簡要（yào）分析線切割（gē）加工模具的工藝要點

線切割是衝模零件的主要加工方式，然而進行合（hé）理的工藝分析，正確計算數控編（biān）程（chéng）中電極絲的（de）設計走絲（sī）軌跡，關係到模具的加工精度。通過穿絲孔的確定與切割路（lù）線的（de）優化，改善切割工藝，這（zhè）對於提高切割質量和生產（chǎn）效率（lǜ），是一條行（háng）之有效的重要途徑。


實際軌（guǐ）跡的計算


根據大量的（de）統計數據表明，線切割加工後的實際尺寸大部分處於（yú）公差帶的中位（wèi）值（或稱“中間尺（chǐ）寸”）附近，因此對於衝模零（líng）件圖樣中標注（zhù）公（gōng）差的尺寸，應采用中位值尺（chǐ）寸作為實際切割軌（guǐ）跡的編程數據，其計算公式（shì）為：中位值尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏（piān）差）。


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


由於線切割（gē）放電加工的特點，工件與（yǔ）電極絲之間始終存在放電間隙。因（yīn）此，切割加工時，工件的理論輪廓（圖樣）與電極絲（sī）的實際軌跡應保持（chí）一（yī）定的距離，即電極絲中心（xīn）軌跡與工件輪廓的垂直距離，稱為偏（piān）移量f0（或稱為補（bǔ）償值）。


f0=R絲+δ電


式中R絲--電極絲半徑


δ電--單邊放電間隙（xì）


線切割加工衝模的（de）凸、凹模，應（yīng）綜合考慮電極絲半徑R絲、單邊放電間隙δ電（diàn）以及凸、凹模之間的單邊配合間隙δ配，以確定（dìng）合理的間隙補償值f0。


例如：加工衝（chōng）孔模（即要求保（bǎo）證工件的衝孔尺寸（cùn）），以衝孔的凸模為基準，故凸模的間隙補償值為：f凸（tū）=R絲+δ電，凹模尺寸應增加δ配。而（ér）加工落料模（即要求保證衝下的（de）工件尺（chǐ）寸），以落料（liào）的（de）凹模為基準，凹模的間隙補償值f凸=R絲（sī）+δ電，凸模的尺（chǐ）寸應增加δ配。見圖（tú）1。


偏（piān）移量的大小將直接影響線切割的加工精度和表麵質量。若偏移（yí）量過大，則（zé）間隙太大，放電不穩定，影響尺寸精度；偏移量過小，則間隙太（tài）小，會影響修切餘量（liàng）。修切加工時（shí）的電參數將依次減弱，非電參數也應作相應調整，以提高加工質量。

圖1 凸模與凹模的間隙補償值

（a）凸模（b）凹模


根據實踐經驗，線切割加工（gōng）衝裁模具的配合間隙應比國際上所流行的（de）“大（dà）”間隙衝模（《手冊》推（tuī）薦（jiàn）值）應小些。


因為凸、凹模線切（qiē）割加工中（zhōng），工件表麵會形成一層組織脆鬆的熔化層，電參數越大，表麵粗糙度越差，熔化層較厚。且隨著模具衝裁次數的增加，這層脆鬆的表層會逐漸磨損，使模具的配合間（jiān）隙（xì）逐漸增大，滿足“大”間隙的要求。


穿絲孔的確定


穿絲孔的位置對於加工精度及（jí）切割速度關係甚（shèn）大。通常，穿絲孔的位置最好（hǎo）選（xuǎn）在（zài）已知（zhī）軌跡尺寸的交點處（chù）或便於計算的坐標點上（shàng），以簡化編程中有關坐標尺寸的計算，減少誤差。


當切割帶有封閉型孔的凹模工件（jiàn）時，穿絲孔應設在型孔的中心（xīn），這樣既（jì）可準確地加工穿（chuān）絲孔，又較（jiào）方便地（dì）控（kòng）製坐標軌跡的計算，但無用的切入行（háng）程（chéng）較長（zhǎng）。對於大的型孔切割，穿絲孔可（kě）設在靠近加工軌跡的邊角處，以縮短無用行程。


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（qǐ）始（shǐ）點處。切割窄槽時，穿絲孔應設在圖形的最寬處（chù），不允許穿絲孔與切割軌跡發（fā）生相交現象。


此（cǐ）外，在同一塊坯件上切割出兩個以上工件時，應（yīng）設置各自獨（dú）立的穿絲孔，不可僅設一個穿絲孔一次切割出所有工件。切（qiē）割大（dà）型凸模時，有（yǒu）條件者可沿加（jiā）工軌跡設置數個穿絲孔，以便切割中發生斷絲時能夠就近重新穿（chuān）絲，繼續切割。


穿絲孔的直徑大小應適宜，一般為（wéi）Φ2mm~Φ8mm。若孔徑過小（xiǎo），既增加鑽孔（kǒng）難度（dù）又不方便穿絲；若孔徑（jìng）太（tài）大，則會增加鉗工工作量。如果（guǒ）要求切（qiē）割的型孔數較多（duō），孔徑太小，排布較（jiào）為密集，應采（cǎi）用較小的穿絲孔（Φ0.3mm~Φ0.5mm），以避免（miǎn）各穿絲孔相互打通或發生幹涉現象。


切割（gē）路線的優化


切割路（lù）線的合理與否（fǒu）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（zhì）量和縮短加工時間。切割路線（xiàn）的安排應有利於工件在加工過程中（zhōng）始終與裝夾支撐架保持在同一坐標係內（nèi），避（bì）免應力變形（xíng）的影響（xiǎng），並遵循以（yǐ）下原則。


