簡要分析線切割加工模具的工藝要點

線（xiàn）切割是衝模零件的主要加工方式，然而進行合理的工藝分（fèn）析，正確計算數控編程中電極絲的設計（jì）走絲軌跡，關係到模具的加工精度。通過穿絲孔（kǒng）的確定與切割路線的優化，改善切割工藝（yì），這對（duì）於提高（gāo）切割質（zhì）量和生產（chǎn）效率，是（shì）一條行之有效的重（chóng）要途徑。


實際軌跡的計算


根據大量的統計數據表明，線切割加工後的實際尺寸大部分處於公差帶的中位值（或稱“中間（jiān）尺寸（cùn）”）附（fù）近，因此（cǐ）對（duì）於衝模零件圖樣中（zhōng）標注公差的尺寸，應采用中位值尺寸作為實（shí）際切割軌跡的編程數據，其（qí）計算公式為：中位值尺寸（cùn）=基本尺寸+（上偏差+下偏差）。


例如：圖樣尺寸外圓（yuán）半徑R25–0.04，其中位值尺寸為25+（0–0.04）/2=24.98（mm）。


由於線切割放電加工的特點，工件與電極絲之間始終存在（zài）放電間隙。因（yīn）此（cǐ），切割加工時，工件的理論輪廓（圖樣）與電極絲的實（shí）際軌跡應保持一定的距離，即電極絲中心軌跡與工件輪廓的垂直距離，稱為偏移量f0（或（huò）稱為補償值）。


f0=R絲（sī）+δ電


式中R絲（sī）--電極絲半徑


δ電--單邊放電間隙


線（xiàn）切割加工衝模的凸、凹模，應綜合考慮電極絲半（bàn）徑R絲、單邊放電間隙δ電以及凸、凹模之（zhī）間的單邊配合間隙δ配，以確定（dìng）合理的間（jiān）隙補償值f0。


例如：加工衝孔模（即要求保證工件的衝孔尺寸），以衝孔的凸模為基準，故凸（tū）模的間隙補償（cháng）值為：f凸=R絲+δ電，凹模尺寸應增（zēng）加（jiā）δ配。而加工落料模（即（jí）要求保證衝下的工件（jiàn）尺寸（cùn）），以（yǐ）落料的凹模為基準，凹模的間隙補償值f凸=R絲+δ電（diàn），凸（tū）模的尺寸應增加δ配。見圖1。


偏移（yí）量的大小將（jiāng）直（zhí）接影響線切割的加工（gōng）精度和（hé）表麵質量。若偏移量過大，則間隙太大，放電不穩定，影響尺寸精度；偏移量過小，則間隙太小，會影響修切餘量。修切（qiē）加工時的電參數將依次減弱，非電參數也應作相（xiàng）應調整，以提高加工質量。

圖1 凸模與凹模的間隙補償值

（a）凸模（mó）（b）凹（āo）模


根據實踐經驗，線切割加工衝裁模具的配合間隙應比國（guó）際上所流行的“大”間隙衝模（《手冊》推薦值）應小些（xiē）。


因為凸（tū）、凹模線切割加工中，工件表麵會形成（chéng）一層（céng）組織脆鬆的熔化層，電參（cān）數越（yuè）大，表（biǎo）麵粗糙度越差，熔化（huà）層較厚。且隨著模具衝裁次數的增加（jiā），這層脆鬆的表層會逐漸磨損，使模具的配合（hé）間隙逐漸增大，滿足“大”間隙的（de）要求。


穿絲（sī）孔的（de）確定


穿絲孔（kǒng）的位（wèi）置對於加工精度及切割（gē）速度關係甚大。通常，穿絲孔的位置最好選在已知（zhī）軌跡尺寸的交點處或便於計算的坐（zuò）標點上，以簡化編程中有關坐標（biāo）尺寸的計算，減少（shǎo）誤（wù）差。


當（dāng）切割帶有封閉型孔的凹模工件時，穿絲孔應設在（zài）型孔的（de）中心，這樣既可準確地加工穿（chuān）絲孔，又較方便地控製坐標軌跡的計算，但無用的切入行程較長。對於大的（de）型孔切（qiē）割（gē），穿絲孔可（kě）設在靠近加工軌跡的（de）邊（biān）角處，以縮短無用（yòng）行程（chéng）。


