1.5　案例5　认知特种加工在模具制造中的应用

随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高韧性的新型模具材料不断涌现，而且结构复杂和工艺要求特殊的模具也越来越多。这样，仅仅采用传统的机械加工方法来加工各种模具，就会感到十分困难，甚至无法加工。因此，人们除进一步完善和发展模具机械加工方法外，还借助于现代科学技术的发展，开发了一类有别于传统机械加工的新型加工方法，如电火花成形加工、电火花线切割加工、电解加工、电铸成形、电化学抛光、化学加工、超声波加工等，这些加工方法统称为模具的特种加工。

模具的特种加工与机械加工有本质的不同，因为特种加工过程中工具对工件没有施加明显的机械力，而是直接利用电能、化学能、光能和声能对工件进行加工，以达到一定的形状尺寸和表面粗糙度，所以对工件的材料硬度没有要求。

目前，模具特种加工不仅有系列化的先进设备，而且广泛用于模具制造的各个部门，成为模具制造中一种必不可少的重要加工工艺手段。其中电火花成形加工和电火花线切割加工是模具零件加工中应用最为广泛的两种特种加工方法，这里我们就只对这两种加工方法进行一个认知训练。

电火花加工是在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的高温、高压电腐蚀作用，对工件进行加工以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求的一种工艺方法。

电火花加工可以加工各种高熔点、高硬度、高强度、高纯度、高韧性、高脆性金属材料，广泛用于加工各类冲压模、热锻模、压铸模、挤压模、塑料模和胶木模等的型腔、型孔（圆孔、方孔、异形孔）、曲线孔（弯孔、螺纹孔）以及窄缝、小孔、微孔。

电火花加工根据应用范围可分为电火花成形加工（习惯简称为电火花加工）和电火花线切割加工（习惯简称为线切割加工）。

电火花成形加工大多用于模具不穿透的、复杂形状的型腔和型芯沟槽加工，以及切削加工无法完成的尖角、窄槽加工（也有用于尺寸精度要求不高的穿孔加工）。

案例资讯5　特种加工设备的认知

（1）电火花线切割机床

电火花线切割机床分为慢走丝和快走丝，图1-28为数控快走丝线切割机床结构示意图，数控快速走丝线切割机床的主机部分由床身、丝架、工作台、走丝机构、锥度装置、工作液循环系统等组成。

电火花线切割加工时是通过工作台与电极丝的相对运动来完成零件的加工进给。工作台可以联动进行两个坐标方向各自的直线进给移动，故而电极丝可以相对工件移动出各种平面曲线轨迹。

线切割加工的基本加工过程如图1-29所示，电极丝从穿丝孔位置开始沿虚线轨迹进行放电加工，直到走完整个加工轮廓。

（2）电火花成形机床

电火花成形机床主要由床身、主轴头、立柱、工作台与工作液槽以及控制柜等组成，如图1-30所示。

工作台一般都可作纵向和横向移动，即X、Y两个方向的移动，以达到工具电极与被加工零件间所要求的相对位置。工作台上还配有工作液槽，使工具电极与被加工零件浸泡其中，起到冷却、排屑的作用。

控制柜主要由脉冲电源、自动进给调节系统等组成。脉冲电源是把工频交流电转变成一定频率的单向脉冲电流，以供给电火花加工所需要的放电能量。通过调节电流参数，以满足粗、中、精加工的不同需要。自动进给调节系统的作用是通过自身的自动控制系统，以保证电极和工件之间在加工过程中始终保持一定的放电间隙，确保电火花加工过程的稳定性。

1.5.1　模具零件的线切割加工

图1-31所示为一些线切割加工的零件。其中图1-31（a）所示是一个六面体，在靠边的位置打了穿丝孔，然后电极丝从穿丝孔开始沿轮廓进行加工，最后得到曲面轮廓的零件，类似凸模的线切割加工。图1-31（b）所示同样是一个六面体，在六面体的中心位置打了穿丝孔，然后电极丝从穿丝孔开始沿轮廓进行加工，最后得到外面为六面体、内面为曲面轮廓的零件，类似凹模的线切割加工。图1-31（c）所示是在圆盘零件内部加工出窄槽。图1-31（d）所示为线切割加工出的小型芯镶块。

1.5.2　型腔的电火花成形加工

图1-32所示为电火花成形加工中工具电极和工件的工作位置，图1-32（a）所示是采用方形电极在工件上加工出一个方形的沉孔。图1-32（b）所示是采用一个工具电极通过工作台的平移加工多型腔零件，当然因为电极的损耗，实际加工中不可能只用一个工具电极完成加工，往往都需要准备多个电极进行电火花成形加工。图1-32（c）所示是采用一个电极同时加工两个腔位，通过旋转机床主轴头，可实现多个腔位的加工，同样也是需要多个电极。