（1）一般情況下，最好將切割起始點安排在靠近夾持端，將工（gōng）件與其夾持（chí）部分分離的（de）切割段安排在切割路線的末端，將暫停（tíng）點設（shè）在靠近坯件（jiàn）夾持（chí）端部位。


（2）切割路線的起始點應選擇在工件（jiàn）表麵較（jiào）為平（píng）坦、對工作（zuò）性能影響較小的部位。對（duì）於精度要求較高的（de）工件，最好將切割起始點取在（zài）坯件上預製的穿絲孔中，不可從坯件（jiàn）外部直接切入，以免引起工件切開處發生變形。


（3）為減小工（gōng）件變形，切割路線與坯件外形應保持一定的距離（lí），一般不小於5mm。


線切割加工中對於一些（xiē）具體工藝要求，應重點關注切割路線的優化。


（1）二次（或多次）切割法對於一些形狀複雜、壁厚或截麵變化大的凹模（mó）型腔零件（jiàn），為減（jiǎn）小變形，保證加工精度（dù），宜采用二次切割法。通常，精（jīng）度要求高的部位留（liú）2mm~3mm餘量先（xiān）進行粗切割，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（háng）半精切割，即為3次切割法，第1次（cì）為粗切割，第2次（cì）為半精切割（gē），第3次為（wéi）精切割。這是提高模具線切割加工精度（dù）的有（yǒu）效方法。


（2）尖角切（qiē）割法當要求工件切割成“尖角”（或稱“清（qīng）角（jiǎo）”）時，可采用方法一（yī），在原路線上增加一小段（duàn）超切路程，如圖2所示的A0-A1段，使電（diàn）極絲切割的最大滯後點達到程序A0點，然後再前進到附加點A1，並返回至A0點，接著再執行原程（chéng）序，便可切割出尖角。


也可（kě）采用圖3所示的方法二的（de）切割路線，在（zài）尖角處增加一段過切的小正方形或小三角形路線作（zuò）為附（fù）加（jiā）程序，這樣便可保（bǎo）證切割出棱邊清晰的尖角。

圖2 尖角切割方法

圖3 尖角切割方法二

（3）拐角的割法線切割放電（diàn）加工過（guò）程中，由於放電的反作用力造成電（diàn）極絲的實際位置比機（jī）床X、Y坐標軸移（yí）動位置（zhì）滯後（hòu），從而造成拐（guǎi）角精（jīng）度較（jiào）差。


電（diàn）極絲的滯後移動則會造成工件的外圓弧加工過虧，而內圓弧（hú）加工不足，致使工件拐角處精度下（xià）降。為此，對於工件精度要求高的拐角處，應自動（dòng）調慢X、Y軸的驅（qū）動速度，使電（diàn）極絲的實際移（yí）動速度與X、Y軸同步。也就是，加工（gōng）精度要求越高，拐角處（chù）的驅動速度應越慢。


（4）小圓角切割法若發現圖樣要求的內圓角半徑小於切割時的偏移量（liàng），將會造成圓角處“根切”現象。為此，應明確圖樣（yàng）輪廓中最小圓角必須（xū）大於最後一遍修切（qiē）的偏移量，否則應（yīng）選擇直徑更細的電極絲。


在主切（qiē）割加工及初修切割（gē）加工中，可根據各遍加工時不同的偏移量，設置不同的內圓角半徑，即對於同段輪廓編製不同的內圓角半徑子程序，子程序中的內（nèi）圓角半徑應大於此遍切割的偏移量，這樣就可切割出很（hěn）小的圓角，並獲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（chéng）中模具的變形及提高加工質量，切割前凸凹模零件應滿足以下要求：


（1）工件上、下兩平麵的平行度誤差應小於0.05mm。


（2）工件應加工一對正交立（lì）麵，作為定位、校驗與測量基準。


（3）模具（jù）切割應采用封閉式切割，以降低切割（gē）溫度，減小變形。


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


（5）為減（jiǎn）小模（mó）具變形，並正確選擇加工方法和嚴格執行熱處理規範，對於精度要求高（gāo）的模具，最好進行兩次回火處理。


（6）工件淬火前應將所有銷孔、螺釘孔（kǒng）加（jiā）工成形。


（7）模（mó）具熱處理後，穿絲孔內應去除氧化皮與雜質，防止導電性能降低而引起斷絲故障。


（8）線切割前，工件表麵應去除氧化皮和鏽跡，並進行消磁處理。


結語


編程（chéng）完成後、正式切割加工（gōng）之前，應對編製的程序進行檢查與（yǔ）驗證（zhèng），確（què）定其正確性（xìng）。


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


畫圖檢（jiǎn）驗法主要用（yòng）於驗證程序中是否存在（zài）錯誤語法及是否符合圖樣加工輪廓；空（kōng）行程檢驗法可檢驗程序的實際加工情況，檢查（chá）加工中（zhōng）是否存（cún）在碰撞或幹涉現象，以及機（jī）床行程（chéng）是否滿足加工要求等（děng）；動態模擬加工檢驗法通過模擬動態加工實況，對（duì）程序及加工（gōng）軌跡路線進行全麵驗證。


通常，可按編（biān）製的程序全部運行一遍，觀察圖形是否“回零”。


對於一些尺寸（cùn）精度要求高、凸、凹模配合間隙小（xiǎo）的衝（chōng）模，可先用薄板料試（shì）切割，檢查有關尺寸精度與配合間隙，如發現不符要求處，應及時修正程序，直至驗證合格後，方可正式切割加工。


正式切割（gē）結束後，不可急於拆（chāi）下工件，應檢查起始與終結坐標點是否一致，如發現（xiàn）有（yǒu）問（wèn）題，應及時采取“補救”措施。


來源：旅遊產業資訊

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