淺談電火花線切割加工工藝

2014-08-27 02:58:02梁天宇

中國高新技術企業 2014年15期

（大連職業技術學院，遼寧大連 116037）

摘要：文章針對電火花線切割加工的工藝及對工件材料的預處理、穿絲孔的加工進行了分析，明確了線切割加工前工件的預處理方法，對實際工件的線切割加工路線設計起到了指導作用。

關鍵詞：退磁處理；預處理；穿絲孔；線切割；電火花加工

中圖分類號：TG661文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0131-02電火花加工是利用能量密度很高的電火花，使工件材料熔化、氣化和蒸發而去除的一種特種加工方法。電火花線切割加工是電火花加工中的一種，利用金屬絲做線狀電極，對工件進行切割。下面對線切割加工中的工藝問題進行分析。

1工件材料的預處理

鍛造和淬火的工件材料在加工前需要進行預處理。鍛打的淬火后的材料會有不同的殘余應力。在大面積去除切割和切斷加工中，由于殘余應力的相對平衡受到破壞，在加工過程中應力會釋放，從而導致工件變形，達不到尺寸精度要求。淬火不當的材料還會在加工中出現裂紋。因此這樣的材料在線切割加工前，一般應進行低溫回火處理。

經過熱處理的工件，需將工件上電極絲起割處的熱處理殘余物、氧化皮和銹斑清除。因為這些殘余物不導電，電極絲極容易產生斷絲、燒絲或者使工件表面出現深痕，嚴重時使電極絲離開加工軌跡，造成工件報廢。若工件需要機械加工的方法（如車削、銑削等）加工外形及定位面，應注意棱邊倒角，孔口倒角。以磨削加工定位面，需對工件材料進行消磁處理。

2穿絲孔的加工

穿絲孔是電極絲相對工件運動的起點，同時也是程序執行的起點，一般選在工件上的基準點處。

2.1穿絲孔（又稱工藝孔）的作用

（1）用于加工凹模。凹模類封閉工件在切割前必須具有穿絲孔，以保證工件的完整性。（2）減小凸模加工中的變形量，防止因材料變形而發生夾絲、斷絲現象。（3）作為定位基準，保證被加工部位與其他部位的位置精度。對于前兩個作用來說，穿絲孔的加工精度要求不需過高。但是對于第三個作用來說，就必須考慮其加工精度。

2.2穿絲孔的位置

穿絲孔的輪廓和加工零件輪廓的最小距離與工件的厚度有關。工件越厚，則最小距離越大，一般不小于3mm。對于凸模類、凹模類工件，穿絲孔輪廓到工件的加工輪廓的最短距離≥3mm。對于凸模類工件，為減小變形，工件的加工輪廓到坯料側面的距離≥5mm，工件的加工輪廓到坯料尖角處的距離≥8mm。線切割加工用的坯料在熱處理時，表面冷卻快，內部冷卻慢，形成熱處理后坯料的金相組織不一致，產生內應力，并且越靠近邊角處，應力變化越大。所以，線切割的圖形輪廓應盡量避開坯料邊角處，避免變形影響工件精度，一般讓出8～10mm。對于凸模還應留出足夠的夾持余量。

選取穿絲孔時，應遵循以下原則：

加工凹模（型孔類工件）：（1）小的型孔切割，穿絲孔設在型孔中心。在切割中、小孔形凹模類工件時，穿絲孔應選在凹型的中心位置最為方便。因為這樣既能使穿絲孔的加工位置準確，又能便于控制坐標軌跡的計算。（2）大的型孔切割（或凸型工件），穿絲孔設在靠近加工軌跡的邊角處或者已知坐標尺寸的交點上，以便簡化運算過程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件，穿絲孔不宜選擇凹型的中心，因為這樣將使無用行程的切割路徑較長。所以此類切割一般選擇起割點附近為好。（3）多型孔切割，每個型孔都有各自獨立的穿絲孔。

加工凸模（輪廓類工件）：（1）凸型工件（或大的型孔）切割，穿絲孔在靠近加工軌跡的邊角處，即起割點附近。穿絲孔的位置可選在加工圖形的拐角附近，以便簡化編程運算，縮短切入時的切割行程。（2）封閉式切割，而非開放式切割，否則破壞殘余內應力的平衡狀態，引起變形。如圖1（a）所示，許多模具制造者在切割凸模類外輪廓工件時，常常直接從材料的側面切入，在切入處產生缺口，殘余應力從缺口處向外釋放，容易使凸模變形。為了避免變形，在淬火前先在模坯上打出穿絲孔，孔徑為3～10mm，工件淬火后從模坯內部對凸模進行封閉式切割。（3）由外向內切割。如圖1（b）所示，對于零件，特別是凸模類工件，切割方向可采用由外向內切割。切割方向應該有利于保證工件在切割過程中的剛度以及避開應力變形影響。采用由外向內切割方式，即先切割遠離裝夾部位的加工軌跡，再切割靠近裝夾部位的加工軌跡。如果采用由內向外切割，坯料與工件的主要連接部位被太早地割離，剩余的材料被夾持部位少，工件剛性大大降低，極易產生變形，從而影響加工精度。

（a）封閉式切割（b）由外向內切割

圖1凸模工件的穿絲孔位置選擇原則

在選擇穿絲孔位置時，還應該注意以下問題：（1）孔可能打歪。如圖2，如果穿絲孔的輪廓和工件的加工輪廓的最小距離過小，則有可能導致工件報廢。反之如果穿絲孔與工件的加工軌跡的最小距離過大，則會增加切割行程。（2）清理毛刺。穿絲孔加工完成后，和工件一樣需要預處理，需要清理毛刺，以避免加工中產生短路而導致加工不能正常進行。

（a）穿絲孔與加工軌跡太近（b）穿絲孔與加工軌跡太遠

圖2?穿絲孔的位置

2.3穿絲孔的尺寸

為了加工容易，穿絲孔的直徑不宜過小或過大，一般選擇3～10mm。孔徑最好選整數值，以便簡化用其作為加工基準的運算。

如果因為零件加工輪廓等方面的原因導致穿絲孔的直徑必須很小，那么在打穿絲孔時要很小心，盡量避免打歪或者盡可能減小穿絲孔的深度。如圖3所示，圖a直接用電火花打孔機打孔，操作較困難；圖b是在不影響使用的情況下，設計先將底部銑削出一個較大的底孔來減小穿絲孔的深度，從而降低打孔的難度。這種方法在加工注塑模的推桿孔等零件時常常應用。

（a）（b）

圖3?穿絲孔的直徑與高度

2.4穿絲孔的制造

穿絲孔可以用銑床、鉆床進行銑削、鉆削加工淬火前的工件，也可以用電火花穿孔機電火花加工孔徑小、硬度大、淬火后的工件。

穿絲孔作為加工基準時，它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿絲孔要用鉆、銑、鏜、鉸等較精密的機械加工方法，并在具有較精密坐標工作臺的機床上加工，以保證其位置精度和尺寸精度。

當材料余量很小時，使穿絲孔的尺寸受到限制而無法用機械方法加工時，可用電火花高速打孔機加工。加工出的穿絲孔直徑一般為￠0.5～￠3mm，深徑比可達20以上。

3結語

通過對工件材料的預處理和穿絲孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析，明確了線切割加工前工件的預處理方法，指導了實際工件的線切割加工路徑要素設置。

參考文獻

[1]?高速走絲線切割機床操作與實例[M]．北京：國防工

業出版社，2010．

[2]?王敏．探析項目教學法在模具鉗工教學中的應用[J]．