中走丝线切割编程与操作技巧

中走丝线切割编程与操作技巧

中国特有（除中国内地，没有任何国家和地区生产该类机床的厂家）的高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），由于结构简单、造价低、工艺效果好，加上使用过程消耗少，自上世纪六十年代末被研制成功之后就得到飞速发展，现已成为制造业中一种必不可少工艺装备。至2004年底，全国年产量已超过3万台，约占世界电火花线切割机总产量的70% 。但由于其加工质量问题未得到有效解决，而随着国外生产的低速走丝电火花线切割机（WEDM-LS）技术水平的不断提高，模具工业的发展，曾令中国人感到自豪的中国特有的WEDM-HS，如今却陷入难于发展的困境。已难于满足模具发展需要。

为了满足用户需要，我公司在保留快速走丝线切割机床结构简单、造价低、工艺效果好、使用过程消耗少等特点的基础上，引用国际上精密模具加工设备的先进理念及慢走丝多次切割技术（即第一次切割用较大的电规准进行高速粗切割，然后用精规准和精微规准进行第二次、第三次甚至第四、五次切割，将加工表面逐级修光，以获得较理想的加工表面质量和加工精度），开发了能实现多次切割的智能化系统中走丝线切割（WEDM-CS）。该机比快走丝更人性化，便捷化，适用范围更广。被越来越多的厂商所青睐。目前已在市场上销售了500余台，用户普遍反映这种线切割机的加工质量比较好。我公司生产的“中速走丝”，不仅电极丝移动速度介于“高速”与“低速”之间，而且加工质量高于“高速走丝机”，并逼近低速走丝机。

但由于中走丝是近几年才开始，所以很多对中走丝加工工艺还不熟悉。现结合多年的生产实践，针对中走丝切割机床编程与操作加工过程中所出现的问题及遇到的困难，总结了几点工艺处理方法和加工操作方案（仅供参考）

第一章多次切割工艺参数设置

◆第一次切割任务是高速稳定切割

⑴脉冲参数：选用高峰值电流，较长脉宽的规准进行大电流切割，以获得较高的切割速度。

⑵电极丝中心轨迹的补偿量小：

f = 1/2φd +δ+ △+ S式中，f为补偿量(mm)；δ为第一次切割时的放电间隙(mm)；φd为电极丝直径(mm)；△为留给第二次切割的加工余量(mm)；S为精修余量(mm)。在高峰值电流粗规准切割时，单边放电间隙大约为0.02mm；精修余量甚微，一般只有0.003mm。而加工余量△则取决于第一次切割后的加工表面粗糙度及机床精度，大约在0.03～0.04mm范围内。这样，第一次切割的补偿量应在0.05～0.06mm之间，选大了会影响第二次切割的速度，选小了又难于消除第一次切割的痕迹。

⑶走丝方式：采用高速走丝，走丝速度为8～12m/s，达到最大加工效率。

◆第二次切割的任务是精修，保证加工尺寸精度。

⑴脉冲参数：选用中等规准，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之间。

⑵补偿量f：由于第二次切割是精修，此时放电间隙较小，δ不到0.01mm，而第三次切割所需的加工质量甚微，只有几微米，二者加起来约为0.01mm。所以，第二次切割的补偿量f约为1/2d+0.01mm即可。

⑶走丝方式：为了达到精修的目的，通常采用低速走丝方式，走丝速度为1～3m/s，并对跟踪进给速度限止在一定范围内，以消除往返切割条纹，并获得所需的加工尺寸精度。

◆第三次切割的任务是抛磨修光。

⑴脉冲参数：用最小脉宽进行修光，而峰值电流随加工表面质量要求而异。

⑵补偿量f：理论上是电极丝的半径加上0.003mm的放电间隙，实际上精修过程是一种电火

切割参数和偏移量(Offset)均一致。第1次切割电极丝（钼丝）偏移量加大至0.15—0.18mm，以使工件充分释放内应力及完全扭转变形，在后面3次能够有足够余量进行精割加工，这样可使工件最后尺寸得到保证。

