模具線切割加工品質(zhì)缺陷及改善對策
新聞來源：www.ecoffee.org.cn 發(fā)布時間：2020-12-07 08:45 瀏覽量：
由于線切割機在加工時不產(chǎn)生大的切削力，且加工效率較高，故線切割加工技術(shù)在模具制造領(lǐng)域中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，己成為國內(nèi)外模具制造中不可缺少的重要裝備。隨著航空航天零件及精密模具技術(shù)要求的不斷提高，對線切割加工的品質(zhì)要求也愈來愈高。但在模具制造過程中總會出現(xiàn)一些影響線切割加工效率和加工品質(zhì)的現(xiàn)象，根據(jù)自己的工作實踐針對幾種加工品質(zhì)缺陷提出改進(jìn)措施。
1 品質(zhì)缺陷及改善措施
1.1塌角
塌角是指當(dāng)線切割加工轉(zhuǎn)彎時，加工出的模具轉(zhuǎn)角不是理論上的尺寸，而是被電極絲割掉了一部分的現(xiàn)象。
塌角是不符合實際要求的，應(yīng)根據(jù)模具的加工角度不同來采取不同的解決方法。
比如防止外角塌角時可在拐彎處電極絲程序繼續(xù)向前延伸0.5mm，這樣就避免了電極在拐角處拐彎，從而消除了塌角。也可以在拐彎處程序向前運動0.5mm，然后往回割，程序偏移電極絲半徑，這樣塌角則留在不需要的部分。同時，增大電極絲的張力，更換導(dǎo)輪和導(dǎo)電塊等易損件都可使電極絲的抖動幅度減小，從而降低模具的塌角量。
1.2內(nèi)凹和外凸
線切割過程中，模具材料應(yīng)切割的面一般會出現(xiàn)內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象，這就增加了裝配工序的工作量，同時模具品質(zhì)也得不到保證，精度還達(dá)不到要求。
為避免這種現(xiàn)象，內(nèi)凹時減少伺服基準(zhǔn)電壓并減少加工量；外凸時加大伺服基準(zhǔn)電壓并減少加工量。采取多次加工，可使電極絲的偏移量逐步減小，加工條件依次減弱，從而減少內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象的發(fā)生。
1.3歪斜
對于一些形狀復(fù)雜、孔多且需要保證一定精度的模具，常由于裝夾等原因出現(xiàn)歪斜。所以，裝夾時要考慮切割開始點與夾具的相應(yīng)位置及所需加工孔的形狀復(fù)雜程度次序。能雙側(cè)夾持的應(yīng)盡量雙側(cè)夾持，若只能單側(cè)夾持，應(yīng)使模具與材料的夾持部位連接緊密，保證加工穩(wěn)定。并檢查工件與工作臺的平行度與電極絲的垂直度。同時，先加工形狀大而復(fù)雜的孔型，后加工簡單的孔型。在開始點和大型孔附近要有足夠的夾持力和支撐力，從而保證模具的完整性，防止模具的變形。
1.4表面粗糙且有劃痕
模具線切割加工的表面粗糙度取決于很多因素，如加工條件、放電時問、峰值電流、加工速度等，都可能導(dǎo)致模具表面粗糙有劃痕。切割速度越快，切割表面越粗糙。實踐證明，用矩形波脈沖電源進(jìn)行線切割加工時，不管工件材料、厚度、大小，只要調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給旋鈕把加工電流(即電流表上指示出的平均電流)調(diào)節(jié)到大約等于短路電流(即脈沖電源短路時表上指示的電流)的70％～80％，基本上即為最佳工作狀態(tài)。
為提高模具加工精度，保證有一定的加工速度，可采用多次切割的方法。粗加工時，先使用較強的加工條件，偏移量取得大一些，預(yù)留一些余量，快速切割，然后用較弱的加工條件減少偏移量，反方向進(jìn)行，進(jìn)行精加工。特別是在切割凹模時，預(yù)先留出加工余量，以高速進(jìn)行粗切割，然后把電源脈沖寬度減小，進(jìn)行精切割。多次切割法與只靠一次切割比較，在得到相同的表面粗糙度的情況下，不僅平均切割速度快，且由于逐步釋放工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，因而工件變形小，尺寸精度明顯提高。
1.5變形和開裂
線切割加工時，由于利用放電熱進(jìn)行加工，模具表面因放電產(chǎn)生高溫而熔化，然后急冷而產(chǎn)生變質(zhì)層，變質(zhì)層上材料由于突然急冷凝固，收縮產(chǎn)生拉伸熱應(yīng)力而導(dǎo)致出現(xiàn)許多微觀裂紋。而且，線切割加工往往安排在模具熱處理后進(jìn)行，以避免熱加工中產(chǎn)生的各種應(yīng)力，造成模具型腔的變形和開裂，提高模具成型精度。但由于線切割去除材料過程中，會造成工件在切割面上對稱平衡的應(yīng)力發(fā)生變化，引發(fā)新的變形，切割時材料內(nèi)各部分的應(yīng)力平衡被破壞，應(yīng)力需要重新分布，這種應(yīng)力的再平衡過程，也可能造成工件變形開裂。依據(jù)變形和開裂的原因從以下幾方面進(jìn)行改善。
