中走絲線切割編程與操作技巧
發布者：zhwedm 發布時間：2011-09-03 13:29:45
中走絲線切割編程與操作技巧
中國特有（除中國內地，沒有任何國家和地區生產該類機床的廠家）的高速走絲電火花線切割機床（WEDM-HS），由于結構簡單、造價低、工藝效果好，加上使用過程消耗少，自上世紀六十年代末被研制成功之后就得到飛速發展，現已成為制造業中一種必不可少工藝裝備。至2004年底，全國年產量已超過3萬臺，約占世界電火花線切割機總產量的70% 。但由于其加工質量問題未得到有效解決，而隨著國外生產的低速走絲電火花線切割機（WEDM-LS）技術水平的不斷提高，模具工業的發展，曾令中國人感到自豪的中國特有的WEDM-HS，如今卻陷入難于發展的困境。 已難于滿足模具發展需要。
為了滿足用戶需要，我公司在保留快速走絲線切割機床結構簡單、造價低、工藝效果好、使用過程消耗少等特點的基礎上，引用國際上精密模具加工設備的先進理念及慢走絲多次切割技術（即第一次切割用較大的電規準進行高速粗切割，然后用精規準和精微規準進行第二次、第三次甚至第四、五次切割，將加工表面逐級修光，以獲得較理想的加工表面質量和加工精度），開發了能實現多次切割的智能化系統中走絲線切割（WEDM-CS）。該機比快走絲更人性化，便捷化，適用范圍更廣。被越來越多的廠商所青睞。目前已在市場上銷售了500余臺，用戶普遍反映這種線切割機的加工質量比較好。我公司生產的 “中速走絲”，不僅電極絲移動速度介于“高速”與“低速”之間，而且加工質量高于“高速走絲機”，并逼近低速走絲機。
但由于中走絲是近幾年才開始，所以很多對中走絲加工工藝還不熟悉。現結合多年的生產實踐，針對中走絲切割機床編程與操作加工過程中所出現的問題及遇到的困難，總結了幾點工藝處理方法和加工操作方案（僅供參考）
第一章 多次切割工藝參數設置
◆ 第一次切割任務是高速穩定切割
⑴脈沖參數：選用高峰值電流，較長脈寬的規準進行大電流切割，以獲得較高的切割速度。
⑵電極絲中心軌跡的補償量小：
f = 1/2φd +δ+ △ + S式中，f為補償量(mm)；δ為第一次切割時的放電間隙(mm)；φd為電極絲直徑(mm)；△為留給第二次切割的加工余量(mm)； S為精修余量(mm)。 在高峰值電流粗規準切割時，單邊放電間隙大約為0.02mm；精修余量甚微，一般只有0.003mm。而加工余量△則取決于第一次切割后的加工表面粗糙度及機床精度，大約在0.03～0.04mm范圍內。這樣，第一次切割的補償量應在0.05～0.06mm之間，選大了會影響第二次切割的速度，選小了又難于消除第一次切割的痕跡。
⑶走絲方式：采用高速走絲，走絲速度為8～12m/s，達到最大加工效率。
◆ 第二次切割的任務是精修，保證加工尺寸精度 。
⑴脈沖參數：選用中等規準，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之間。
⑵補償量f：由于第二次切割是精修，此時放電間隙較小，δ不到0.01mm，而第三次切割所需的加工質量甚微，只有幾微米，二者加起來約為0.01mm。所以，第二次切割的補償量f約為1/2d+0.01mm即可。
⑶走絲方式：為了達到精修的目的，通常采用低速走絲方式，走絲速度為1～3m/s，并對跟蹤進給速度限止在一定范圍內，以消除往返切割條紋，并獲得所需的加工尺寸精度。
◆ 第三次切割的任務是拋磨修光 。
⑴脈沖參數：用最小脈寬進行修光，而峰值電流隨加工表面質量要求而異。
⑵補償量f：理論上是電極絲的半徑加上0.003mm的放電間隙，實際上精修過程是一種電火花磨削，加工量甚微，不會改變工件的尺寸大小。所以，僅用電極的半徑作補償量也能獲得理想效果。
⑶走絲方式：像第二次切割那樣采用低速走絲限速進給即可。
第二章 多次切割變形問題處理方法
2-1 凸模加工工藝
