成型电极的设计与制造

4.4.2　成型电极的设计与制造

1．电极材料的选择

与电火花穿孔加工相同，型腔电加工中，电极材料的选择一般多使用紫铜或石墨。紫铜材料的强度和塑性都比较理想，适合于制造形状复杂、较多尖角和棱角、精度要求较高的塑料成型模、压铸模等轮廓要求清晰的模具；但紫铜的组织紧密，质量大，价格也比较贵，不适合用来制造大型的电极；而石墨比较轻，也易于加工，大型电极多用石墨来制造，但石墨材料的机械强度较差，不适合于制造带有微细结构的电极。

2．电极尺寸的设计

电极尺寸可分为轴向尺寸和水平尺寸两个方向，加工型腔的电极尺寸与型腔电加工时的放电间隙大小、型腔电加工方法以及电极损耗率等因素有关，电极设计时需综合考虑以上各个因素的影响。

（1）电极水平尺寸　电极在垂直于主轴进给方向上的尺寸称为水平尺寸。

当型腔采用单电极进行电火花加工时，电极的水平尺寸只考虑放电间隙的影响，即电极的水平尺寸等于型腔的水平尺寸均匀地缩小一个放电间隙即可。

当型腔采用单电极平动加工时，需考虑的因素较多，除了要考虑放电间隙的影响外，还要将平动调整量从水平尺寸中减掉。一般精加工的放电间隙可控制在0.01～0.03mm范围内，而电极平动调整量要根据机床的具体情况来确定，一般在0.5mm以上。单电极水平尺寸的周边收缩量如图4-36所示。

电极在主轴轴线方向上的尺寸情况如图4-37所示。

（2）电极垂直方向尺寸　电极垂直方向尺寸是指电极在轴线方向上的尺寸。

由图4-37可知，电极在垂直方向上的尺寸除了考虑电极在型腔内的工作高度外，还要为电极的轴向损耗的补偿和电极的多次重复使用和修理预留出足够的修正长度，同时还要给夹头或固定板的装夹留出足够的长度。

图4-36　单电极水平尺寸收缩示意图

1—电极　2—型腔

图4-37　电极垂直方向尺寸

1—电极固定板　2—电极　3—工件电极

3．电极的排气孔和冲油孔

由于型腔电极的截面尺寸较大，型腔的型面结构复杂，加上型腔的盲孔结构，所以，排气和排屑条件比穿孔加工要困难得多，由于排气和排屑不畅会造成二次放电、加工斜度等表面质量问题，严重时会影响到加工稳定性和电加工效率。所以，型腔加工的电极需要很好地解决排气和冲油排屑问题，设计电极时应在电极上设置必要的排气孔和冲油孔。如图4-38所示为设计有强制冲油孔的电极。如图4-39所示为设置有排气孔的电极。

图4-38　电极上的冲油孔

图4-39　电极上的排气孔

一般情况下，冲油孔要设计在难于排屑的拐角、窄缝等处，而排气孔要设计在蚀除面积较大的位置和电极端部有凹入的位置，冲油孔和排气孔的直径一般为l～2mm为宜，过大的孔径容易在电蚀表面留下电加工凸起，不易清除。孔距为20～40mm，以工作通道内不产生气体和电蚀产物的滞留积存死角为原则。

4．石墨电极的镶拼

大型电极多用石墨来制造，而当石墨的坯料尺寸不够大时，可以通过镶拼技术对石墨电极进行拼装。小块的石墨材料可以采用环氧树脂和聚乙烯醇缩醛等粘胶剂进行黏结，也可以用螺栓来进行石墨的拼接。由于石墨较脆，所以不适宜在石墨上攻螺纹。在进行石墨拼接时要注意，同一电极的各个拼块都应该采用同一牌号的石墨材料，并且使其纤维组织的方向要一致，如图4-40所示，以避免因石墨方向不一致而引起的损耗不均匀。