此,最好把优化控制参数开关打开,使其自动控制加工稳定性。

2.电极损耗

摩托车曲柄锻模电火花加工是利用电极进行仿形加工,模具的制造精度直接取决于仿形精度,而在此过程中,电极的损耗直接影响仿形精度。特别是对于型腔加工,电极损耗这一工艺参数显得尤为重要。如何在摩托车曲柄锻模电火花加工过程中降低电极损耗,提高加工仿形精度,对于提高摩托车曲柄锻模制造精度,保证摩托车曲柄锻件质量具有重要的意义。

在摩托车曲柄锻模电火花加工中,电极不同部位,电极损耗的速度是不一样的。一般来说,尖角的损耗比钝角快,角的损耗比棱快,棱的损耗比面快,端面的损耗比侧面快,端面的侧缘的损耗比端面的中心部位快。

在生产中影响电极损耗的因素比较多,主要的因素大致有以下几条:

(1)电极极性对损耗的影响

在摩托车曲柄锻模电火花加工时,相同材料两电极的被腐蚀量是不一样的,其中一个电极比另一个电极蚀除量大,这种现象在电加工中称为极性效应,在生产中,通常把工件接脉冲电源的正极,工具电极接负极,称为“正极性”加工;反之,称为“负极性”加工。如果两电极的材料不同,极性效应就更复杂,摩托车曲柄锻模电火花加工正是利用这一效应来对工件进行加工。我们在加工摩托车曲柄锻模时采用“负极性”加工。

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