線切割是沖模零件的主要加工方式，然而進(jìn)行合理的工藝分析，正確計(jì)算數(shù)控編程中電極絲的設(shè)計(jì)走絲軌跡，關(guān)系到模具的加工精度。通過穿絲孔的確定與切割路線的優(yōu)化，改善切割工藝，這對(duì)于提高切割質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是一條行之有效的重要途徑。


實(shí)際軌跡的計(jì)算


根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，線切割加工后的實(shí)際尺寸大部分處于公差帶的中位值（或稱“中間尺寸”）附近，因此對(duì)于沖模零件圖樣中標(biāo)注公差的尺寸，應(yīng)采用中位值尺寸作為實(shí)際切割軌跡的編程數(shù)據(jù)，其計(jì)算公式為：中位值尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏差）。


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）。


由于線切割放電加工的特點(diǎn)，工件與電極絲之間始終存在放電間隙。因此，切割加工時(shí)，工件的理論輪廓（圖樣）與電極絲的實(shí)際軌跡應(yīng)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


線切割加工沖模的凸、凹模，應(yīng)綜合考慮電極絲半徑R絲、單邊放電間隙δ電以及凸、凹模之間的單邊配合間隙δ配，以確定合理的間隙補(bǔ)償值f0。


例如：加工沖孔模（即要求保證工件的沖孔尺寸），以沖孔的凸模為基準(zhǔn)，故凸模的間隙補(bǔ)償值為：f凸=R絲+δ電，凹模尺寸應(yīng)增加δ配。而加工落料模（即要求保證沖下的工件尺寸），以落料的凹模為基準(zhǔn)，凹模的間隙補(bǔ)償值f凸=R絲+δ電，凸模的尺寸應(yīng)增加δ配。見圖1。


偏移量的大小將直接影響線切割的加工精度和表面質(zhì)量。若偏移量過大，則間隙太大，放電不穩(wěn)定，影響尺寸精度；偏移量過小，則間隙太小，會(huì)影響修切余量。修切加工時(shí)的電參數(shù)將依次減弱，非電參數(shù)也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，以提高加工質(zhì)量。

（a）凸模（b）凹模


根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，線切割加工沖裁模具的配合間隙應(yīng)比國際上所流行的“大”間隙沖模（《手冊(cè)》推薦值）應(yīng)小些。


因?yàn)橥?、凹模線切割加工中，工件表面會(huì)形成一層組織脆松的熔化層，電參數(shù)越大，表面粗糙度越差，熔化層較厚。且隨著模具沖裁次數(shù)的增加，這層脆松的表層會(huì)逐漸磨損，使模具的配合間隙逐漸增大，滿足“大”間隙的要求。


穿絲孔的確定


穿絲孔的位置對(duì)于加工精度及切割速度關(guān)系甚大。通常，穿絲孔的位置最好選在已知軌跡尺寸的交點(diǎn)處或便于計(jì)算的坐標(biāo)點(diǎn)上，以簡(jiǎn)化編程中有關(guān)坐標(biāo)尺寸的計(jì)算，減少誤差。


當(dāng)切割帶有封閉型孔的凹模工件時(shí)，穿絲孔應(yīng)設(shè)在型孔的中心，這樣既可準(zhǔn)確地加工穿絲孔，又較方便地控制坐標(biāo)軌跡的計(jì)算，但無用的切入行程較長(zhǎng)。對(duì)于大的型孔切割，穿絲孔可設(shè)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(shí)，應(yīng)將穿絲孔選在型面外，最好設(shè)在靠近切割起始點(diǎn)處。切割窄槽時(shí)，穿絲孔應(yīng)設(shè)在圖形的最寬處，不允許穿絲孔與切割軌跡發(fā)生相交現(xiàn)象。


此外，在同一塊坯件上切割出兩個(gè)以上工件時(shí)，應(yīng)設(shè)置各自獨(dú)立的穿絲孔，不可僅設(shè)一個(gè)穿絲孔一次切割出所有工件。切割大型凸模時(shí)，有條件者可沿加工軌跡設(shè)置數(shù)個(gè)穿絲孔，以便切割中發(fā)生斷絲時(shí)能夠就近重新穿絲，繼續(xù)切割。


穿絲孔的直徑大小應(yīng)適宜，一般為Φ2mm~Φ8mm。若孔徑過小，既增加鉆孔難度又不方便穿絲；若孔徑太大，則會(huì)增加鉗工工作量。如果要求切割的型孔數(shù)較多，孔徑太小，排布較為密集，應(yīng)采用較小的穿絲孔（Φ0.3mm~Φ0.5mm），以避免各穿絲孔相互打通或發(fā)生干涉現(xiàn)象。


切割路線的優(yōu)化


切割路線的合理與否將關(guān)系到工件變形的大小。因此，優(yōu)化切割路線有利于提高切割質(zhì)量和縮短加工時(shí)間。切割路線的安排應(yīng)有利于工件在加工過程中始終與裝夾支撐架保持在同一坐標(biāo)系內(nèi)，避免應(yīng)力變形的影響，并遵循以下原則。


（1）一般情況下，最好將切割起始點(diǎn)安排在靠近夾持端，將工件與其夾持部分分離的切割段安排在切割路線的末端，將暫停點(diǎn)設(shè)在靠近坯件夾持端部位。