凸模在模具中起著很重要的作用，它的設計形狀、尺寸精度及材料硬度都直接影響模具的沖裁質量、使用壽命及沖壓件的精度。在實際生產加工中，由于工件毛坯內部的殘留應力變形及放電產生的熱應力變形，故應首先加工好穿絲孔進行封閉式切割，盡可能避免開放式切割而發生變形。如果受限于工件毛坯尺寸而不能進行封閉形式切割，對于方形毛坯件，在編程時應注意選擇好切割路線(或切割方向)。切割路線應有利于保證工件在加工過程中始終與夾具(裝夾支撐架)保持在同一坐標系，避開應力變形的影響。夾具固定在左端，從葫蘆形凸模左側，按逆時針方向進行切割，整個毛坯依據切割路線而被分為左右兩部分。由于連接毛坯左右兩側的材料越割越小，毛坯右側與夾具逐漸脫離，無法抵抗內部殘留應力而發生變形，工件也隨之變形。若按順時針方向切割，工件留在毛坯的左側，靠近夾持部位，大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標系中，剛性較好，避免了應力變形。一般情況下，合理的切割路線應將工件與夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，即將暫停點（支撐部分）留在靠近毛坯夾持端的部位。
下面著重分析一下硬質合金齒形凸模的切割工藝處理。
一般情況下，凸模外形規則時，線切割加工常將預留連接部分(暫停點，即為使工件在第1次的粗割后不與毛坯完全分離而預留下的一小段切割軌跡線)留在平面位置上，大部分精割完畢后，對預留連接部分只做一次切割，以后再由鉗工修磨平整，這樣可減少凸模在中走絲線切割上的加工費用。硬質合金凸模由于材料硬度高及形狀狹長等特點，導致加工速度慢且容易變形，特別在其形狀不規則的情況下，預留連接部分的修磨給鉗工帶來很大的難度。因此在中走絲線切割加工階段可對工藝進行適當的調整，使外形尺寸精度達到要求，免除鉗工裝配前對暫停點的修磨工序。由于硬質合金硬度高，切割厚度大，導致加工速度慢，扭轉變形嚴重，大部分外形加工及預留連接部分(暫停點)的加工均采取4次切割方式且兩部分的切割參數和偏移量(Offset)均一致。第1次切割電極絲（鉬絲）偏移量加大至0.15—0.18mm，以使工件充分釋放內應力及完全扭轉變形，在后面3次能夠有足夠余量進行精割加工，這樣可使工件最后尺寸得到保證。
具體的工藝分析如下：
(1)預先在毛坯的適當位置用穿孔機或電火花成形機加工好Φ1.0—Φ1.5mm穿絲孔，穿絲孔中心與凸模輪廓線間的引入切割線段長度選取5—10mm。
(2)凸模的輪廓線與毛坯邊緣的寬度應至少保證在毛坯厚度的1/5。
(3)為后續切割預留的連接部分(暫停點)應選擇在靠近工件毛坯重心部位，寬度選取3—4mm（取決于工件大小，）。
(4)為補償扭轉變形，將大部分的殘留變形量留在第1次粗割階段，增大偏移量至0.15—0.18mm。后續的3次采用精割方式，由于切割余量小，變形量也變小了。
(5)大部分外形4次切割加工完成后，將工件用壓縮空氣吹干，再用酒精溶液將毛坯端面洗凈，涼干，然后用粘結劑或液態快干膠(通常采用502快干膠水)將經磨床磨平的厚度約0.3mm的金屬薄片粘牢在毛坯上，再按原先4次的偏移量切割工件的預留連接部分(注意：切勿把膠水滴到工件的預留連接部分上，以免造成不導電而不能加工)。
2-2 凹模板加工中的變形分析
在線切割加工前，模板已進行了冷加工、熱加工，內部已產生了較大的殘留應力，而殘留應力是一個相對平衡的應力系統，在線切割去除大量廢料時，應力隨著平衡遭到破壞而釋放出來。因此，模板在線切割加工時，隨著原有內應力的作用及火花放電所產生的加工熱應力的影響，將產生不定向、無規則的變形，使后面的切割吃刀量厚薄不均，影響了加工質量和加工精度。針對此種情況，對精度要求比較高的模板，通常采用4次切割加工。第1次切割將所有型孔的廢料切掉，取出廢料后，再由機床的自動移位功能，完成第2次、第3次、第4次切割。a切割第1次，取廢料→b切割第1次，取廢料→c切割第1次，取廢料→……→n切割第1次，取廢料→a切割第2次→b切割第2次→……→n切割第2次→a切割第3次→……→n切割第3次→a切割第4次→……→n切割第4次，加工完畢。這種切割方式能使每個型孔加工后有足夠的時間釋放內應力，能將各個型孔因加工順序不同而產生的相互影響、微量變形降低到最小程度，較好地保證模板的加工尺寸精度。但是這樣加工時間太長，穿絲次數多，工作量大，增加了模板的制造成本。另外機床本身隨加工時間的延長及溫度的波動也會產生蠕變。因此，根據實際測量和比較，模板在加工精度允許的情況下，可采用第1次統一加工取廢料不變，而將后面的2、3、4次合在一起進行切割(即a切割第2次后，不移位、不拆絲，緊接著割第3、4次→b→c……→n)，或省去第4次切割而做3次切割。這樣切割完后經測量，形位尺寸基本符合要求。這樣既提高了生產效率，又降低人工，因此也降低了模板的制造成本。
