試論線切割技術在機械加工中的應用

路 威

（吉林經濟貿易學校，吉林 吉林 132011）

0 引言

隨著機械模具加工制造業的快速發展，各種復雜曲面、小批量、多品種的模具零件越來越多，線切割技術在模具機械加工中的地位也越來越重要，尤其是在不同形狀的沖裁模機械加工中，只需要進行一次編程，再通過調節放電間隙，就能完成凸模的切割，也就是說，線切割技術的發展為模具機械加工提供了一種新的更為便捷的方法。

1 線切割技術的原理

線切割技術以電化學的理論知識為基礎，切割時通常采用細金屬絲（常用的有鉬絲與銅絲）。線切割技術的原理：在高頻脈沖電源的兩極分別加上細金屬絲與工件，通常細金屬絲與工件之間存在一定的間隙，方便在切割工作中將特定的液體注入間隙，將切割過程中產生的碎屑流動帶走。同時連續移動的細金屬絲被用作電極，在高頻脈沖電源的作用下，細金屬絲不斷地產生火花并進行放電，利用脈沖放電的腐蝕作用來實現對工件進行切割加工的目的。在切割過程中，切割工件的運動是在工作臺的Y軸和X軸上共同完成的，工作臺運動靠事先編好的程序來進行控制。

2 線切割技術在機械加工中的應用

2.1 凹角與凸角的加工

在采用線切割技術進行機械加工的過程中，細金屬絲的運動軌跡是依據電極絲的中心運動總結出來的，但是由于電極絲的直徑大小存在一定的誤差，因而加工工件的表面也會與細金屬絲之間存在一定的間隙l，致使這種計算方法存在一定的誤差。為了盡可能降低這個誤差，在進行電極絲中心運動軌跡的計算時，應該充分考慮到電極絲直徑誤差所導致的放電間隙。在線切割機械加工過程中，計算時的誤差與放電間隙的大小以及電極絲的半徑成正相關，并且凹角只能被加工成圓角。所以，在加工凹、凸類型零件時應根據具體情況具體分析，例如在加工凹類零件時應該將電極絲中心運功軌跡減去一個l，而在進行凸類零件加工時應該將電極絲中心運動軌跡增加一個l。

2.2 過渡圓半徑的確定

在進行線切割機械加工的時候，不可避免地要確定過渡圓半徑，而過渡圓半徑一方面受到加工零件精度的影響，另一方面還受到工件外形的影響。通常情況下，過渡圓的半徑與被加工零件的厚度是正相關的。此外，模具進行配合的時候也應該根據間隙的大小調節過渡圓半徑。與此同時，在確定過渡圓半徑的大小之后，還應該確定機床的精度能夠滿足零件的加工精度要求。

2.3 動模加工工藝

動模加工在模具加工中具有相當重要的作用，其設計尺寸的精度、材料的硬度、設計的形狀等會直接影響模具的沖裁質量，從而影響模具的沖壓精度與使用壽命。具體工藝如下：（1）先在毛坯的適當位置進行電火花或者穿孔機成型，即加工好穿孔絲，并且動模輪廓線與穿孔絲中心之間的引入切線段應該控制在6～9 mm。（2）毛坯邊緣與凸模的輪廓線之間寬度不能超過毛坯厚度的1／5。（3）在進行后續切割預留的暫停點選擇時，應盡量靠近工件毛坯的中心位置，根據工件尺寸選擇適當的寬度d（通常3 mm≤d≤4 mm）。（4）進行工件扭曲變形時，應將大部分殘留變形進行一次粗切割，保證偏移量在0.12～0.17 mm之間，然后再進行3次精細切割，這樣能夠充分降低切割余量，工件的扭曲變形量也相對減小。（5）幾乎所有的工件在進行4次外形切割之后，其工件加工就已經完成了，這時應用酒精將工件的毛坯端面清洗干凈，然后采用壓縮空氣吹干法將工件吹干，接著采用膠水（通常利用502快干膠水）或者粘結劑，把在精磨床磨平的厚度為0.25 mm的金屬薄片粘在毛坯上（為了避免造成不導電不能夠加工的現象出現，應避免將膠水直接滴到工件的預留連接位置上），緊接著再按照原來的4次偏移量進行工件的切割。

2.4 定模加工工藝

當模板型孔的拐角半徑較小（0.07～0.10 mm）時，就應該選用較細的切割線（直徑不能大于0.1 mm）。相對于粗絲來說，細線的加工速度相對較慢，而且很容易出現斷絲的情況，即如果整個型孔的加工都采用細線，不但會造成浪費，還會大大延長工作時間。因此，應該根據實際情況進行分析和比較，例如先用粗絲進行所有型孔的切割，當達到要求的時候，再適當調整拐角的半徑，然后用細絲對所有的型孔進行切割，使所有型孔的拐角半徑達到相關標準的要求。如果在加工過程中更換了細絲，則應該重新定位工件的中心，并且保證新定位的中心位置與原有中心位置之間距離不超過0.015 mm。

3 線切割技術應用的注意事項

影響線切割加工工件表面質量的因素很多，通過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。一般來說，對線切割加工質量有直接影響的因素主要涉及人員、設備、材料等方面，具體如下：（1）加工所需的零件應該保證其表面平滑，不能出現氧化層，并且還應該及時進行退磁處理。凸模的凹凸間隙很小時，應根據加工零件的具體要求，選擇不同的電規準進行機床的調整。（2）線切割加工之前，應檢查放電間隙與鉬絲或銅絲是否安裝合適，然后選擇合適的補償量。此外，為了防止在加工過程中出現變形，應該做好凹凸模鉆孔（穿絲孔、定位孔）—磨削消磁—熱處理后再進行線切割加工。（3）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，應選擇鍛造性強、淬透性好、熱處理變形小的材料。（4）為防止線切割加工零件的表面出現變形、裂紋、殘余應力等問題，加工之前應進行打磨，祛除缺陷，以提高磨具的使用壽命。

4 加工實例

某工廠加工某種類型的凸模，采用的是3B編程，已知雙電畫線為坯料外輪廓，單邊放電間隙是0.02 mm，電極絲直徑是0.2 mm。

步驟一：選擇電極絲與穿絲孔的切入位置，切割外輪廓時，電極絲應從坯件的外側進行，型腔孔選在中心處鉆中心孔。

步驟二：去頂凸模的補償間隙l＝0.2／2＋0.02＝0.12 mm。

步驟三：用3B編程按照電極絲中心軌跡進行交點坐標計算，相對于平均尺寸進行垂直距離的偏移，l＝0.12 mm。

步驟四：3B編程，切割時電極絲中心到圓心的距離r＝（20.02／2－0.12）mm＝9.89 mm。從g＝20 mm的點起安排切入順序，分別完成對10個切入點的順序切割。

5 結語

線切割技術在機械加工中的應用非常廣泛，其在加工精度與尺寸上都能滿足不同客戶的需求，再配合數控機床就能夠完成許多復雜工件的加工，因此其在機械加工領域的地位也越來越重要。本文通過實例詳細闡述了線切割技術在機械加工中的應用情況，并對凹凸模的加工工藝以及模具加工的常見問題進行了詳細的闡述分析，以期優化工件的加工精度和表面粗糙度等工藝參數，并為以后類似產品的加工提供一定的參考。

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［4］李玉杰.線切割技術在模具加工中的應用［J］.機械工程師，2013（5）