中走丝慢走丝线切割加工工艺及操作技巧

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中走丝, 线切割, 线切割机床

1 引言

慢走丝线切割机床应用广泛而又重要，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。目前慢走丝设备主要以进口为主，目前国内生产慢走丝的厂家是少之又少，但有一种几乎接近于慢走丝的中走丝设备在国内受到了良好的好评，其价格优势及耗材成本远远低于慢走丝，加工精度标准接近慢走丝。最典型的生产中走丝的厂家是和懋数控。

在从事慢走丝切割机床编程与操作加工过程中，结合多年的生产实践，针对加工过程中所出现的变形问题及遇到的困难，总结了几点工艺处理方法和加工操作方案(使用的是AGIE公司第四代D系列慢走丝线切割机床，加工精度为±0.003mm，选用99.9%黄铜电极丝，浸入式

去离子水冷却)。

2 凸模加工工艺

凸模在模具中起着很重要的作用，它的设计形状、尺寸精度及材料硬度都直接影响模具的冲裁质量、使用寿命及冲压件的精度。在实际生产加工中，由于工件毛坯内部的残留应力变形及放电产生的热应力变形，故应首先加工好穿丝孔进行封闭式切割(如图1)，尽可能避免开放式切割而发生变形(如图2)。如果受限于工件毛坯尺寸而不能进行封闭形式切割，对于方形毛坯件，在编程时应注意选择好切割路线(或切割方向)。切割路线应有利于保证工件在加工过程中始终与夹具(装夹支撑架)保持在同一坐标系，避开应力变形的影响。如图3所示，夹具固定在左端，从葫芦形凸模左侧，按逆时针方向进行切割，整个毛坯依据切割路线而被分为左右两部分。由于连接毛坯左右两侧的材料越割越小，毛坯右侧与夹具逐渐脱离，无法抵抗内部残留应力而发生变形，工件也随之变形。若采用图4所示，按顺时针方向切割，工件留在毛坯的左侧，靠近夹持部位，大部分切割过程都使工件与夹具保持在同一坐标系中，刚性较好，避免了应力变形。一般情况下，合理的切割路线应将工件与夹持部位分离的切割

段安排在总的切割程序末端，即将暂停点(Bridge)留在靠近毛坯夹持端的部位(如图4)。 下面着重分析一下硬质合金齿形凸模的切割工艺处理。一般情况下，凸模外形规则时，线

切割加工常将预留连接部分(暂停点，即为使工件在第1次的粗割后不与毛坯完全分离而预留下的一小段切割轨迹线)留在平面位置上，大部分精割完毕后，对预留连接部分只做一次切割，以后再由钳工修磨平整，这样可减少凸模在慢走丝线切割上的加工费用。硬质合金凸模由于材料硬度高及形状狭长等特点，导致加工速度慢且容易变形，特别在其形状不规则的情况下，预留连接部分的修磨给钳工带来很大的难度。因此在慢走丝线切割加工阶段可对工艺进行适

当的调整，使外形尺寸精度达到要求，免除钳工装配前对暂停点的修磨工序。 由于硬质合

金硬度高，切割厚度大，导致加工速度慢，扭转变形严重，大部分外形加工及预留连接部分(暂停点)的加工均采取4次切割方式且两部分的切割参数和偏移量(Offset)均一致。第1次切割

电极丝偏移量加大至0.5—0.8mm，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(见图

5)：

(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l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。

(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0.5—

0.8mm。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1.5mm 的金属薄片粘牢在毛坯上(如图6所示)，再按原先4次的偏移量切割工件的预留连接部分(注

意：切勿把胶水滴进下水嘴或滴到工件的预留连接部分上，以免造成不导电而不能加工)。

3 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、自动穿丝功能，完成第2次、第3次、第4次切割。如图7所示，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，机床易损件消耗量大，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、不剪丝紧

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。4次及3次切割中各次的加工余量、加工精度、表面粗糙度的参考值见表1及表2。初步估算一下，型孔之间的移位、穿丝、剪丝、上水、下水等均按1min计算。采用这种切割方法，加工1块有100个型孔的模板，每次将会节省大约9h的加工时间，切割4次共节省大约30h，这样对使用费用昂贵的慢走丝线切割机床来说，既提高了生产效