13年專注精密模具制造商
總公司：東莞臺(tái)進(jìn)
分公司：嘉興臺(tái)進(jìn)
駱小姐135 3267 1670
黃先生136 8620 8187
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| 慢走絲線切割加工在精密模具制造中有著不可或缺的地位，尤其是在沖壓模具制造中更為重要。沖壓模具的凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等零件都需要進(jìn)行慢走絲線切割加工。加工質(zhì)量與效率直接影響模具零件的裝配性能、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、制造周期及成本，因此防范發(fā)生加工異常問題具有重要意義. 就慢走絲線切割加工效率、表面質(zhì)量、加工精度三方面的異常問題。 1. 加工效率低問題 慢走絲線切割加工模具零件采用多次切割的工藝方法。加工效率低下時(shí)，需要區(qū)分是發(fā)生在主切加工還是修切加工。 2. 主切加工效率低 實(shí)際生產(chǎn)中，能否進(jìn)行有效的高壓沖水是影響慢走絲線切割主切加工效率的主要原因。慢走絲線切割加工電極絲走絲速度較慢，加工需要采用高壓沖水的方式來排屑。由于加工中上下噴嘴沒有貼于工件表面，或者是沿邊緣進(jìn)行切割的情況，高壓水不能有效沖入切縫，導(dǎo)致加工效率大幅度降低。為了保證正常的加工效率，上下噴嘴與工件表面之間應(yīng)控制在0.1mm左右的距離。不能達(dá)到此要求時(shí)，也要盡可能實(shí)行近距離的貼面加工。為了不使高壓沖水沿工件邊緣泄漏，切割的坯料要做成有利于沖水要求的形狀，例如坯料做成板料，多個(gè)零件排料在一起相互借用余料裝夾。不論凸凹模盡量從小的穿絲孔開始切割。以預(yù)加工留余量來進(jìn)行慢走絲線切割加工的情況，則留量要盡量小，切割時(shí)要讓電極絲能露在外面進(jìn)行切割。對于臺(tái)階形狀類的工件,確實(shí)不能進(jìn)行有效的高壓沖水的加工，只能通過降低切割能量，犧牲一定的加工效率來防止加工頻繁斷絲，這時(shí)對加工效率就要有正確的認(rèn)識(shí)。 電極絲的直徑與材料對主切加工的效率影響較大。慢走絲線切割加工常用的電極絲直徑有0.20㎜、0.25㎜兩種。Φ0.2㎜電極絲在工件高度小于10㎜可以獲得比Φ0.25mm電極絲更理想的主切加工效率，這是因?yàn)榍锌p窄，工件薄，總的蝕除量小。而在工件高度達(dá)到40mm以上時(shí)，Φ0.25mm的電極絲與Φ0.2mm電極絲相比，加工效率就會(huì)高出約25%，因?yàn)楹穸仍黾?，較粗的電極絲可以承受更大的脈沖能量，較寬的切縫有利于排屑。就電極絲材料而言，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最多的還是廉價(jià)的黃銅絲。黃銅絲是純銅與鋅的合金。鋅的熔點(diǎn)較低能夠改善加工過程中的沖洗性能，同時(shí)在切割過程中，鋅受高溫氣化使得熱量充分傳遞到工件加工表面，因此從理論上講，鋅的比例越高越有利于提高加工效率。但在黃銅絲的制造過程中，當(dāng)鋅的比例超過一定范圍后材料就會(huì)變得太脆而不適合拉絲。后來人們想到了在黃銅絲外面單獨(dú)加一層鋅，也就是鍍鋅絲，它的加工效率比黃銅絲能夠提高約30%，并且不容易斷絲。在追求高效率加工的情況下可以優(yōu)先選用鍍鋅絲。 慢走絲線切割加工機(jī)床的工藝專家系統(tǒng)，只需要輸入電極絲材料、絲徑、工件材料、工件厚度、表面粗糙度，加工優(yōu)先權(quán)等，系統(tǒng)即可自動(dòng)生成優(yōu)化的加工參數(shù)。為了獲得正常的加工速度，應(yīng)確保正確輸入相關(guān)的工藝數(shù)據(jù)，例如追求高效率的加工場合，優(yōu)先權(quán)應(yīng)選擇速度。先進(jìn)的慢走絲線切割加工機(jī)床具有的自適應(yīng)控制功能，如瑞士GF加工方案公司CA20U機(jī)床的ACO功能，加工啟用此功能，對于臺(tái)階類不能有效進(jìn)行高壓沖水的工件，可以避免加工斷絲并保持穩(wěn)定的切割。