电极对模具表面质量的影响

优胜编程龚老师

电极对模具表面质量的影响：

在模具型腔的加工过程中，即使EDM加工机床的技术有了很大的改进和提高，但如果不采用由优质材料制成的电极，就不可能生产加工出优质的表面质量。

在模具制造行业中，人们普遍认为，如果采用优质EDM机床加工模具，那么即使其昕使用的电极材料质量较低，也可加工出极好的表面质量。实际上，新一代EDM加工机床的技术，可以使EDM模具生产商更加有效地应用这种机床。但是当采用低质材料的电极时，要经济地加工出表面质量优质的产品，就不一定能够达到预期的目标了。确实，经过改进的EDM加工机床的技术可以对EDM工艺条件进行监控和调节，使其能够更有效地运行。然而，这些变化对粗加工阶段的优化和消除EDM型腔中的电弧功能是十分有限的。因此，在模具型腔的加工过程中，即使EDM加工机床的技术有了基大的改进和提高，但如果不采韦由优质材料制成的电极，往往置不可能加工出表面质量非常好的产品。

材料的特性

一般来说，为了获取优质的表面质量，电极材料特性所起的作用要比人们想象的大得多。当我们想得到优质的表面质量时，我们所想象的可能是一种能够轻易反射光亮的光泽表面。

然而，情况恰好相反，在当今的模具设计中，优质的表面质量不仅仅是一种经过抛光的表面。现今加工生产的许多模具，其整个型腔表面必须带有分布十分均匀的纹理。根据这个原理，型腔中的任何纹理变化需通过附加的EDM加工、酸洗等工艺进行处理。这些工作都需要增加时间和生产成本，因此使应用这种工艺所获得的利润率受到了限制。

采用优质电极材料才有机会使型腔的表面加工，既能节约时间，又能节约生产成本，同时又能生产出优质的模具。一种优质电极材料可以看作是一种颗粒极小，具有微型结构的材料，其颗粒的大小和气孔的分布非常均匀。

例如，目前有四种材料可作为优质电极材料提供给工业使用，如图1所示。生产厂可以从材料的特性了解该材料是否可作为一种优质材料。然而，在同样的EDM参数条件下，通过这些材料加工获得的表面质量变化的可能很大。

正如上面所提到的那样，电极材料的微观结构，对型腔的加工起着巨大作用。EDM加工的型腔实际上就是电极微观结构的复制品，其加工的表面质量受到电极材料结构的限制。在加工一个带有纹理的型腔时，如果采用中低质量的电极材料，那么型腔表面产生纹理不均的风险就会大大增加。由于模具中不同的元件往往来自不同的外协生产企业，因此其表面纹理的互相不匹配因素也相应增加。

如果出现了这种情况，最通常使用的是酸洗侵蚀法来纠正这种现象。在酸洗过程中，必须首先去除EDM加工表面，然后才能进行酸洗。这样，其本身势必会造成另外一个问题，也就是说，型腔表面还必须保留酸洗处理所需的必要余量。如果型腔表面所保留的余量不足，酸洗的深度将会受到限制，因而也就无法提供满意的结果。因此，电极材料和机床的加工参数需要很好地结合在一起，才能完成模具的优质加工，这点已经越来越重要。

事实胜于雄辩

也许您会提出这样一个问题：为什么电极材料会对模具的表面精加工产生不同的效果？为了解答这个问题，让我们来看图1所示的材料结构。这些微观结构的图像都已经放大了100倍。从这个图像中可以看到，较亮的部分是石墨颗粒，较暗的部分是微观结构内的气孔。判别是否属于优质微观结构，主要看颗粒与气孔的分布是否均匀。正如我们在图1中看到的那样，虽然每个样品按照一种超细的材料进行分级(5μ或更细的颗粒)，但各样品之间的结构存在着极端的不均衡性，即使在某些样品自身内部也存在着不均衡性。这种不均衡性会给获得优质的表面质量造成一定的困难。

正如大家所了解的，在EDM加工过程中，材料的微观结构将会在型腔中被复制出来。虽然，某些轨迹有助于解决和提高表面质量，但不会超过电极的微观结构。如果其结构不均匀，那就很难使型腔达到平整均匀的表面质量。微观结构不均衡的材料往往会立即在型腔中释放出大量的颗粒。在粗加工时，由于EDM加工的缝隙较宽；在精加工时，缝隙参数的要求较高。在这种情况下，缝隙中所释放的大量颗粒，会增加二次放电的潜在可能性或造成型腔中的坑点和针孔。采用较高的电压，可加宽EDM缝隙，从而减少这种情况的发生，但令人遗憾的是，这又会导致其性能下降，而进一步要求提高材料结构的一致性．

采用一种由微小颗粒组成的电极材料，并且这种材料具有其颗粒大小范围内的紧密相关系数，这样就可以减少型腔中针孔和坑点所造成的影响。现在，再让我们来看图1的情况，这些实例中的某些结构表明其颗粒的尺寸范围较宽。微小颗粒以及与电极微观结构中的较大颗粒结合在一起，进一步使问题复杂化，因而，EDM加工间隙需要继续通过模具加工机床的适应性控制系统进行调节。为了消除型腔因图2中所示问题而受到潜在损坏的可能性，进行这种调节是完全必要的。这种型腔在采用某种电极的EDM加工后，其表面呈现出一种不均衡的微观结构。

因使用不合适的电极材料加工而造成的不理想之处，必须再一次通过EDM加工或抛光将其清除。为了清除在表面下延伸的坑点、针孔和污点，这样做是完全必要的。无论是采用手工抛光，还是机械抛光，如果所清除的佘量太大，该型腔就需要采用烧蚀和焊接的方法进行修补，或重新加工。在重新加工的过程中，同样应注意保证在型腔的表面上留出足够的加工余量，以便使重新加工后的表面不留下任何瑕疵。

理想的状况是，最初所生产的型腔表面质量只需要极少量的抛光或二次加工。在某些实例中，最后的精加工阶段必须用EDM完成，不需要抛光或增加任何其他工艺。由于受型腔中某些细节的限制，如型腔中很薄的加强筋和很薄的截面，或要求带有很小半径的圆角，这时就很难对表面再进行手工加工。