摘要:本文介绍了直线精密高速加工中心在电火花工具电极制造中的应用特点.实验证明,采用直线精密高速加工中心是制造电火花工具电极的发展趋势,直线电机为工具电极的加工精度和加工速度提功了有力的保证。
关键词:直线精密加工中心；电火花工具电极；加工精度和加工速度
工具电极是电火花加工中的重要工具,也是放电中的一个极性体,是加工工件的原有模型.工具电极的表面精度与尺寸精度是保证加工工件质量的重要依据,同时电火花加工中工具电极的制造速度也是决定加工能否按时完成的重要条件.因此工具电极的制造在电火花加工中显得非常重要。
1 试验方案与试验方法
先在某公司生产的普通加工中心上以低速深进给铣削电极,再在直线精密加工中心上以高速少量进给铣削电极如图1。加工时记录各自所使用的时间, 将加工所用的时间进行对比分析，两支电极铣削完成后进行表面精度与尺寸精度对比分析，同时,将两支电极在同一机床上进行放电加工,记录加工后的情况并进行分析。
2 试验的参数及环境
电极铣削工艺单如图2.
直线精密机床参数如表1。从表1中可以看出该机床属于轻小型精密加工中心，机床的工作台面大小非常适合加工中小型工具电极。而每分钟36m的切削速度及主轴40000转/min的高转速都为工具电极的精密制造提供了有力的保证。
3 比较分析
3.1 加工时间的对比分析
从图2中我们可以看到，粗精加工的时间匀相差较多，这是因为直线精密机床独有的加减速功能在发挥作用，此项功能是直线精密机床独有的高速高精度功能，因其能预先读取多区段的NC程序，所以可避免插补后加减速度产生的加工误差,而且还照顾了形状与速度的变化以及机床容许的加速度，可实现平滑的加减速度。高速高精度功能是一种使预先设定的参数在程序内进行选择的方法和在程序内适当设定参数修正的方法，能灵活使用每一粗精加工的阶段。粗加工时以加工效率为优先选择,精加工时以加工精度和表面质量为优先选择，因此可最大限度的提高加工速度,减少加工时间，如图3高速高精度功能的灵活运用。
3.2 表面精度的对比分析
表面精度上我们可以看到，在普通的机床上铣削的电极存在很多的刀纹，放电加工后的工件表面也有刀纹。因此，普通的机床铣削电极后都需要手工抛光去除刀纹，而高速铣削的电极表面非常光亮，看不到刀纹的痕迹，省却了抛光工序，大大提高了加工效率和加工精度。同时，直线电机加工的工具电极有着良好的形状精度，极其真实。如图4，圆弧插补轨迹的比较。
3 比较分析
3.1 加工时间的对比分析
从图2中我们可以看到，粗精加工的时间匀相差较多，这是因为直线精密机床独有的加减速功能在发挥作用，此项功能是直线精密机床独有的高速高精度功能，因其能预先读取多区段的NC程序，所以可避免插补后加减速度产生的加工误差,而且还照顾了形状与速度的变化以及机床容许的加速度，可实现平滑的加减速度。高速高精度功能是一种使预先设定的参数在程序内进行选择的方法和在程序内适当设定参数修正的方法，能灵活使用每一粗精加工的阶段。粗加工时以加工效率为优先选择,精加工时以加工精度和表面质量为优先选择，因此可最大限度的提高加工速度,减少加工时间，如图3高速高精度功能的灵活运用。
3.2 表面精度的对比分析
表面精度上我们可以看到，在普通的机床上铣削的电极存在很多的刀纹，放电加工后的工件表面也有刀纹。因此，普通的机床铣削电极后都需要手工抛光去除刀纹，而高速铣削的电极表面非常光亮，看不到刀纹的痕迹，省却了抛光工序，大大提高了加工效率和加工精度。同时，直线电机加工的工具电极有着良好的形状精度，极其真实。如图4，圆弧插补轨迹的比较。
3 比较分析
3.1 加工时间的对比分析
从图2中我们可以看到，粗精加工的时间匀相差较多，这是因为直线精密机床独有的加减速功能在发挥作用，此项功能是直线精密机床独有的高速高精度功能，因其能预先读取多区段的NC程序，所以可避免插补后加减速度产生的加工误差,而且还照顾了形状与速度的变化以及机床容许的加速度，可实现平滑的加减速度。高速高精度功能是一种使预先设定的参数在程序内进行选择的方法和在程序内适当设定参数修正的方法，能灵活使用每一粗精加工的阶段。粗加工时以加工效率为优先选择,精加工时以加工精度和表面质量为优先选择，因此可最大限度的提高加工速度,减少加工时间，如图3高速高精度功能的灵活运用。
3.2 表面精度的对比分析
