淺析模具線切割加工品質(zhì)的缺陷與改進對策

于忠峰 張 明

（中國人民解放軍第4810工廠軍械修理廠，遼寧 大連116041）

0 引言

由于線切割加工技術(shù)的加工效率比較高，因此應用越來越廣泛，成為模具制造中必不可少的重要技術(shù)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，特別是高端科技的發(fā)展，對線切割加工品質(zhì)的要求也逐步提高。但是，在加工過程中總是會出現(xiàn)一些問題影響加工品質(zhì)，本文主要針對這些問題尋求相應的改進措施。

1 模具線切割存在的品質(zhì)缺陷

1.1 出現(xiàn)塌角現(xiàn)象

在線切割加工過程中，特別是在拐彎的地方，加工出來的模具的轉(zhuǎn)角與理論值存在一定的偏差，這是因為在加工過程中一部分材料被電極絲切割掉而出現(xiàn)塌角現(xiàn)象，造成加工出來的產(chǎn)品不符合要求。因此，在線切割加工過程中，需要根據(jù)不同的要求來采用相應的解決辦法。例如，在極易出現(xiàn)塌角的位置可將電極絲程序繼續(xù)向外延伸一定的距離，大約在0.5 mm，從而很好地避免電極在該位置拐彎，消除塌角現(xiàn)象，最終保證加工的模具符合使用要求。另一種方法是對程序進行設(shè)置，在拐彎處設(shè)置電極絲程序向前運動一定的距離，然后再往回運動，這樣就可讓塌角出現(xiàn)在不需要的位置，保證了模具的質(zhì)量。

1.2 表面出現(xiàn)不光滑，且有一定的劃痕的現(xiàn)象

模具線切割加工的表面出現(xiàn)劃痕或不光滑現(xiàn)象，這是由很多因素決定的，如加工條件、加工速度，加工人員的專業(yè)程度及責任心等都會對模具加工產(chǎn)生影響，導致模具表面粗糙和出現(xiàn)劃痕。在切割過程中，一般切割速度越快，切割表面就越粗糙。大量的實踐證明，運用矩形波脈沖電源進行線切割加工時，無論對于何種加工產(chǎn)品，只要利用調(diào)頻功能對電流進行調(diào)節(jié)，保證機器處于最佳的運行狀態(tài)，就能保證加工出來的模具具有一定的光滑程度，防止出現(xiàn)表面粗糙的現(xiàn)象。為了更好地保證模具加工的精度，可以采用多層切割的方法來進行，如采用分步加工的工藝，開始先進行粗加工，使用較強的加工方式，給模具保留較大的預留量，進行快速切割，粗加工完成后再利用較弱的加工方式減少預留量，保證精確加工。另外，在拐彎處的預留量要多一些，防止出現(xiàn)塌角現(xiàn)象。相對于一次切割，多次切割可以在保證粗糙度相同的情況下，相對加快切割速度，比較準確保證切割精度，防止模具表面出現(xiàn)劃痕。

1.3 出現(xiàn)變形和開裂的現(xiàn)象

在線切割加工過程中，由于是通過放電熱進行加工，模具表面會因放電而發(fā)生高溫熔化，然后在急冷條件下產(chǎn)生變質(zhì)層，變質(zhì)層在驟冷作用下，收縮產(chǎn)生拉應力，導致模具表面出現(xiàn)很多細小的裂紋。為了更好地實現(xiàn)模具的精度，并避免因各種原因產(chǎn)生應力而導致模具變形或開裂，一般采用熱處理的辦法，在新的熱平衡狀態(tài)下進行切割加工，從而有效避免變形和開裂的現(xiàn)象。

1.4 出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象

對于一些外形比較復雜且精度要求高的模具，在加工過程中往往會因為精度要求比較高而出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象。因此，在對這類模具進行加工時，必須要考慮切割點和夾具的相應位置，從而更好地避免出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象，保證模具的完整性，防止出現(xiàn)模具的變形現(xiàn)象。

