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1、线切割加工模具的工艺要点分析作者：常熟理工学院 林朝平1 引言线切割是冲模零件的主要加工方式,然而进行合理的工艺分析，正确计算数控编程中电极丝 的设计走丝轨迹，关系到模具的加工精度。通过穿丝孔的确定与切割路线的优化，改善切割 工艺，这对于提高切割质量和生产效率，是一条行之有效的重要途径。2 实际轨迹的计算根据大量的统计数据表明，线切割加工后的实际尺寸大部分处于公差带的中位值（或称中间 尺寸） 附近，因此对于冲模零件图样中标注公差的尺寸，应采用中位值尺寸作为实际切割轨 迹的编程数据，其计算公式为：中位值尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏差）。例如：图样尺寸外圆半径R25-0.04,其中位值尺寸为25
2、+（0-0.04）/2=24.98（mm）。由于线切割放电加工的特点，工件与电极丝之间始终存在放电间隙。因此，切割加工时，工 件的理论轮廓（图样）与电极丝的实际轨迹应保持一定的距离，即电极丝中心轨迹与工件轮廓 的垂直距离，称为偏移量f0（或称为补偿值）。f0=R丝+电式中 R 丝电极丝半径&电单边放电间隙线切割加工冲模的凸、凹模，应综合考虑电极丝半径R丝、单边放电间隙6电以及凸、凹 模之间的单边配合间隙6配，以确定合理的间隙补偿值f0。例如：加工冲孔模（即要求保证工件的冲孔尺寸），以冲孔的凸模为基准，故凸模的间隙补偿 值为：f凸=只丝+6电，凹模尺寸应增加6配。而加工落料模（即要求保证冲下的工
3、件尺寸）， 以落料的凹模为基准，凹模的间隙补偿值f凸=只丝+6电，凸模的尺寸应增加6配。见图1。 偏移量的大小将直接影响线切割的加工精度和表面质量。若偏移量过大，则间隙太大，放电 不稳定，影响尺寸精度;偏移量过小，则间隙太小，会影响修切余量。修切加工时的电参数将依次减弱，非电参数也应作相应调整，以提高加工质量。电梅丝中心轨进(a)b)图 1 凸模与凹模的间隙补偿值(a)凸模(b)凹模根据实践经验，线切割加工冲裁模具的配合间隙应比国际上所流行的大间隙冲模(手册 推荐值)应小些。因为凸、凹模线切割加工中，工件表面会形成一层组织脆松的熔化层，电 参数越大，表面粗糙度越差，熔化层较厚。且随着模具冲裁次
4、数的增加，这层脆松的表层会 逐渐磨损，使模具的配合间隙逐渐增大，满足 大 间隙的要求。3 穿丝孔的确定穿丝孔的位置对于加工精度及切割速度关系甚大。通常，穿丝孔的位置最好选在已知轨迹尺 寸的交点处或便于计算的坐标点上，以简化编程中有关坐标尺寸的计算，减少误差。当切割 带有封闭型孔的凹模工件时，穿丝孔应设在型孔的中心，这样既可准确地加工穿丝孔，又较 方便地控制坐标轨迹的计算，但无用的切入行程较长。对于大的型孔切割，穿丝孔可设在靠 近加工轨迹的边角处，以缩短无用行程。在切割凸模外形时，应将穿丝孔选在型面外，最好 设在靠近切割起始点处。切割窄槽时，穿丝孔应设在图形的最宽处，不允许穿丝孔与切割轨 迹发生
5、相交现象。此外，在同一块坯件上切割出两个以上工件时，应设置各自独立的穿丝孔， 不可仅设一个穿丝孔一次切割出所有工件。切割大型凸模时，有条件者可沿加工轨迹设置数 个穿丝孔，以便切割中发生断丝时能够就近重新穿丝，继续切割。穿丝孔的直径大小应适宜，一般为02mm08mm。若孔径过小，既增加钻孔难度又不方 便穿丝;若孔径太大，则会增加钳工工作量。如果要求切割的型孔数较多，孔径太小，排布 较为密集，应采用较小的穿丝孔(00.3mm00.5mm),以避免各穿丝孔相互打通或发生干涉现象。4 切割路线的优化切割路线的合理与否将关系到工件变形的大小。 因此，优化切割路线有利于提高切割质量和缩短加工时间。切割路线