表面精度上我们可以看到，在普通的机床上铣削的电极存在很多的刀纹，放电加工后的工件表面也有刀纹。因此，普通的机床铣削电极后都需要手工抛光去除刀纹，而高速铣削的电极表面非常光亮，看不到刀纹的痕迹，省却了抛光工序，大大提高了加工效率和加工精度。同时，直线电机加工的工具电极有着良好的形状精度，极其真实。如图4，圆弧插补轨迹的比较。
3 比较分析
3.1 加工时间的对比分析
从图2中我们可以看到，粗精加工的时间匀相差较多，这是因为直线精密机床独有的加减速功能在发挥作用，此项功能是直线精密机床独有的高速高精度功能，因其能预先读取多区段的NC程序，所以可避免插补后加减速度产生的加工误差,而且还照顾了形状与速度的变化以及机床容许的加速度，可实现平滑的加减速度。高速高精度功能是一种使预先设定的参数在程序内进行选择的方法和在程序内适当设定参数修正的方法，能灵活使用每一粗精加工的阶段。粗加工时以加工效率为优先选择,精加工时以加工精度和表面质量为优先选择，因此可最大限度的提高加工速度,减少加工时间，如图3高速高精度功能的灵活运用。
3.2 表面精度的对比分析
表面精度上我们可以看到，在普通的机床上铣削的电极存在很多的刀纹，放电加工后的工件表面也有刀纹。因此，普通的机床铣削电极后都需要手工抛光去除刀纹，而高速铣削的电极表面非常光亮，看不到刀纹的痕迹，省却了抛光工序，大大提高了加工效率和加工精度。同时，直线电机加工的工具电极有着良好的形状精度，极其真实。如图4，圆弧插补轨迹的比较。
3 比较分析
3.1 加工时间的对比分析
从图2中我们可以看到，粗精加工的时间匀相差较多，这是因为直线精密机床独有的加减速功能在发挥作用，此项功能是直线精密机床独有的高速高精度功能，因其能预先读取多区段的NC程序，所以可避免插补后加减速度产生的加工误差,而且还照顾了形状与速度的变化以及机床容许的加速度，可实现平滑的加减速度。高速高精度功能是一种使预先设定的参数在程序内进行选择的方法和在程序内适当设定参数修正的方法，能灵活使用每一粗精加工的阶段。粗加工时以加工效率为优先选择,精加工时以加工精度和表面质量为优先选择，因此可最大限度的提高加工速度,减少加工时间，如图3高速高精度功能的灵活运用。
3.2 表面精度的对比分析
表面精度上我们可以看到，在普通的机床上铣削的电极存在很多的刀纹，放电加工后的工件表面也有刀纹。因此，普通的机床铣削电极后都需要手工抛光去除刀纹，而高速铣削的电极表面非常光亮，看不到刀纹的痕迹，省却了抛光工序，大大提高了加工效率和加工精度。同时，直线电机加工的工具电极有着良好的形状精度，极其真实。如图4，圆弧插补轨迹的比较。
3.3 尺寸精度的对比分析
在电极的尺寸上测量发现相差也很多，这是因为精密加工机床采用的是直线电机直接驱动。能实现1G以上的加速度及0.1μm指令达到±1μm以下的定位精度。
直线电机驱动与滚珠丝杠驱动有如下的不同点如图5、6。
(1)失动。直线电机驱动时，观察不到像滚珠丝杠那样的因滚珠丝杠、联轴器、轴承等所引起的机械性的失动。
(2)轴的刚度。为满足滚珠丝杠的刚度则需要在其直径、长度及支撑轴承上开动脑筋，位置的不同也会产生刚度变化。另外，当惯量变大时则难以提高伺服的增益。直线电机由于伺服滞后的影响因素少，惯量也少，一般而言能提高伺服增益，因此，响应性好。
(3)发热与热位移。在滚珠丝杠驱动中，磨擦部位皆存在发热现象，滚珠丝杠的支撑轴承产生的预紧变化成为过载的原因，而且还会产生热位移。为此而利用在中空滚珠丝杠中施加冷却液或者设法把滚珠螺母的安装位置设置在移动体的中心。在直线电机驱动中，摩擦部分只是直线导轨的滚动部分，不会产生失动。另外，直线电机的线圈虽然发热，但由于采取直接冷却线圈的恒温冷却方法，所以能使直线电机引起的热位移忽略不计。
(4)寿命。由于直线电机是一种非接触的驱动，所以不存在滚珠丝杠那样的磨损而引起变化，不必进行更换。因此，经长年使用之后也能维持精度。
4 结束语
从以上论述中我们看出, 采用精密高速加工中心是制造电火花工具电极的发展趋势,直线电机为工具电极的加工精度和加工速度提功了有力的保证.精密高速铣削电火花加工中的工具电极是保证加工工件符合要求的一种完美解决方案。
参考文献
[1] 沙迪克机电(上海)有限公司,配置适合高精度、高品位加工的直线电机的加工中心,［J］沙迪克报道2007,2.
[2] 李立.EDM与HSM各有千秋,［J］现代模具，2007，3.