具体的工艺分析如下：

(1)预先在毛坯的适当位置用穿孔机或电火花成形机加工好Φ1.0—Φ1.5mm穿丝孔，穿丝孔中心与凸模轮廓线间的引入切割线段长度选取5—10mm。

(2)凸模的轮廓线与毛坯边缘的宽度应至少保证在毛坯厚度的1/5。

(3)为后续切割预留的连接部分(暂停点)应选择在靠近工件毛坯重心部位，宽度选取3—4mm （取决于工件大小，）。

(4)为补偿扭转变形，将大部分的残留变形量留在第1次粗割阶段，增大偏移量至0.15—0.18mm。后续的3次采用精割方式，由于切割余量小，变形量也变小了。

(5)大部分外形4次切割加工完成后，将工件用压缩空气吹干，再用酒精溶液将毛坯端面洗净，凉干，然后用粘结剂或液态快干胶(通常采用502快干胶水)将经磨床磨平的厚度约0.3mm 的金属薄片粘牢在毛坯上，再按原先4次的偏移量切割工件的预留连接部分(注意：切勿把胶水滴到工件的预留连接部分上，以免造成不导电而不能加工)。

2-2 凹模板加工中的变形分析

在线切割加工前，模板已进行了冷加工、热加工，内部已产生了较大的残留应力，而残留应力是一个相对平衡的应力系统，在线切割去除大量废料时，应力随着平衡遭到破坏而释放出来。因此，模板在线切割加工时，随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的

影响，将产生不定向、无规则的变形，使后面的切割吃刀量厚薄不均，影响了加工质量和加工精度。针对此种情况，对精度要求比较高的模板，通常采用4次切割加工。第1次切割将所有型孔的废料切掉，取出废料后，再由机床的自动移位功能，完成第2次、第3次、第4次切割。a切割第1次，取废料→b切割第1次，取废料→c切割第1次，取废料→……→n 切割第1次，取废料→a切割第2次→b切割第2次→……→n切割第2次→a切割第3次→……→n切割第3次→a切割第4次→……→n切割第4次，加工完毕。这种切割方式能使每个型孔加工后有足够的时间释放内应力，能将各个型孔因加工顺序不同而产生的相互影响、微量变形降低到最小程度，较好地保证模板的加工尺寸精度。但是这样加工时间太长，穿丝次数多，工作量大，增加了模板的制造成本。另外机床本身随加工时间的延长及温度的波动也会产生蠕变。因此，根据实际测量和比较，模板在加工精度允许的情况下，可采用第1次统一加工取废料不变，而将后面的2、3、4次合在一起进行切割(即a切割第2次后，不移位、不拆丝，紧接着割第3、4次→b→c……→n)，或省去第4次切割而做3次切割。这样切割完后经测量，形位尺寸基本符合要求。这样既提高了生产效率，又降低人工，因此也降低了模板的制造成本。

2-3 凹模板型孔小拐角的加工工艺

由于选用的电极丝（钼丝）直径越大，切割出的型孔拐角半径也越大。当模板型孔的拐角半径要求很小时(如R0.07—R0.10mm)，则必须换用细丝(如Φ0.10mm)。但是相对粗丝而言，细丝加工速度较慢，且容易断丝。如果将整个型孔都用细丝加工，就会延长加工时间，造成浪费。经过仔细比较和分析，我们采取先将拐角半径适当增大，用粗丝切割所有型孔达到尺寸要求，再更换细丝统一修割所有型孔的拐角达到规定尺寸。但更换Φ0.10mm的细丝需重新找正中心，重新找正中心的坐标值与原中心坐标值相差应大约在0.02mm左右。

第三章多次切割加工中工件余留部位的处理

随着世界范围内模具工业新技术、新材料和新工艺的发展，为了增强模具的耐磨性，人们广泛使用各种高强度、高硬度和高韧性的模具材料，这对提高模具的使用寿命极为有利，但它给电火花线切割工件余留部位加工后所带来的技术处理造成不便。来处理工件余留部位的加工问题，这样才能保证工件余留部位的表面质量和表面精度。特别是在塑料模、精密多工位级进模的生产加工过程中，能保证得到良好的尺寸精度，直接影响模具的装配精度、零件的精度以及模具的使用寿命等。由于加工工件精度要求高，因此在加工过程中若有一点疏忽，就会造成工件报废，同时也会给模具的制造成本和加工周期带来负面影响。对于高硬度、高精度和高复杂度、且加工表面为非平面的小工件来说，采用多次切割加工的方法处理工件余