2-3 凹模板型孔小拐角的加工工藝
由于選用的電極絲（鉬絲）直徑越大，切割出的型孔拐角半徑也越大。當模板型孔的拐角半徑要求很小時(如R0.07—R0.10mm)，則必須換用細絲(如Φ0.10mm)。但是相對粗絲而言，細絲加工速度較慢，且容易斷絲。如果將整個型孔都用細絲加工，就會延長加工時間，造成浪費。經過仔細比較和分析，我們采取先將拐角半徑適當增大，用粗絲切割所有型孔達到尺寸要求，再更換細絲統一修割所有型孔的拐角達到規定尺寸。但更換Φ0.10mm的細絲需重新找正中心，重新找正中心的坐標值與原中心坐標值相差應大約在0.02mm左右。
第三章 多次切割加工中工件余留部位的處理
隨著世界范圍內模具工業新技術、新材料和新工藝的發展，為了增強模具的耐磨性，人們廣泛使用各種高強度、高硬度和高韌性的模具材料，這對提高模具的使用壽命極為有利，但它給電火花線切割工件余留部位加工后所帶來的技術處理造成不便。來處理工件余留部位的加工問題，這樣才能保證工件余留部位的表面質量和表面精度。特別是在塑料模、精密多工位級進模的生產加工過程中，能保證得到良好的尺寸精度，直接影響模具的裝配精度、零件的精度以及模具的使用壽命等。由于加工工件精度要求高，因此在加工過程中若有一點疏忽，就會造成工件報廢，同時也會給模具的制造成本和加工周期帶來負面影響。對于高硬度、高精度和高復雜度、且加工表面為非平面的小工件來說，采用多次切割加工的方法處理工件余留部位的切割任務顯得更為重要。
A 處理方法與技巧
對于線切割工件余留部位切割的多次加工，首先必須解決被加工工件的導電問題，因為在高精度線切割加工中，線電極的行走路線可能需要沿加工軌跡往復行走多次，才能保證被加工工件具有較高表面粗糙度和表面精度，這時線切割加工是靠工件余留部位起到導電作用以保障電加工正常進行。但在進行工件余留部位的切割加工時，若第一次切割即切下工件余留部位，將會導致被切割部分與母體分離，以致導電回路中斷，無法進行繼續加工，所以從線切割加工的條件性和延續性考慮，必須使工件余留部位即便在多次切割的情況下也能保持與母體之間正常導電的要求。
為了實現上述目的，操作工人力圖營造人為環境和條件來滿足導電要求，即當工作人員在操作電火花線切割機遇到切割工件余留部位時，可采用在被切割部分和母體之間粘銅片和在切割間隙中塞銅片的處理方法來造成人為的定位條件和導電條件，使是火花加工得以繼續進行，其具體做法與技巧如下：
(1)在被切割部分與母體材料之間粘貼連接銅片。其目的是使工件余留部分在切割時與母體材料相連固定，保證線切割有良好的定位條件，從而保障工件有優異的加工質量，這可依照以下步驟進行：
①首先根據加工工件的大小把薄銅片(厚度根據線電極情況和加工部位形狀而定)剪成長條 形，然后折疊，井保證折疊部分一長一短。
②然后把銅片折疊的彎曲部分用小手錘錘平，并用什錦銼修理成楔形；
③再把經以上處理的銅片塞到線電極加工所形成的縫隙里，同時在工件該部分的表面滴上502膠水(即環氧樹脂瞬時快干膠)。由于切割時，電火花線切割機沖水使工件所受壓力較大，若單純用銅片塞緊來保證導電和固定，容易產生以下問題：(a)銅片塞得太松，擔心固定不可靠、導電不穩定；(b)銅片塞得太緊，又擔心損傷工件表面、破壞形位公差，所以采用502膠水來保證被切割部分與母體材料固定；
④在將銅片塞進加工部位時，應注意是：用502膠水粘貼連接銅片時應遠離工件余留部件處，以免502膠水滲到，造成絕緣。此外粘貼連接銅片的位置應考慮對稱分布，且應保證同時塞緊，避免工件發生偏移，以致影響工件加工質量。保證被切割工件余留部位形狀的正確性和精度的可靠性。