（2）切割路線的起始點(diǎn)應(yīng)選擇在工件表面較為平坦、對(duì)工作性能影響較小的部位。對(duì)于精度要求較高的工件，最好將切割起始點(diǎn)取在坯件上預(yù)制的穿絲孔中，不可從坯件外部直接切入，以免引起工件切開處發(fā)生變形。


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


線切割加工中對(duì)于一些具體工藝要求，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注切割路線的優(yōu)化。


（1）二次（或多次）切割法對(duì)于一些形狀復(fù)雜、壁厚或截面變化大的凹模型腔零件，為減小變形，保證加工精度，宜采用二次切割法。通常，精度要求高的部位留2mm~3mm余量先進(jìn)行粗切割，待工件釋放較多變形后，再進(jìn)行精切割至要求尺寸。


若為了進(jìn)一步提高切割精度，在精切割之前，留0.20mm~0.30mm余量進(jìn)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）尖角切割法當(dāng)要求工件切割成“尖角”（或稱“清角”）時(shí)，可采用方法一，在原路線上增加一小段超切路程，如圖2所示的A0-A1段，使電極絲切割的最大滯后點(diǎn)達(dá)到程序A0點(diǎn)，然后再前進(jìn)到附加點(diǎn)A1，并返回至A0點(diǎn)，接著再執(zhí)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的小正方形或小三角形路線作為附加程序，這樣便可保證切割出棱邊清晰的尖角。

圖3 尖角切割方法二


（3）拐角的割法線切割放電加工過程中，由于放電的反作用力造成電極絲的實(shí)際位置比機(jī)床X、Y坐標(biāo)軸移動(dòng)位置滯后，從而造成拐角精度較差。


電極絲的滯后移動(dòng)則會(huì)造成工件的外圓弧加工過虧，而內(nèi)圓弧加工不足，致使工件拐角處精度下降。為此，對(duì)于工件精度要求高的拐角處，應(yīng)自動(dòng)調(diào)慢X、Y軸的驅(qū)動(dòng)速度，使電極絲的實(shí)際移動(dòng)速度與X、Y軸同步。也就是，加工精度要求越高，拐角處的驅(qū)動(dòng)速度應(yīng)越慢。


（4）小圓角切割法若發(fā)現(xiàn)圖樣要求的內(nèi)圓角半徑小于切割時(shí)的偏移量，將會(huì)造成圓角處“根切”現(xiàn)象。為此，應(yīng)明確圖樣輪廓中最小圓角必須大于最后一遍修切的偏移量，否則應(yīng)選擇直徑更細(xì)的電極絲。


在主切割加工及初修切割加工中，可根據(jù)各遍加工時(shí)不同的偏移量，設(shè)置不同的內(nèi)圓角半徑，即對(duì)于同段輪廓編制不同的內(nèi)圓角半徑子程序，子程序中的內(nèi)圓角半徑應(yīng)大于此遍切割的偏移量，這樣就可切割出很小的圓角，并獲取較好的圓角切割質(zhì)量。


切割前工件的準(zhǔn)備


為了減少切割過程中模具的變形及提高加工質(zhì)量，切割前凸凹模零件應(yīng)滿足以下要求：


（1）工件上、下兩平面的平行度誤差應(yīng)小于0.05mm。


（2）工件應(yīng)加工一對(duì)正交立面，作為定位、校驗(yàn)與測(cè)量基準(zhǔn)。


（3）模具切割應(yīng)采用封閉式切割，以降低切割溫度，減小變形。


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


（5）為減小模具變形，并正確選擇加工方法和嚴(yán)格執(zhí)行熱處理規(guī)范，對(duì)于精度要求高的模具，最好進(jìn)行兩次回火處理。


（6）工件淬火前應(yīng)將所有銷孔、螺釘孔加工成形。


（7）模具熱處理后，穿絲孔內(nèi)應(yīng)去除氧化皮與雜質(zhì)，防止導(dǎo)電性能降低而引起斷絲故障。


（8）線切割前，工件表面應(yīng)去除氧化皮和銹跡，并進(jìn)行消磁處理。


結(jié)語


編程完成后、正式切割加工之前，應(yīng)對(duì)編制的程序進(jìn)行檢查與驗(yàn)證，確定其正確性。


線切割機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)均提供程序驗(yàn)證的方法，常用的方法有：


畫圖檢驗(yàn)法主要用于驗(yàn)證程序中是否存在錯(cuò)誤語法及是否符合圖樣加工輪廓；空行程檢驗(yàn)法可檢驗(yàn)程序的實(shí)際加工情況，檢查加工中是否存在碰撞或干涉現(xiàn)象，以及機(jī)床行程是否滿足加工要求等；動(dòng)態(tài)模擬加工檢驗(yàn)法通過模擬動(dòng)態(tài)加工實(shí)況，對(duì)程序及加工軌跡路線進(jìn)行全面驗(yàn)證。


通常，可按編制的程序全部運(yùn)行一遍，觀察圖形是否“回零”。


對(duì)于一些尺寸精度要求高、凸、凹模配合間隙小的沖模，可先用薄板料試切割，檢查有關(guān)尺寸精度與配合間隙，如發(fā)現(xiàn)不符要求處，應(yīng)及時(shí)修正程序，直至驗(yàn)證合格后，方可正式切割加工。


正式切割結(jié)束后，不可急于拆下工件，應(yīng)檢查起始與終結(jié)坐標(biāo)點(diǎn)是否一致，如發(fā)現(xiàn)有問題，應(yīng)及時(shí)采取“補(bǔ)救”措施。


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