1.5.1應(yīng)根據(jù)實際需要的表面品質(zhì)選擇模具材料
模具材料通常為高碳工具鋼，如，T8A，T10A，及合金工具鋼Crl2，Crl2MV等，一般形狀簡單、體積小、壽命要求不高的模具可選用高碳工具鋼；而對于形狀復(fù)雜、壽命要求較高、體積較大的模具宜選用合金工具鋼。因為鋼的成分對淬火變形及殘余內(nèi)應(yīng)力的影響很大，由于高碳工具鋼的淬透性較差，其淬火時的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都較合金工具鋼為大，所以經(jīng)常發(fā)生高碳工具鋼淬火變形開裂。另外在線切割加工高碳工具鋼時，由于殘余內(nèi)應(yīng)力的釋放，也會經(jīng)常發(fā)生開裂現(xiàn)象，所以采用線切割加工模具時，應(yīng)盡量選用合金工具鋼。
對需要淬火的，應(yīng)選擇淬透性好的材料，通過對比材料的淬透性曲線和綜合性能來確定最佳材料；若對精度要求很高，就必須選擇硬質(zhì)合金類材料，而不應(yīng)選擇不銹鋼或未淬火的高碳鋼等。
1.5.2正確制定熱處理工藝
預(yù)備熱處理是防止熱處理變形開裂的有效措施，一般調(diào)質(zhì)處理為預(yù)備熱處理，安排在粗加工后進(jìn)行，它的工藝過程為：鍛造→球化退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→淬回火→精加工。實踐證明，在粗加工后增加調(diào)質(zhì)處理對控制熱處理變形是行之有效的，它不僅給最后熱處理作好了組織準(zhǔn)備，同時也消除了粗加工產(chǎn)生的機械應(yīng)力。
淬火前工件中存在較大的殘余應(yīng)力時，必然會加強淬火時的變形的不均勻性，因此在淬火處理前，應(yīng)該補充進(jìn)行去應(yīng)力處理。
為了減少其變形，正確選擇加熱溫度是十分重要的，過高的淬火溫度容易產(chǎn)生不規(guī)則變形，所以在不影響使用性能的前提下，應(yīng)該力求較低的加熱溫度。
嚴(yán)格球化退火工藝規(guī)范，淬火采用預(yù)熱、分級淬火方式，減少淬火應(yīng)力。淬火鋼應(yīng)及時回火，盡量消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性；對于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應(yīng)快冷(水冷或油冷)，可消除二類回火脆性。
1.5.3正確編制線切割加工工藝
對易變形的切割零件，要根據(jù)零件形狀特征統(tǒng)籌安排切割的起始點、程序走向及夾壓位置，以盡量減小變形量。一般應(yīng)選擇較平坦，已精加工或?qū)ぜ阅苡绊懖淮蟮牟课辉O(shè)置線切割的起始點。同時在編制零件加工程序時，通過對圖樣分析，在確定切割路線時，應(yīng)先從有精度要求的一面切起，這樣就可減少加工變形對零件精度的影響。
對凸模零件，在淬火之前應(yīng)在凸塊坯料中鉆外形起點的穿絲孔，使工件在切割時保持內(nèi)應(yīng)力平衡不被破壞，以免從材料外切入引起開裂變形。
線切割加工的零件大多都經(jīng)過鍛造、淬火處理，內(nèi)部有較大的殘余應(yīng)力，經(jīng)電加工后會被釋放，使模具變形，為避免該現(xiàn)象發(fā)生，改變一次切割到位的傳統(tǒng)習(xí)慣為粗、精二次切割，以便第一次粗切割后的變形量在精切割時及時地被修正�？上冗M(jìn)行預(yù)加工，如在線切割部位的對稱中心開一應(yīng)力狹窄縫隙，使內(nèi)應(yīng)力釋放，再進(jìn)行精加工。
2 結(jié)論
以上對線切割加工模具時存在的一些品質(zhì)問題作了詳細(xì)的分析，提出了改進(jìn)措施。影響線切割加工精度和表面品質(zhì)的因素很多，如材料的內(nèi)應(yīng)力、切割部分和固定夾持部分的剛度、加工工藝和電參數(shù)的選擇、機床自身因素，需要在平時的工作中認(rèn)真細(xì)致的觀察分析，找出存在的原因，不斷的用新的工藝方法去實踐，改進(jìn)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)方式，充分發(fā)揮線切割加工模具的優(yōu)勢。
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