电火花在微、小型模具加工中应用浅析（上）

微电火花加工（µ-EDM）是应用电火花加工技术制造微型和小型零件和结构件。也就是采用加工技术和机床满足微型产品生产的需求，其次是工具电极的小型化，对比传统的电火花加工，单放电能量可减小到小于We =100μJ。现代机床一般使用静态脉冲发电机，它能产生低于1A的放电电流、近似正交的脉冲和0.2秒的放电时间，因此产生一个zui小放电能量大约在We =5μJ。

进一步减少放电量是受电器元件和整流率限制的。因此，使用有10Pf电容的张弛振荡器，在放电电流100mA时，能够产生只有40 ns脉冲持续时间的脉冲。在zui小放电量We =0.1μJ时，单次放电造成非常小的材料损失，弧坑半径小于2.5μm，，形成一个极小的带宽，带宽范围从SL=1.5到5μm。为了得到适宜的材料去除率，保证加工的经济性，必须使用能够产生非常高的脉冲频率的火花发生器。因此的微放电加工发生器能产生fp达到10MHz[4]的脉冲频率。微型电器加工的另一个重要的特点是电极的反向极性。由于传统的长脉宽电火花加工极性的作用，通常是工具电极阳极充电去增大材料去除率，以减少电极磨损。微电火花加工时脉宽短，必然因为有热量和构件的机械稳定性的限制，这一效应正好相反，因此在微放电加工中，工具电极通常阴极充电。

根据被加工件的几何形状，微放电加工采用不同加工变量。下面介绍这些加工方法的可能性和局限性。

1 微丝电子放电加工

微丝电子放电加工（电火花线切割机——中走丝线切割机床）的特点是应用直径较小的电极导线。为了加工zui小的切割宽度或者内角，导线的直径dW= 0.1mm到dW=0.02mm。这种方法是zui常用的直接生产微型机械装置和微型冲压工具的方法。为了保证足够的热和机械稳定性，通常导线电极使用钨或拉伸强度在2000n/mm以上的镀层钢。另外，导线电极热和机械稳定性限制了可加工构件的高度，也就是当使用直径dW=0.03导线电极时允许的zui大工件的高度大约在5mm。

由于金属丝电极只能在一定范围内进行机械预拉伸，那么金属丝的振动就很容易导致加工精度或表面质量不够，因此，应减少裂口的公轴冲洗甚至应*避免，将高精度加工系统和超水平电火花发生器相结合，在加工精度±0.001mm和大于100比率之间完成zui小裂缝宽度0.04mm，构件宽度15um时能够利用金属丝电导加工方法反复加工，表面粗糙度小于Ra = 0.1um的仅可能采用精整技术，因为它只有一个相对较高的释放能量的切口和一些减少释放能量的连续整齐的切口。

2 显微压渗

用显微电极进行显微压渗主要用于制备进行微注射铸模或热雕刻，此法可复制大量微小机械部件，所获得的构件的尺寸不仅受腐蚀方法的限制而且受到电极的设计和制造的限制。时下，不同的显微加工技术像EDM显微模具，电极制造，甚至LIGA技术被用来生产成型电极，与传统的电火花压渗相比，尤其使用松弛发生器时，相对磨损能达到30%以上，因此，尽管在耐火材料像钨铜或者硬质合金基础上的高耐磨复合物都难于加工，但很适合进行显微电火花压渗。总之，由于尺寸小，电极冲洗不太可能，传统的冲洗办法不能应用在显微冲压模型EDM中。加之极小的裂口宽度，恶劣的冲洗条件对进给控制要求特别高。

3 显微电导钻孔

为了旋转加工对称钻孔和通孔而使用旋转轴销电极是电火花加工压渗技术的一个特例。这个所谓显微电导钻孔被广泛应用在加工注射喷嘴和为微丝电火花加工开孔。由于轴销电极zui小电极直径小于25um，尤其可用在电极生产、电极处理和电极定位上。为确保足够的机械稳定性和耐磨性能，使用硬质合金、钨或者钨铜等作主导材料。

为提高冲洗和园整度，旋转轴的旋转速度应在2000转/min以上。通过CFD技术研究和大量模拟显示，仅靠电极旋转冲洗缝隙仅能在一定范围改善加工的稳定性。仅仅一个叠加的进给过程中的平移振动就能有效地将裂口中碎片去除掉。利用这种技术可以加工成型系数为50的孔洞。

未完，接下篇。