在切割凸模外形時，應將穿絲孔選在型麵外，最好設在靠近切割起始點處。切割窄槽時，穿絲孔應設在（zài）圖（tú）形的（de）最寬處，不（bú）允許（xǔ）穿絲（sī）孔與（yǔ）切（qiē）割軌跡發生相交現象。


此外，在同一塊坯件上切割出（chū）兩個以上工件時（shí），應設置各自獨立的穿絲孔，不可僅設一（yī）個穿絲孔一次切割出所（suǒ）有（yǒu）工件。切割大型凸模時，有條（tiáo）件者可沿加工軌跡設置（zhì）數個穿絲孔，以（yǐ）便切割中發生斷絲時能（néng）夠就近重（chóng）新穿絲，繼續切割。


穿（chuān）絲孔的直徑大小應適宜，一般為Φ2mm~Φ8mm。若孔徑過（guò）小，既增加鑽孔難度又不方便（biàn）穿絲；若孔（kǒng）徑太大，則會增加鉗工工作量。如果要求切割的型（xíng）孔數較多，孔徑太小，排布較為密集，應采用（yòng）較小的穿絲孔（Φ0.3mm~Φ0.5mm），以避免各穿絲孔相互打通（tōng）或發生幹涉現象。


切割路線的優化


切割路線的合理與否將（jiāng）關係到工件變形的大小。因此，優化切割路線有利於提高切割質量和縮（suō）短加（jiā）工時間。切割路線（xiàn）的安排應有利於工件在（zài）加工過程中始終（zhōng）與裝夾支撐架保持在同一坐標係內，避（bì）免應力變形的影（yǐng）響（xiǎng），並遵循以下（xià）原則。


（1）一般情況下，最好將切割起始點安（ān）排在（zài）靠近夾持端，將工件與其夾持（chí）部分（fèn）分離的切割段安排（pái）在切割路線的末端，將暫停（tíng）點設在靠（kào）近坯件夾（jiá）持端（duān）部位。


（2）切割路線的起始點應（yīng）選擇在工件表麵較為平坦、對工作性能影響較小的部位。對於精（jīng）度要求較高的工件，最好將（jiāng）切割起始點取在坯件（jiàn）上預（yù）製的穿絲孔中，不可從坯件外部直接切入，以免引起工件切開處發生變形。


（3）為（wéi）減（jiǎn）小工件變形，切割路線與坯件外形應保持一定的（de）距離，一（yī）般不小於5mm。


線切割加工中對於一些具體工藝要求，應重點關注切割路（lù）線的優化。


（1）二次（或多次）切割法對於一些形狀複雜、壁厚或截麵變化大（dà）的凹模型腔零件，為減小（xiǎo）變形，保證加工精度，宜采用二次切割法。通常，精度（dù）要求高的部位留2mm~3mm餘量先進行粗（cū）切割（gē），待工件釋放較多變形後，再進行精切割至要求尺寸。


若為了進一步提高切割精度，在精切割之前，留0.20mm~0.30mm餘量進行半精切割，即為3次切割法，第1次為粗切割，第2次為半精切割，第3次為精切割。這是提高模具線切割加工精度的有效方法。


（2）尖（jiān）角（jiǎo）切（qiē）割法當要求工件切割成“尖角”（或稱“清角”）時，可采（cǎi）用方法一，在原路線上增加一小段（duàn）超切路程，如（rú）圖2所示的A0-A1段，使電極絲（sī）切割的最大滯後點達到程（chéng）序（xù）A0點，然後再前（qián）進（jìn）到附加點A1，並返回（huí）至A0點，接著再執行原程序，便可切割出尖角。


