1.5　案例5　認知特種加工在模具制造中的應用

隨著工業生產的發展和科學技術的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高韌性的新型模具材料不斷涌現，而且結構復雜和工藝要求特殊的模具也越來越多。這樣，僅僅采用傳統的機械加工方法來加工各種模具，就會感到十分困難，甚至無法加工。因此，人們除進一步完善和發展模具機械加工方法外，還借助于現代科學技術的發展，開發了一類有別于傳統機械加工的新型加工方法，如電火花成形加工、電火花線切割加工、電解加工、電鑄成形、電化學拋光、化學加工、超聲波加工等，這些加工方法統稱為模具的特種加工。

模具的特種加工與機械加工有本質的不同，因為特種加工過程中工具對工件沒有施加明顯的機械力，而是直接利用電能、化學能、光能和聲能對工件進行加工，以達到一定的形狀尺寸和表面粗糙度，所以對工件的材料硬度沒有要求。

目前，模具特種加工不僅有系列化的先進設備，而且廣泛用于模具制造的各個部門，成為模具制造中一種必不可少的重要加工工藝手段。其中電火花成形加工和電火花線切割加工是模具零件加工中應用最為廣泛的兩種特種加工方法，這里我們就只對這兩種加工方法進行一個認知訓練。

電火花加工是在一定介質中，通過工具電極和工件電極之間脈沖放電時的高溫、高壓電腐蝕作用，對工件進行加工以達到一定形狀、尺寸和表面粗糙度要求的一種工藝方法。

電火花加工可以加工各種高熔點、高硬度、高強度、高純度、高韌性、高脆性金屬材料，廣泛用于加工各類沖壓模、熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木模等的型腔、型孔（圓孔、方孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺紋孔）以及窄縫、小孔、微孔。

電火花加工根據應用范圍可分為電火花成形加工（習慣簡稱為電火花加工）和電火花線切割加工（習慣簡稱為線切割加工）。

電火花成形加工大多用于模具不穿透的、復雜形狀的型腔和型芯溝槽加工，以及切削加工無法完成的尖角、窄槽加工（也有用于尺寸精度要求不高的穿孔加工）。

案例資訊5　特種加工設備的認知

（1）電火花線切割機床

電火花線切割機床分為慢走絲和快走絲，圖1-28為數控快走絲線切割機床結構示意圖，數控快速走絲線切割機床的主機部分由床身、絲架、工作臺、走絲機構、錐度裝置、工作液循環系統等組成。

電火花線切割加工時是通過工作臺與電極絲的相對運動來完成零件的加工進給。工作臺可以聯動進行兩個坐標方向各自的直線進給移動，故而電極絲可以相對工件移動出各種平面曲線軌跡。

線切割加工的基本加工過程如圖1-29所示，電極絲從穿絲孔位置開始沿虛線軌跡進行放電加工，直到走完整個加工輪廓。

（2）電火花成形機床

電火花成形機床主要由床身、主軸頭、立柱、工作臺與工作液槽以及控制柜等組成，如圖1-30所示。

工作臺一般都可作縱向和橫向移動，即X、Y兩個方向的移動，以達到工具電極與被加工零件間所要求的相對位置。工作臺上還配有工作液槽，使工具電極與被加工零件浸泡其中，起到冷卻、排屑的作用。

控制柜主要由脈沖電源、自動進給調節系統等組成。脈沖電源是把工頻交流電轉變成一定頻率的單向脈沖電流，以供給電火花加工所需要的放電能量。通過調節電流參數，以滿足粗、中、精加工的不同需要。自動進給調節系統的作用是通過自身的自動控制系統，以保證電極和工件之間在加工過程中始終保持一定的放電間隙，確保電火花加工過程的穩定性。

1.5.1　模具零件的線切割加工

圖1-31所示為一些線切割加工的零件。其中圖1-31（a）所示是一個六面體，在靠邊的位置打了穿絲孔，然后電極絲從穿絲孔開始沿輪廓進行加工，最后得到曲面輪廓的零件，類似凸模的線切割加工。圖1-31（b）所示同樣是一個六面體，在六面體的中心位置打了穿絲孔，然后電極絲從穿絲孔開始沿輪廓進行加工，最后得到外面為六面體、內面為曲面輪廓的零件，類似凹模的線切割加工。圖1-31（c）所示是在圓盤零件內部加工出窄槽。圖1-31（d）所示為線切割加工出的小型芯鑲塊。

1.5.2　型腔的電火花成形加工

圖1-32所示為電火花成形加工中工具電極和工件的工作位置，圖1-32（a）所示是采用方形電極在工件上加工出一個方形的沉孔。圖1-32（b）所示是采用一個工具電極通過工作臺的平移加工多型腔零件，當然因為電極的損耗，實際加工中不可能只用一個工具電極完成加工，往往都需要準備多個電極進行電火花成形加工。圖1-32（c）所示是采用一個電極同時加工兩個腔位，通過旋轉機床主軸頭，可實現多個腔位的加工，同樣也是需要多個電極。