如何用數控線切割加工“天圓地方”工件

麥錦勝

〓根據電極絲的運動速度，數控線切割機床通常分為兩大類：一類是快走絲數控線切割機床，一般走絲速度為8～12m/s；另一類是慢走絲數控線切割機床，一般走絲速度為0.2 m/s。數控線切割加工目前應用廣泛：1線切割廣泛用于加工硬質合金、淬火鋼模具零件、模板各種形狀復雜的細小零件，窄縫異形工件。本文就圍繞如何在HL系統上加工“天圓地方”的異形工件進行闡析。

〓一、工件的分析

所謂“天圓地方”這個異形工件，指的是用線切割加工出一工件上表面為圓形，下表面為方形，上下表面為兩個不同形狀的工件。加工兩個不同形狀的工件就要有兩個程式，上表面圓形與下表面方形固然有一定的錐度，所以我們還要考慮線切割機床軸的最大行程，這樣才能保證工件不因錐度而影響工件割出來不是“天圓地方”的形狀。

〓二、工件的繪圖及加工程序要點

“天圓地方”這個工件，包括所有的異形工件，必須要注意的就是兩個工件的繪圖的“方位”要一致，因為“天圓地方”這個異形工件是由兩個圖形疊在一起組成的，如果方位不一致，兩個工件疊在一起后就會出現如圖1所示情況。

〓如果先畫圓，文件名為01，我們是以坐標原點（0，0）來畫的，那么畫方形時，文件名為02，這時候就要注意了，要保證圓與方形相切，所以方形的中心點也應是圓的圓心點01，在繪圖時，務必要注意的一個問題是兩個工件的入絲點要一致，要在同一個方向，同一個位置入絲，如圖2所示。

〓當繪好圖后，接著就是做圖形的加工路線程序了。加工程序的方向有正方向和反方向兩個方向，圓形的繪圖和方形的繪圖是分開來繪的，所以兩個圖形的加工程序路線也是要分開來的。要注意的是，兩個圖形的加工方向必須要一樣，不能一個圖形是正方向，一個圖形是負方向，如圖3，如果兩個圖形的加工路線方向不一樣，那么這個異形工件是加工不出來的。

三、文件的調出及加工前的設置

在加工前，要進行模擬一次，檢查是否有超程的現象，文件的調出有先后之分，先后之分決定了異形工件的上下形狀之分，“天圓地方”這個工件上面是圓形，下面是方形，所以在調出文件時要注意調出文件的順序。圓的文件名是01，方形的文件名是02，我們要的形狀是上圓下方，所以在模擬切割調出文件時，先調出02方形文件，后調出01圓形文件。

模擬切割完，如果行程沒有出現超程的現象，下一步就是對工件進行加工了。加工前，要先對鉬絲進行校正，主要是檢查鉬絲是否垂直，從而不影響加工的錐度，如圖4所示，還要對X、Y方向進行校正，校正時鉬絲在校正工具上的火花要均勻一致。鉬絲校正好，工件裝夾好，就可以進行加工了。首先把文件調出，在HL的界面按“W”快捷鍵選擇“切割”指令，然后選擇02文件（方形），選擇了02文件之后屏幕上已顯示出方形工件的圖形，我們還要將01文件（圓形）疊加上來，按F3參數選擇鍵后，選擇錐度進入異形文件指令，然后選擇01（圓形），此時，兩圖形已疊在一起了，還要輸入絲架距，輸入下導輪中心到刀面的距離（注意是下導輪中心到下刀面的距離），錐度為零，材料的厚度一定要輸入，所以在安裝材料前要把厚度測量好，這個厚度值決定所加工的度數及工件形狀。

四、工件加工注意事項

為了加工出尺寸精度高、表面質量好的線切割產品，必須對所用工件材料進行細致考慮。

（1）由于工件材料不同，熔點、氣化點、導熱系數等都不一樣，因而即使按同樣方式加工，所獲得的工件表面質量也不相同，因此必須根據實際需要的表面質量對工件材料作相應的選擇。例如要達到高精度，就必須選擇硬質合金類材料，而不應該選不銹鋼或未淬火的高碳鋼等，否則很難達到所需要求。

（2）由于工件材料內部殘余應力對加工的影響較大，在對熱處理后的材料進行加工時，由于大面積去除金屬和切斷加工會使材料內部殘余應力的相對平衡受到破壞，從而可能影響零件的加工精度和表面質量。為了避免這些情況，應選擇鍛造性好、淬透性好、熱處理變形小的材料。

（3）加工過程中應將各項參數調到最佳狀態，以減少斷絲現象。如果發生斷絲勢必會回到起始點，重新上絲再次進行加工，使加工工件表面質量和加工精度下降。在加工過程中還應注意傾聽機床發出的聲音，正常加工的聲音應為很光滑的“哧-哧”聲。同時，正常加工時，機床的電流表、電壓表的指針應是振幅很小，處于穩定狀態，此時進給速度均勻而且平穩。

影響電火花線切割加工工件表面質量的因素很多，但只要對其進行系統的分析和科學的分類，就可以對這類復雜而且零亂的因素進行控制與調配，從而改善和提高工件表面質量。

五、結語

用數控線切割加工異形工件的過程不是特別的復雜，只要注意以下幾點問題，要加工異形工件也不是一件很困難的事。

（1）要注意兩個工件的方位要一致。

（2）兩個工件的走刀方向要一樣。

（3）還要輸入絲架距，輸入下導輪中心到刀面的距離，（注意是下導輪中心到下刀面的距離），錐度為零，材料的厚度一定要輸入。

（作者單位：開平市機電中等職業技術學校）

參考文獻：

[1]王愛玲.數控編程技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]單巖，夏天.數控線切割加工[M].北京：機械工業出版社，2009.

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