也可采用圖3所示的方法二的切割路線，在尖角處增加一段過切（qiē）的小正方形或小三（sān）角形路線作為附加程序，這樣便可保證切割出棱邊（biān）清晰的尖角。

圖2 尖角切割方法

圖3 尖角切割方法（fǎ）二

（3）拐角的割法線切割放電加工過（guò）程中，由於放電的反作用力造成電極絲的實際位（wèi）置比機床X、Y坐標軸移動位置滯後，從而造成拐角精度較差。


電極絲的滯後移動則會造成工（gōng）件的外（wài）圓弧加工過虧，而內（nèi）圓弧加工不足，致使工件拐角處精度下降（jiàng）。為此，對於工件精度要求高的拐角（jiǎo）處，應自動調慢X、Y軸的驅動速度，使（shǐ）電極絲（sī）的實際（jì）移動速度與X、Y軸同步。也就是，加工精度要求越（yuè）高（gāo），拐角處的驅動速度（dù）應越慢。


（4）小圓角切割法若（ruò）發現圖樣要（yào）求的內圓角半徑小於（yú）切割時的偏移量，將會造成圓角處（chù）“根切”現象。為此，應明確圖樣輪廓中最小（xiǎo）圓角（jiǎo）必須大於最後（hòu）一遍修切的偏移量，否則（zé）應（yīng）選擇直徑更細的電（diàn）極絲。


在主切割加（jiā）工及初修切（qiē）割加（jiā）工中，可根（gēn）據各遍加工時不同的偏移量，設置不同的內圓角半徑，即對於（yú）同段輪（lún）廓編製不同（tóng）的內圓角半徑子程序，子程序中的內圓角半（bàn）徑應大於（yú）此遍（biàn）切割的偏移量，這（zhè）樣就可切割出很（hěn）小的圓角，並獲（huò）取較好的圓角切割質量。


切割前工件的準備


為了減少切割過程中模具的（de）變形及提高（gāo）加（jiā）工質量，切割前凸凹模零件應滿（mǎn）足以下要求：


（1）工件上、下兩平麵的平行度誤差應小於（yú）0.05mm。


（2）工件（jiàn）應加工一對正交立麵，作（zuò）為定位、校驗與測量基準。


（3）模具切割應采用封閉式切割，以降低切割溫度，減小變（biàn）形。


（4）切割工件的四周邊料留量應為模具厚度的1/4為宜，一般邊緣留量不小於5mm。


（5）為減小（xiǎo）模具變形，並正確選擇加工方法和（hé）嚴格執行熱處理規範，對於（yú）精度要求高（gāo）的模具，最好進行兩（liǎng）次回火處理。


（6）工件淬火前（qián）應將所有銷（xiāo）孔、螺釘孔（kǒng）加工成形。


（7）模具熱處理後（hòu），穿絲孔內應去除氧化皮與雜質，防（fáng）止導電性（xìng）能降低而引起（qǐ）斷絲故障。


（8）線（xiàn）切割前，工件表麵應去除氧（yǎng）化皮和鏽跡，並進行消磁處理。


結語（yǔ）


編程完成後、正式切割加（jiā）工之前（qián），應對編製（zhì）的程序進行檢查與驗證，確定其正確（què）性。


線切割機床（chuáng）的數控係統均提供程序驗證的方法，常（cháng）用的方法有：


畫圖檢驗（yàn）法（fǎ）主要用於驗證程序中是否存在錯誤語法及是否符合圖（tú）樣加工輪廓；空行程檢驗法可檢驗（yàn）程序的實際加工情況，檢查加工中是否存在碰撞（zhuàng）或幹涉現象，以及（jí）機床行程是否滿（mǎn）足加工要求等；動態模擬加工檢（jiǎn）驗法通過模（mó）擬動（dòng）態加工實況，對程序及加工軌跡路線進行全麵（miàn）驗證。


通（tōng）常，可按編製的程序（xù）全部運行（háng）一遍，觀察圖形是否（fǒu）“回零”。


對於一些尺寸精度要求（qiú）高（gāo）、凸、凹模配合間隙小的衝模，可先用薄板料（liào）試切割，檢查有關尺寸精度（dù）與配合間隙，如發現不符要求處，應及（jí）時（shí）修正程（chéng）序，直至驗證合格後，方可正式切割加工。


正式切割結束後，不（bú）可（kě）急於（yú）拆下工件，應檢查起始與終結坐標點是否一致，如發現有問題，應及時采取“補救（jiù）”措施。


來源：旅遊產（chǎn）業資訊

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