6、的安排应有利于工件在 加工过程中始终与装夹支撑架保持在同一坐标系内，避免应力变形的影响，并遵循以下原则。(1) 一般情况下，最好将切割起始点安排在靠近夹持端，将工件与其夹持部分分离的切割段 安排在切割路线的末端，将暂停点设在靠近坯件夹持端部位。(2) 切割路线的起始点应选择在工件表面较为平坦、对工作性能影响较小的部位。对于精度 要求较高的工件，最好将切割起始点取在坯件上预制的穿丝孔中，不可从坯件外部直接切入， 以免引起工件切开处发生变形。(3) 为减小工件变形，切割路线与坯件外形应保持一定的距离，一般不小于5mm。线切割加工中对于一些具体工艺要求，应重点关注切割路线的优化。(1) 二次(或多次
7、)切割法对于一些形状复杂、壁厚或截面变化大的凹模型腔零件，为减小变形， 保证加工精度，宜采用二次切割法。通常，精度要求高的部位留2mm3mm余量先进行粗 切割，待工件释放较多变形后，再进行精切割至要求尺寸。若为了进一步提高切割精度，在 精切割之前，留 0.20mm0.30mm 余量进行半精切割，即为 3 次切割法，第 1 次为粗切割， 第2次为半精切割，第3次为精切割。这是提高模具线切割加工精度的有效方法。(2) 尖角切割法当要求工件切割成尖角(或称 清角)时，可采用方法一，在原路线上增加一 小段超切路程，如图2所示的A0-A1段，使电极丝切割的最大滞后点达到程序A0点，然 后再前进到附加点A
8、1，并返回至A0点，接着再执行原程序，便可切割出尖角。也可采用 图 3 所示的方法二的切割路线，在尖角处增加一段过切的小正方形或小三角形路线作为附 加程序，这样便可保证切割出棱边清晰的尖角。图 2 尖角切割方法(3) 拐角的割法线切割放电加工过程中，由于放电的反作用力造成电极丝的实际位置比机床 X、Y 坐标轴移动位置滞后，从而造成拐角精度较差。电极丝的滞后移动则会造成工件的外圆弧加工过亏，而内圆弧加工不足，致使工件拐角处精 度下降。为此，对于工件精度要求高的拐角处，应自动调慢X、Y轴的驱动速度，使电极丝 的实际移动速度与X、Y轴同步。也就是，加工精度要求越高，拐角处的驱动速度应越慢。(4) 小
9、圆角切割法若发现图样要求的内圆角半径小于切割时的偏移量，将会造成圆角处根切现象。为此，应明确图样轮廓中最小圆角必须大于最后一遍修切的偏移量，否则应选择直径 更细的电极丝。在主切割加工及初修切割加工中，可根据各遍加工时不同的偏移量，设置不 同的内圆角半径，即对于同段轮廓编制不同的内圆角半径子程序，子程序中的内圆角半径应 大于此遍切割的偏移量，这样就可切割出很小的圆角，并获取较好的圆角切割质量。5 切割前工件的准备 为了减少切割过程中模具的变形及提高加工质量，切割前凸凹模零件应满足以下要求：(1) 工件上、下两平面的平行度误差应小于 0.05mm。(2) 工件应加工一对正交立面，作为定位、校验与测
10、量基准。(3) 模具切割应采用封闭式切割，以降低切割温度，减小变形。(4) 切割工件的四周边料留量应为模具厚度的1/4为宜，一般边缘留量不小于5mm。(5) 为减小模具变形，并正确选择加工方法和严格执行热处理规范，对于精度要求高的模具 最好进行两次回火处理。(6) 工件淬火前应将所有销孔、螺钉孔加工成形。(7) 模具热处理后，穿丝孔内应去除氧化皮与杂质，防止导电性能降低而引起断丝故障。(8) 线切割前，工件表面应去除氧化皮和锈迹，并进行消磁处理。6 结语编程完成后、正式切割加工之前，应对编制的程序进行检查与验证，确定其正确性线切割 机床的数控系统均提供程序验证的方法，常用的方法有：画图检验法主要用于验证程序中是 否存在错误语法及是否符合图样加工轮廓;空行程检验法可检验程序的实际加工情况，检查 加工中是否存在碰撞或干涉现象，以及机床行程是否满足加工要求等;动态模拟加工检验法 通过模拟动态加工实况，对程序及加工轨迹路线进行全面验证。通常，可按编制的程序全部 运行一遍，观察图形是否回零 。对于一些尺寸精度要求高、凸、凹模配合间隙小的冲模， 可先用薄板料试切割，检查有关尺寸精度与配合间隙，如发现不符要求处，应及时修正程序， 直至验证合格后，方可正式切割加工。正式切割结束后，不可急于拆下工件，应检查起始与 终结坐标点是否一致，如发现有问题，应及时采取补救措施。(end)
线切割加工模具的工艺要点分析
