本文介紹了鋁輪轂下模生產中的石墨電極和EDM相關應用。

　　鋁輪轂鑄造模具一般要求生產4～5副相同的模具，下模采用何種工藝方案最經濟、最有效、模具壽命長，這一直是業(yè)界人士探討的熱點話題。

　　通過訪問德國和奧地利的兩家專業(yè)鋁輪轂模具制造公司(歐洲現有三家專業(yè)鋁輪轂模具制造公司)，我們發(fā)現他們均采用機加工加放電方法。由于傳統(tǒng)放電加工時間長、效率低，放電表面不均勻，電極損耗大，且硬化層可能影響模具壽命等因素，國內下模很少采用放電加工，而是一直在使用機加工和人工拋光的方法。

　　原載AI《汽車制造業(yè)》雜志

　　德國OPS-INGERSOLL公司是世界領先的高速加工和EDM設備制造商，擁有50多年EDM的生產經驗。近20多年，它一直致力于石墨電極放電的研究(如圖1)，在石墨電極放電方面取得的成績遠領先于其他EDM制造商。本文以一個鋁輪轂下模的加工過程為例介紹石墨電極和EDM的應用。

圖1 調試

　　準備石墨電極和下模具

　　選用POCO EDM2類似牌號等級的石墨材料。石墨電極的加工采用高速加工，轉速30,000r/min以上，刀具選用金剛石涂層刀具。電極縮放量(建議越大越好，但小于最小R角)通常在0.5～0.7mm之間。工件加工后留放電余量 + 0.5～0.7mm。

　　放電加工

　　放電加工采用球型擺動，這樣能保證曲面精度和所有曲面光潔度的均勻一致。放電大致分為粗放和精放兩步，實際上機器的智能系統(tǒng)已經自動把加工細分為7～8個步驟了。

　　粗放是加工效率的關鍵。相對于銅電極來說，石墨電極在粗放時可以選用大電流，如果能很好地實現對脈沖的控制，石墨電極幾乎沒有損耗。在實際加工中，峰值電流可以達到52A。

　　精放是達到最后光潔度和精度的關鍵，石墨電極與銅電極相比，精放時損耗大。好的EDM設備能很好地控制精放脈沖，把電極損耗降低到最低。

　　精放的另外一個目標是消除電腐蝕層。粗放后，放電表面會留下一個硬化層，如果不消除該硬化層，以后在鑄造生產過程中，由于模具忽冷忽熱，很容易造成模具裂紋。OPS-INGERSOLL的EDM有一套專家系統(tǒng)，能自動協調放電步驟，通過精放把硬化層厚度降到最小，延長模具壽命。

　　我們對放電后工件的側面、底面和頂面各部位進行測量，光潔度均勻一致，都為3.2，觀察放電后電極的角部和尖銳部位，幾乎沒有損耗。精加工后鋁輪轂的表面特征如圖2所示。

圖2 放電精加工后的表面 Ra=3.2

　　總結

　　為保證形狀精度，放電時可采用球型擺動，根據輪轂的復雜程度，放電加工時間會在10～18h之間。實際放電過程之后，由于電極幾乎沒有損耗，根據德國WFV的經驗，一個電極可以加工4～5副模具。

　　放電表面光潔度能做到均勻一致，無須人工拋光(通常人工拋光至少需要24h)，避免了試模時由于表面問題不過關而重新拋光、試模，節(jié)約了成本。國內通常在使用機加工后還需人工拋光，而這種加工方式經常由于表面質量的問題導致模具使用試驗失敗。另外OPS-INGERSOLL公司的軟件會自動計算粗放時的硬化層厚度，從而在精放中把粗放時出現的硬化層處理掉，所以不會影響模具的壽命。

　　采用石墨電極并結合好的EDM設備能提高下模生產效率和降低成本，從而極大地保證相同模具的一致性。