快走絲加工編程路線的工藝分析

畢建俠 李之超

（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司工裝制造廠，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

電火花加工技術(shù)是現(xiàn)代化生產(chǎn)制造技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分，它已成為現(xiàn)代化制造業(yè)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。電火花線切割加工是比較常見(jiàn)的加工方法之一，是直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的工藝方法。由于電火花線切割加工工藝與普通的機(jī)械加工工藝存在很大的差別，所以它對(duì)材料的可加工性和結(jié)構(gòu)性起到了改變性的作用，從而使得電火花線切割加工得到了廣泛的應(yīng)用。如：金剛石、硬質(zhì)合金、高溫合金、淬火鋼等高熔點(diǎn)高硬度貴重難加工的金屬材料，或者被認(rèn)為工藝性很差的小孔、窄槽、夾縫等設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的零件，使用線切割加工既經(jīng)濟(jì)又能保證精度，充分的體現(xiàn)了這種加工方法的優(yōu)越性。用快走絲線切割機(jī)床加工時(shí)，會(huì)切割掉大塊金屬，會(huì)使材料的內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對(duì)平衡狀態(tài)受到破壞，應(yīng)力將重新分布到材料中，殘余應(yīng)力有時(shí)比機(jī)床精度等因素對(duì)加工精度的影響還嚴(yán)重，可使變形達(dá)到宏觀可見(jiàn)的程度，甚至在切割中材料會(huì)破裂。

1 穿絲孔的位置選擇

穿絲孔的位置對(duì)于加工精度及切割速度關(guān)系甚大。通常，穿絲孔的位置最好選在已知軌跡尺寸的交點(diǎn)處或便于計(jì)算的坐標(biāo)點(diǎn)上，以簡(jiǎn)化編程中有關(guān)坐標(biāo)尺寸的計(jì)算，減少誤差。當(dāng)切割帶有封閉型孔的凹模工件時(shí)，穿絲孔應(yīng)設(shè)在型孔的中心，這樣既可準(zhǔn)確地加工穿絲孔，又較方便地控制坐標(biāo)軌跡的計(jì)算，但無(wú)用的切入行程較長(zhǎng)。對(duì)于大的型孔切割，穿絲孔可設(shè)在靠近加工軌跡的邊角處，以縮短無(wú)用行程。在切割凸模外形時(shí)，應(yīng)將穿絲孔選在型面外，最好設(shè)在靠近切割起始點(diǎn)處，因?yàn)椴牧显谇袛鄷r(shí)，會(huì)破壞材料內(nèi)部應(yīng)力的平衡狀態(tài)而造成零件的變形，影響加工精度，采用穿絲孔，保證了零件的完整性，避免了夾絲和斷絲，也提高了零件的加工精度，如圖1所示。切割窄槽時(shí)，穿絲孔應(yīng)設(shè)在圖形的最寬處，不允許穿絲孔與切割軌跡發(fā)生相交現(xiàn)象。此外，在同一塊坯件上切割出兩個(gè)以上工件時(shí)，應(yīng)設(shè)置各自獨(dú)立的穿絲孔，不可僅設(shè)一個(gè)穿絲孔一次切割出所有工件。切割大型凸模時(shí)，有條件者可沿加工軌跡設(shè)置數(shù)個(gè)穿絲孔，以便切割中發(fā)生斷絲時(shí)能夠就近重新穿絲，繼續(xù)切割。

圖1 有無(wú)穿絲孔的比較

穿絲孔的直徑大小應(yīng)適宜，一般為Φ2mm～Φ8mm。若孔徑過(guò)小，既增加鉆孔難度又不方便穿絲；若孔徑太大，則會(huì)增加鉗工工作量。如果要求切割的型孔數(shù)較多，孔徑太小，排布較為密集，應(yīng)采用較小的穿絲孔(Φ0.3mm～Φ0.5mm)，以避免各穿絲孔相互打通或發(fā)生干涉現(xiàn)象。如果要利用穿絲孔作為加工找正基準(zhǔn)，必須保證其位置精度、尺寸精度和粗糙度，可采用坐標(biāo)鏜床鏜削加工，如果不作為加工找正基準(zhǔn)，可以采用鉆孔加工，或者采用電火花穿孔加工。

