電火花線切割加工技術在模具加工中的應用

摘 要：在模具加工中，電火花線切割加工技術得到了廣泛的應用，但在線切割加工過程中，模具易產生變形和產生裂紋，造成零件的報廢，使得成本增加等問題屢屢發生。所以，線切割加工中模具的變形和開裂問題，也越來越引起人們的關注。對數控電火花線切割加工的特點以及線切割加工中引起模具加工零件變形的各種因素作了深入分析，從實踐經驗中提出一些解決途徑和有效加工方法，相信對提高模具加工質量有一定的借鑒作用。

關鍵詞：電火花線切割加工；模具加工；應用

電火花線切割加工是在電火花加工基礎上發展起來的一種新的工藝形式，它是利用移動的細金屬絲作為工具電極，在金屬絲與工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的電腐蝕作用對工件切割加工的。數控線切割加工零件的精度高，適應平面復雜形狀零件的加工，具有應用靈活、加工周期短、節約材料等特點，在模具生產過程中大量使用電火花線切割機床來加工。

在模具加工中，導致模具變形和開裂的原因是多方面的，如，材料問題、熱處理問題、結構設計問題、工藝安排問題及線切割加工時工件的裝夾和機床參數的選擇問題等。在用電火花線切割機床加工模具時，加工時的工藝安排和加工時工件的裝夾和機床參數的選擇對模具產生的變形和開裂影響非常的大。筆者通過多年的深入研究，提出了在電火花線切割加工模具過程中防止變形和開裂的措施。

一、合理安排機械加工工藝

（1）選擇好毛坯。電火花線切割加工模具工件坯料的大小，要根據模具零件的大小確定，不宜太小。一般情況下，圖形應位于坯料中部或離毛坯邊緣較遠而不易產生變形的位置上，通常應取圖形到坯料邊距大于10mm。

（2）合理確定穿絲孔位置和切割方向。許多模具制造者在切割凸模類外形工件時，常常從材料的側面切入，在切入處產生缺口，殘余應力從切口處向外釋放，易使凸模變形。為了避免變形，在淬火前先在毛坯上打穿絲孔，孔徑為3～10mm，待淬火后從毛坯內對凸模進行封閉切割，切割方向一般選擇逆時針進行加工。

（3）用機械加工去除大量的材料。凡較大的型腔或窄長而復雜的凸模，配制坯料時要改變傳統的實心板料習慣。大框型腔、窄長型腔等易變形零件，應先用機械加工去除大量的加工余量，使各部分余量均勻，這樣產生的應力小，同時切割時切除的體積也就小，應力達到平衡也就不致受破壞。

（4）采取多次切割工藝。線切割多次切割工藝應與機械制造工藝一樣，先粗加工，后精加工，改變一次切割到位的傳統習慣，以便第一次粗切割后的變形量在精切割時及時地被修正。一般精切割時的切割量應根據第一次切割后的變形量大小而定，一般取0.5mm左右即可。這種辦法常應用于形狀復雜而勢必產生變形的零件或要求精度較高、配合間隙較小的模具。

二、合理選擇裝夾方式

（1）對于較大的型腔或窄長而復雜的凸模，應采用橋式支撐方式裝夾，在這基礎上應在毛坯下方墊上數個墊塊，墊塊一般選擇不導電的木塊或圓柱塑料棒，以緩解在加工過程中受到毛坯本身重力的影響導致的變形。

（2）改變兩點夾壓的習慣為單點夾壓，以便切割過程中的變形能自由伸張，防止兩點夾壓對變形的干涉，但要注意，單點夾壓的合理部位通常在末尾程序處。這樣所產生的變形只影響廢料部分，避免了對成型部分的影響；以多次更換夾壓點的方法，也可以使變形減小。

（3）對易變形或薄壁的切割零件，可以在零件底面加一塊托板，用膠粘固或螺栓壓緊，使工件與托板連成一體，且保證導電性良好，加工時連托板一塊切割。

三、合理選擇機床加工參數

（1）適當提高電極絲滾筒的轉速，這樣就能把更多的切削液帶入切縫中，從而能帶走切削過程中產生的大部分熱量，避免零件表面過熱產生的變形。

（2）采用高峰值窄脈沖電參數，使工件材料以氣相拋出，汽化溫度大大高于融化溫度，以帶走大部分熱量，避免工件表面過熱而產生變形。

（3）當切割厚度比較大的工件時，適量增大切削液的流量，讓切削液盡可能多地浸入細窄縫中，以帶走大部分熱量，避免工件表面過熱而產生變形。

（4）脈沖能量對裂紋的影響極其明顯，能量越大，裂紋則越寬越深；脈沖能量很小時，裂紋就越窄越淺。所以選擇電參數時盡可能按精加工的參數來選擇。

以上是作者在多年生產實踐中摸索和總結出來的經驗，在實際生產中取得了較好的效果。但引起線切割變形的因素很多，在生產實踐中應根據實際情況制訂出最佳工藝方案，采用正確的工藝方法（尤其是熱加工、熱處理），嚴格控制每道工序并不斷摸索和總結，才能更有效地防止線切割的變形和開裂的問題。

參考文獻：

[1]廖劍.模具線切割、電火花加工與技能訓練[M].北京：電子工業出版社，2013.

[2]趙萬生.先進電火花加工技術[M].北京：高等教育出版社，2001.

編輯 董慧紅