电火花线切割加工技术在模具加工中的应用
作者 :  许景华

  摘 要:在模具加工中,电火花线切割加工技术得到了广泛的应用,但在线切割加工过程中,模具易产生变形和产生裂纹,造成零件的报废,使得成本增加等问题屡屡发生。所以,线切割加工中模具的变形和开裂问题,也越来越引起人们的关注。对数控电火花线切割加工的特点以及线切割加工中引起模具加工零件变形的各种因素作了深入分析,从实践经验中提出一些解决途径和有效加工方法,相信对提高模具加工质量有一定的借鉴作用。
  关键词:电火花线切割加工;模具加工;应用
  电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的一种新的工艺形式,它是利用移动的细金属丝作为工具电极,在金属丝与工件间通以脉冲电流,利用脉冲放电的电腐蚀作用对工件切割加工的。数控线切割加工零件的精度高,适应平面复杂形状零件的加工,具有应用灵活、加工周期短、节约材料等特点,在模具生产过程中大量使用电火花线切割机床来加工。
  在模具加工中,导致模具变形和开裂的原因是多方面的,如,材料问题、热处理问题、结构设计问题、工艺安排问题及线切割加工时工件的装夹和机床参数的选择问题等。在用电火花线切割机床加工模具时,加工时的工艺安排和加工时工件的装夹和机床参数的选择对模具产生的变形和开裂影响非常的大。笔者通过多年的深入研究,提出了在电火花线切割加工模具过程中防止变形和开裂的措施。
  一、合理安排机械加工工艺
  (1)选择好毛坯。电火花线切割加工模具工件坯料的大小,要根据模具零件的大小确定,不宜太小。一般情况下,图形应位于坯料中部或离毛坯边缘较远而不易产生变形的位置上,通常应取图形到坯料边距大于10mm。
  (2)合理确定穿丝孔位置和切割方向。许多模具制造者在切割凸模类外形工件时,常常从材料的侧面切入,在切入处产生缺口,残余应力从切口处向外释放,易使凸模变形。为了避免变形,在淬火前先在毛坯上打穿丝孔,孔径为3~10mm,待淬火后从毛坯内对凸模进行封闭切割,切割方向一般选择逆时针进行加工。
  (3)用机械加工去除大量的材料。凡较大的型腔或窄长而复杂的凸模,配制坯料时要改变传统的实心板料习惯。大框型腔、窄长型腔等易变形零件,应先用机械加工去除大量的加工余量,使各部分余量均匀,这样产生的应力小,同时切割时切除的体积也就小,应力达到平衡也就不致受破坏。
  (4)采取多次切割工艺。线切割多次切割工艺应与机械制造工艺一样,先粗加工,后精加工,改变一次切割到位的传统习惯,以便第一次粗切割后的变形量在精切割时及时地被修正。一般精切割时的切割量应根据第一次切割后的变形量大小而定,一般取0.5mm左右即可。这种办法常应用于形状复杂而势必产生变形的零件或要求精度较高、配合间隙较小的模具。
  二、合理选择装夹方式
  (1)对于较大的型腔或窄长而复杂的凸模,应采用桥式支撑方式装夹,在这基础上应在毛坯下方垫上数个垫块,垫块一般选择不导电的木块或圆柱塑料棒,以缓解在加工过程中受到毛坯本身重力的影响导致的变形。
  (2)改变两点夹压的习惯为单点夹压,以便切割过程中的变形能自由伸张,防止两点夹压对变形的干涉,但要注意,单点夹压的合理部位通常在末尾程序处。这样所产生的变形只影响废料部分,避免了对成型部分的影响;以多次更换夹压点的方法,也可以使变形减小。
  (3)对易变形或薄壁的切割零件,可以在零件底面加一块托板,用胶粘固或螺栓压紧,使工件与托板连成一体,且保证导电性良好,加工时连托板一块切割。
  三、合理选择机床加工参数
  (1)适当提高电极丝滚筒的转速,这样就能把更多的切削液带入切缝中,从而能带走切削过程中产生的大部分热量,避免零件表面过热产生的变形。
  (2)采用高峰值窄脉冲电参数,使工件材料以气相抛出,汽化温度大大高于融化温度,以带走大部分热量,避免工件表面过热而产生变形。
  (3)当切割厚度比较大的工件时,适量增大切削液的流量,让切削液尽可能多地浸入细窄缝中,以带走大部分热量,避免工件表面过热而产生变形。
  (4)脉冲能量对裂纹的影响极其明显,能量越大,裂纹则越宽越深;脉冲能量很小时,裂纹就越窄越浅。所以选择电参数时尽可能按精加工的参数来选择。
  以上是作者在多年生产实践中摸索和总结出来的经验,在实际生产中取得了较好的效果。但引起线切割变形的因素很多,在生产实践中应根据实际情况制订出最佳工艺方案,采用正确的工艺方法(尤其是热加工、热处理),严格控制每道工序并不断摸索和总结,才能更有效地防止线切割的变形和开裂的问题。
  参考文献:
  [1]廖剑.模具线切割、电火花加工与技能训练[M].北京:电子工业出版社,2013.
  [2]赵万生.先进电火花加工技术[M].北京:高等教育出版社,2001.
  编辑 董慧红

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