2 加工路線的選擇

線切割加工過(guò)程中，合理地安排工件的切割路線，并在此基礎(chǔ)上編制程序，才能優(yōu)質(zhì)、高效地完成切割加工。

如圖2所示，程序的起點(diǎn)可以分別為A、B。切割路線可有兩種，路線B→a→b→c→d→a→B,由于一開(kāi)始零件就和夾持部分就大部分分割開(kāi)，零件的強(qiáng)度降低，會(huì)產(chǎn)生變形，導(dǎo)致加工誤差，而路線A→d→c→b→a→d→A切割加工，情況就會(huì)好很多。

圖2 加工路線的選擇

一般情況下，切割加工路線應(yīng)從零件裝夾位置的附近開(kāi)始向離開(kāi)工件裝夾位置的方向切割，最后回到零件裝夾位置的附近。線切割加工的多為封閉圖形，加工的起點(diǎn)往往就是加工終點(diǎn)，由于二次放電切割加工和重力的作用，往往會(huì)在起點(diǎn)處形成二次切痕，因此，加工的起點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在工件截形的相交點(diǎn)，例如拐角處或是精度要求不高且便于修整的位置。

3 減少線切割加工的變形

有些零件在切割后，尺寸總是出現(xiàn)明顯偏差，檢查機(jī)床、程序都正常，最后發(fā)現(xiàn)是由于零件變形引起的尺寸變化。

零件切去的實(shí)體部分太多時(shí)，零件內(nèi)應(yīng)力變化很大，容易產(chǎn)生變形、開(kāi)裂。所以在零件淬火前進(jìn)行粗加工，給線切割工序留2-3mm的余量，能夠很好的減少線切割時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。為了滿足零件的精度要求，還可以通過(guò)粗、精二次切割，使粗切后的變形量在精切時(shí)被修正，粗切后為精切留得余量約0.5mm。在切割開(kāi)口零件時(shí)：對(duì)于未淬火的零件切割后在開(kāi)口處張開(kāi)，使開(kāi)口尺寸增大，如圖3所示。對(duì)于淬火的零件切割后在開(kāi)口處閉合，使開(kāi)口尺寸減小，如圖4所示。通過(guò)粗、精二次切割減少變形量。回火是減少淬火產(chǎn)生應(yīng)力的重要手段，回火的效果與回火溫度、回火持續(xù)時(shí)間有關(guān)。對(duì)于易變形、開(kāi)裂的工件，可以在線切割后再進(jìn)行180-200℃、4小時(shí)的回火，以達(dá)到減小應(yīng)力和穩(wěn)定金相組織的目的。

圖3 未淬火零件張口變形

圖4 淬火零件切割后開(kāi)口變小

4 3B程序格式

編程完成后、正式切割加工之前，應(yīng)對(duì)編制的程序進(jìn)行檢查與驗(yàn)證，確定其正確性。線切割機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)均提供程序驗(yàn)證的方法，常用的方法有：畫(huà)圖檢驗(yàn)法主要用于驗(yàn)證程序中是否存在錯(cuò)誤語(yǔ)法及是否符合圖樣加工輪廓;空行程檢驗(yàn)法可檢驗(yàn)程序的實(shí)際加工情況，檢查加工中是否存在碰撞或干涉現(xiàn)象，以及機(jī)床行程是否滿足加工要求等;動(dòng)態(tài)模擬加工檢驗(yàn)法通過(guò)模擬動(dòng)態(tài)加工實(shí)況，對(duì)程序及加工軌跡路線進(jìn)行全面驗(yàn)證。通常，可按編制的程序全部運(yùn)行一遍，觀察圖形是否“回零”。對(duì)于一些尺寸精度要求高、凸、凹模配合間隙小的沖模，可先用薄板料試切割，檢查有關(guān)尺寸精度與配合間隙，如發(fā)現(xiàn)不符要求處，應(yīng)及時(shí)修正程序，直至驗(yàn)證合格后，方可正式切割加工。正式切割結(jié)束后，不可急于拆下工件，應(yīng)檢查起始與終結(jié)坐標(biāo)點(diǎn)是否一致，如發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)采取“補(bǔ)救”措施。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)控線切割在機(jī)械加工領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，只有在實(shí)踐中不斷探索和完善，才能得到最佳的加工參數(shù)和加工方法，才能有效地控制加工中零件變形，才會(huì)加工出符合設(shè)計(jì)要求的零件，才會(huì)取得令人滿意的效果。

[1]金屬切削原理與刀具[M].北京：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2002∶7-5603-1232-2.

[2]金屬切削加工技術(shù).[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1998∶7-111-06233-7.

[3]電火花加工技術(shù)問(wèn)答 [M].化學(xué)工業(yè)出版社. 2008.