但對于能有效進(jìn)行高壓沖水的板類加工，就有可能會(huì)降低較多的加工效率。因此在切割穩(wěn)定的情況下，可取消ACO自適應(yīng)控制功能。同樣，慢走絲線切割加工機(jī)床豐富的拐角保護(hù)策略功能也會(huì)降低加工效率，只有在精度要求高時(shí)才開啟此功能，其策略的強(qiáng)弱一般可以調(diào)節(jié)，可根據(jù)加工需要合理使用。 對于特殊的加工（例如特殊材料、復(fù)雜形狀的臺(tái)階工件）頻繁發(fā)生斷絲的情況，不得不修改電參數(shù)降低放電能量來避免斷絲。這時(shí)應(yīng)優(yōu)先加大脈沖間隙來降低脈沖放電的頻率，通常能有效解決問題。通過減小加工電流來避免斷絲也是一種有效的方法，但這種方法會(huì)更多地降低加工效率。因此只有在增大脈沖間隙仍然斷絲的情況下才考慮減少加工電流。 對慢走絲線切割加工機(jī)床定期進(jìn)行規(guī)范的維護(hù)保養(yǎng)工作，是高效率加工的基礎(chǔ)。電極絲通過導(dǎo)電塊獲得放電能量，需要確保它們接觸良好。當(dāng)導(dǎo)電塊的磨損凹槽深度超過電極絲的半徑時(shí)，必須更換導(dǎo)電塊位置。導(dǎo)電塊的表面需用砂紙打磨去除氧化層，以提高其導(dǎo)電率。長期不清理下導(dǎo)絲芯座會(huì)堵塞（使用黃銅絲會(huì)掉銅粉）下導(dǎo)電塊冷卻水甚至下噴嘴加工用沖水會(huì)嚴(yán)重影響加工效率，需要定期進(jìn)行下導(dǎo)絲芯座的的維護(hù)。當(dāng)加工中水壓表的讀數(shù)與工藝設(shè)定值差異很大時(shí)，應(yīng)檢查噴嘴是否有損壞，它會(huì)影響高壓沖水的實(shí)際壓力，會(huì)使加工效率大幅度降低，必要時(shí)及時(shí)更換。 3. 修切加工效率低 工件在切割加工過程中若發(fā)生變形，會(huì)明顯影響精修加工的效率。輕則加工效率降低，變形較大時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)修不動(dòng)的情況。為防止慢走絲線切割加工模具發(fā)生變形，必須采取一定的措施。首先應(yīng)選擇變形量較小的材料，采用正確的熱處理工藝；其次是合理安排加工工藝，大的型腔或窄長而復(fù)雜的型腔可對切割部位進(jìn)行釋放應(yīng)力的預(yù)加工，大型腔留多段暫留量，凸模零件應(yīng)在材料上加工穿絲孔進(jìn)行封閉的輪廓加工；再次是優(yōu)化切割加工路徑，包括裝夾，暫留量的位置，引入路徑等。 為了獲得可靠的加工質(zhì)量，機(jī)床工藝專家系統(tǒng)生成的加工參數(shù)一般偏保守，多次切割兩刀之間所預(yù)留的材料余量會(huì)相對較多。實(shí)際生產(chǎn)中，通過修改偏移量，減少材料余量可以大幅度提高修切加工的效率，比如工藝專家系統(tǒng)生成的割一修三的偏移量為0.246、0.166、0.146、0.136，可以修改為0.233、0.163、0.145、0.136。但需要注意，材料余量不能減小太多，否則會(huì)導(dǎo)致加工表面出現(xiàn)欠修的不良情況。 修切加工次數(shù)越多可以獲得更好的表面粗糙度，越是精修會(huì)成倍地增加加工時(shí)間。因此，應(yīng)根據(jù)模具零件的加工要求來確定切割次數(shù)，以夠用為原則，在滿足加工要求的前提下盡可能減少修切次數(shù)，以保證高效率的模具生產(chǎn)。對于超過四次以上的多次切割，由于最后的精修能量很小，其放電狀態(tài)受各種因素的影響，很容易出現(xiàn)修切加工效率極低的情況，這種情況可以對最后一次精修工設(shè)定恒速切割，既能保證加工速度，也能達(dá)到符合要求的表面粗糙度。 二、表面質(zhì)量問題 加工的表面質(zhì)量問題主要包括表面條紋、粗糙度達(dá)不到要求、表面變質(zhì)層過厚三個(gè)方面。 1. 表面條紋 按照慢走絲線切割機(jī)床指定的工藝進(jìn)行切割，如果表面出現(xiàn)條紋，首先要看電極絲質(zhì)量是否有問題，使用市場上價(jià)格便宜的劣質(zhì)電極絲很容易出現(xiàn)加工條紋的問題，盡量使用正品耗材。同樣，使用含有雜質(zhì)、低品質(zhì)的工件材料，也會(huì)導(dǎo)致加工表面出現(xiàn)密集條紋的情況。 ? 對于錐度零件的加工，其表面容易產(chǎn)生條紋，使用柔性更好的軟黃銅絲可以獲得明顯的改善效果。加工凹模時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生進(jìn)刀處出現(xiàn)凹痕的現(xiàn)像，可以在編程時(shí)采用弧進(jìn)弧出的方式來改善。 加工應(yīng)確保機(jī)床運(yùn)絲平穩(wěn)，絲張力穩(wěn)定，必要時(shí)校準(zhǔn)絲速及張力。導(dǎo)電塊發(fā)生磨損的情況要及時(shí)旋轉(zhuǎn)或更換，清洗上下導(dǎo)絲部件，包括導(dǎo)絲嘴、導(dǎo)絲芯座、下導(dǎo)輪、導(dǎo)輪軸承等。 2.表面粗糙度達(dá)不到要求 對于表面沒有完全修光，表面粗糙度達(dá)不到要求的異常情況，應(yīng)檢查程序的偏移量是否合理。可以適當(dāng)增加修切兩刀之間的材料余量，確保后一次修切能將前一次加工的表面能完全修上。 切割工件發(fā)生微量變形也會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度達(dá)不到要求，修切后的表面局部不均勻，這時(shí)就要控制加工變形的發(fā)生。對于那些大型、厚壁、形狀復(fù)雜、厚度不均勻的模具零件，宜采用增加修切次數(shù)的辦法來減少和去除表面缺陷。 表面粗糙度要求Ra≧0.35μm時(shí)可使用普通黃銅絲進(jìn)行加工。當(dāng)Ra<0.35μm時(shí)，為了獲得好的加工表面，應(yīng)該選用鍍鋅絲進(jìn)行加工。 3. 表面變質(zhì)層過厚 慢走絲線切割加工模具零件的表面會(huì)產(chǎn)生一定厚度的變質(zhì)層。變質(zhì)層致使模具硬度下降，容易發(fā)生早期磨損，影響模具的使用壽命。 加工使用純凈水作為工作液，水中離子的導(dǎo)電作用會(huì)產(chǎn)生破壞性的電解作用，因此需要在水中添加離子交換樹脂來控制水的導(dǎo)電率。去離子水的電導(dǎo)率越高，加工表面的變質(zhì)層會(huì)越厚。因此慢走絲線切割加工要將去離子水的導(dǎo)電率控制在一定范圍內(nèi)，精加工要保證去離子水的電導(dǎo)率小于10μS，超過允許范圍時(shí)要及時(shí)更換離子交換樹脂。在加工硬質(zhì)合金、PCD刀具零件，對表面變質(zhì)層厚度有嚴(yán)格要求時(shí)，可采用絕緣性能較高的油性介質(zhì)作工作液。油性介質(zhì)的絕緣性能較高，同樣電壓條件下較難擊穿放電，無電解腐蝕，可獲得比用去離子水加工更優(yōu)越的表面質(zhì)量，加工表面幾乎沒有變質(zhì)層。 使用慢走絲線切割加工機(jī)床的防電解加工工藝，可較有效地將加工過程中電解的破壞作用降到最低程度。其加工原理是在不產(chǎn)生放電的加工時(shí)間內(nèi)（脈沖間隙）施加一反極性電壓，這種交變的正負(fù)脈沖電壓，使得間隙的平均電壓為零，防止電解作用這種有害現(xiàn)象的發(fā)生。 電極絲選用鍍鋅絲，其在加工中不像黃銅絲那樣容易掉銅粉，加工的表面不會(huì)積銅，表面變質(zhì)層可得到改善，工件表面的硬度更高。 三、 加工精度問題 慢走絲線切割加工可以勝任高精度的模具零件加工。實(shí)際生產(chǎn)中，由于操作不當(dāng)或者工藝欠合理，會(huì)導(dǎo)致加工精度出現(xiàn)問題，一般有以下幾種情況。 1. 加工尺寸不合格 切割后的工件，實(shí)際測量尺寸超出了圖樣要求尺寸的公差范圍，尺寸偏大或者偏小。這種情況，一般可以通過修正程序偏移量來精確控制加工尺寸。比如切割凸模，尺寸偏大時(shí)可以將程序偏移量減小。需要注意的是，這種調(diào)整是建立在機(jī)床本身固有良好精度與穩(wěn)定性的前提下，并且機(jī)床處于良好的維護(hù)保養(yǎng)狀態(tài)。同時(shí)，環(huán)境因素對精密加工的影響也非常大，室內(nèi)要達(dá)到21±2℃的恒溫要求、濕度40-80%，不能有陽光的直射或氣流。 2. 中凹或中凸情況 工件的上中下的尺寸不一致，實(shí)際生產(chǎn)中稱這種情況為凹心鼓肚。