(2)在被切割部分與母體材料之間填充導電銅片。把經折疊、剪齊、錘平和修銼的薄銅片填充在線電極加工形成的縫隙里，并使銅片和縫隙壁緊密貼合。填充此銅片的目的是為了導電，因為前面粘貼連接銅片時用了502膠水，而502膠水是不導電的。為了實現導電要求，故采用填充導電銅片的方法，填充導電銅片時同樣應注意銅片的對稱布置以及銅片應同時加緊，并且不能塞得過緊以免劃傷工件的表面。不管是粘貼連接銅片還是填充導電銅縫隙的形狀。都應該把小銅片制成圓弧形，而且還應該用金相砂布打磨被錘過的銅片表面，以保證銅片表面光滑以避免劃傷工件已加工過的表面。
B 結論
在采用電火花線切割機加工高硬度、高精度和高復雜度的小型工件時，按照上述方法和步驟進行線切割加工中工件余留部位的精密切割，是一種行之有效的方法，它所提出的步驟和技巧，經濟簡便、實用可行，從而為改善和提高精密線切割加工的質量和效率探索出新的途徑。
第四章 加工工藝的分析
電火花線切割加工是實現工件尺寸加工的一種技術。在一定設備條件下，合理的制定加工工藝路線是保證工件加工質量的重要環節。電火花線切割加工模具或零件的過程，一般可分以下幾個步驟。對圖樣進行分析和審核分析圖樣對保證工件加工質量和工件的綜合技術指標是有決定意義的第一步。
5.1 對圖樣進行分析和審核
分析圖樣對保證工件加工質量和工件的綜合技術指標是有決定意義的第一步。以沖裁模為例，在消化圖樣時首先要挑出不能或不易用電火花線切割加工的工件圖樣，大致有如下幾種：
⑴表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后無法進行手工研磨的工件；
⑵窄縫小于電極絲直徑加放電間隙的工件，或圖形內拐角處不允許帶有電極死板井架放電間隙所形成的圓角的工件；
⑶非導電材料；
⑷厚度超過絲架跨距的零件；
⑸加工長度超過x，y拖板的有效行程長度，且精度要求較高的工件。
在符合線切割加工工藝的條件下，應著重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合間隙和沖制件厚度等方面仔細考慮。
5.2 編程注意事項：
1. 沖模間隙和過渡圓半徑的確定
⑴合理確定沖模間隙。沖模間隙的合理選用，是關系到模具的壽命及沖制件毛刺大小的關鍵因素之一。不同材料的沖模間隙一般選擇在如下范圍：
軟的沖裁材料，如紫銅、軟鋁、半硬鋁、膠木板、紅紙板、云母片等，凸凹模間隙可選為沖材厚度的10%—15%。硬質沖裁材料，如鐵皮、鋼片、硅鋼片等，凸凹模間隙可選為沖裁厚度的15%—20%。這是一些線切割加工沖裁模的實際經驗數據，比國際上流行的大間隙沖模要小一些。因為線切割加工的工件表面有一層組織脆松的熔化層，加工電參數越大，工件表面粗糙度越差，熔化層越厚。隨著模具沖次的增加，這層脆松的表面會漸漸磨去，是模具間隙逐漸增大。合理確定過渡圓半徑。為了提高一般冷沖模具的使用壽命，在線線、線圓、遠遠相交處，特別是小角度的拐角上都應加過渡圓。過渡圓的大小可根據沖裁材料厚度、模具形狀和要求壽命及沖制件的技術條件考慮，隨著沖制件的曾厚，過渡圓亦可相應增大。一般可在0.1—0.5㎜范圍內選用。對于沖件材料較薄、模具配合間隙較小、沖件又不允許加大的過渡圓，為了得到良好的凸凹模配合間隙，一般在圖形拐角處也要加一個過渡圓。因為電極絲加工軌跡會在內拐角處自然加工出半徑等于電極絲半徑加單面放電間隙的過渡圓。
2. 計算和編寫加工程序
編程時，要根據配料的情況，選擇一個合理的裝夾位置，同時確定一個合理的起割點和切割路線。起割點應取在圖形的拐角處，或在容易將凸尖修去的部位。切割路線主要以防止或減少模具變形為原則，一般應考慮使靠近裝夾著一邊的圖形最后切割為易。
3. 對尺寸精度要求高、凸凹模配合間隙小的模具，必須要用薄料試切，從事切件上可檢查其精度和配合間隙。如發現不符合要求，應及時分析，找出問題，修改程序直至合格后才能正式加工模具。這一步驟是避免工件報廢的一個重要環節。
本文由中走絲,線切割機床,電解去毛刺,去毛刺設備-蘇州中航長風數控科技有限公司采集整理發布。
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