出現(xiàn)這種情況的主要原因是加工中電極絲與工件的伺服進(jìn)給狀態(tài)沒有處于良好的狀態(tài)。正常的加工要保證電極絲的伺服進(jìn)給速度與蝕除速度大致相等，進(jìn)給均勻平穩(wěn)。若伺服進(jìn)給速度過高（趨近于短路），即電極絲的伺服進(jìn)給速度明顯超過蝕除速度，在切凸模時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)鼓肚的不良情況，伺服進(jìn)給速度太慢會(huì)出現(xiàn)凹芯的不良情況，切割凹模具則相反。可以根據(jù)這一規(guī)律來調(diào)整機(jī)床的伺服進(jìn)給速度，有效解決模具零件中凹或中凸的尺寸精度問題。 3. 錐度現(xiàn)象 慢走絲線切割加工走絲速度較慢，主切加工中電極絲會(huì)發(fā)生損耗。盡管慢走絲線切割加工的電極絲是一次性使用，但還是不可避免地存在電極絲損耗。因此其切縫特征為上寬下窄，這是模具零件加工存在微小錐度現(xiàn)象的主要原因。切割凸模時(shí)，零件的上端小，下端大，呈現(xiàn)一定的錐度，尺寸誤差在6μm左右。顯然，可以通過適當(dāng)提高機(jī)床的走絲速度來解決此問題。但該方法會(huì)增加加工成本，實(shí)際生產(chǎn)中可在編程時(shí)使用錐度補(bǔ)償功能，也就是給直身零件添加一個(gè)微小的錐度來修正這種精度差異。另外，可以適當(dāng)加大絲張力，同時(shí)需要確認(rèn)電極絲進(jìn)行過精確的垂直度找正，上下噴嘴完好無損壞，正確地調(diào)節(jié)了修切時(shí)的低壓沖液流量。 4. 形狀誤差大 一般來講，加工變形是產(chǎn)生形狀誤差大的主要原因，可以參考上面相關(guān)介紹，從加工工藝方面進(jìn)行改善。 加工中火花通道的壓力對電極絲產(chǎn)生較大的后向推力，使電極絲發(fā)生微量彎曲，電極絲的這種滯后表現(xiàn)，在切割拐角時(shí)容易造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，可以使用機(jī)床的拐角控制功能來改善拐角精度問題。當(dāng)加工至拐角位置時(shí)，機(jī)床自動(dòng)降低加工能量，降低沖水壓力，降低伺服進(jìn)，采用延時(shí)等辦法來控制拐角精度。拐角策略分為內(nèi)角和外角，可以分別設(shè)置它們的保護(hù)強(qiáng)度。應(yīng)根據(jù)拐角精度要求靈活應(yīng)用拐角策略。對于小圓角、窄縫、微細(xì)零件的微精加工，可以采用細(xì)絲進(jìn)行切割，以獲得更小的內(nèi)角半徑。使用鍍鋅絲加工的拐角加工精度高，特別是尖角部位的形狀誤差比黃銅絲有明顯改善。 若電極絲的張力偏小，沖流壓力太高，電極絲抖動(dòng)，都會(huì)造成加工不穩(wěn)定，導(dǎo)致幾何形狀誤差增大，需要合理進(jìn)行控制來減小形狀誤差。 5. 位置精度誤差大 模板上型腔位置的精度很大程度取決于加工前的定位。為了實(shí)現(xiàn)高精度的定位精度，工件必須有精密、明確的基準(zhǔn)面。電極絲必須進(jìn)行過自動(dòng)垂直找正，不要使用火花校正的方法，因?yàn)樗y以獲得較高精度的垂直度，會(huì)影響定位精度。使用四面分中的定位方式能獲得更高的定位精度，兩基準(zhǔn)邊的感知誤差可以相互抵消。定位找邊要多進(jìn)行幾次，檢查并確認(rèn)定位精度。跳步加工如果發(fā)生較大的位置精度誤差，要檢查加工是否發(fā)生變形。對于多型腔的加工，編程排工藝時(shí)，可以先對所有型孔進(jìn)行粗加工，充分釋放材料的應(yīng)力，再統(tǒng)一進(jìn)行修切加工，可以實(shí)現(xiàn)更高精度的跳步精度。編程時(shí)不要使用增量編程方式，以免誤差疊加后產(chǎn)生較大的差值。機(jī)床的軸應(yīng)按時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，加注潤滑油，及時(shí)進(jìn)行機(jī)械精度的檢測與修正，使機(jī)床處于良好的精度狀態(tài)。 ?? 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