1.5 出現(xiàn)內(nèi)凹和外凸的現(xiàn)象

在加工過程中，模具可能會出現(xiàn)內(nèi)凹和外凸的現(xiàn)象，導致增加新的工作量，同時模具的質(zhì)量也不能很好地保證，難以達到模具要求的精度，影響模具的正常使用，造成資源的浪費。

2 改進措施和方法

模具線切割加工過程中，會出現(xiàn)各種各樣的問題，導致加工出來的產(chǎn)品存在質(zhì)量偏差，影響模具的使用。需要采取一定的措施來有效防止模具出現(xiàn)加工缺陷，從而保證模具的高質(zhì)量。

2.1 防止出現(xiàn)塌角的方法

塌角多出現(xiàn)在加工拐彎處，會顯著影響模具的使用，為了避免加工過程中出現(xiàn)塌角現(xiàn)象，需要采取一系列的措施。大量的實驗證明，在線切割過程中，為了防止外角出現(xiàn)塌角，一般可以在拐彎處要求電極絲的程序繼續(xù)向前工作，向前延伸一定的距離，這樣可以避免電極在外角處出現(xiàn)拐彎的現(xiàn)象，從而避免對模具外形的影響。另外，還可以進行粗加工，將塌角留在不需要的位置，從而避免模具出現(xiàn)塌角，保證其加工質(zhì)量。

2.2 防止粗糙和不光滑的方法

實踐證明，在切割過程中，如果切割速度較快，會造成切割表面的粗糙。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在加工過程中只需通過調(diào)節(jié)變頻來調(diào)節(jié)加工電流，保證加工電流不會過強，使其保持在一個最佳的狀態(tài)，這樣可以有效降低模具切割表面的粗糙程度。另外，為了有效保證模具加工的精度，一般可采用多次切割的辦法，先進行粗加工，然后再進行精確加工。

2.3 防止出現(xiàn)變形和開裂的方法

在實際加工中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生變形和開裂的原因主要有：（1）零件的結(jié)構(gòu)，例如窄長形狀的凹模和凸模易產(chǎn)生變形，其變形量的大小與形狀復雜程度、長寬比、型腔／邊框?qū)挾缺扔嘘P(guān)。形狀越復雜，長寬比及型腔／邊框?qū)挾缺仍酱?，模具的變形量越大，其變形的?guī)律是型腔中部癟入，凸模通常是翹曲。而對于形狀復雜清角的淬火型腔，在尖角處極易產(chǎn)生裂紋，甚至易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，其出現(xiàn)的頻率與材料的成分、熱處理工藝等有關(guān)。對于圓筒形薄壁零件，若將其切割缺口，在即將切透時易產(chǎn)生炸裂現(xiàn)象。對于由零件外部切入的較深槽口，易產(chǎn)生變形，變形的規(guī)律為口部內(nèi)收，變形量的大小與槽口的深度及材料性質(zhì)有關(guān)。（2）熱加工工藝，模具毛坯在鍛造時始鍛溫度過高或過低，終鍛溫度偏低的零件，或終鍛溫度過高，晶粒長大，終鍛后冷卻速度過慢，有網(wǎng)狀碳化物析出的模坯，這類模具易發(fā)生變形開裂。（3）機械加工工藝，面積較大的凹模，中間大面積切除而又未事先挖空，因切去框內(nèi)的體積較大，框形尺寸將產(chǎn)生一定的變形；對于坯料中無外形起點穿絲孔，不得不從坯料外切入的模具，不論其凸模是否回火或形狀如何，一般容易發(fā)生變形，尤其淬火件的變形更加嚴重，甚至在切割中產(chǎn)生裂紋；對于熱處理后的磨削零件，無砂輪粒度、進刀量、冷卻方式等工藝要求，磨削后表面有燒傷及微裂紋等缺陷的零件也易發(fā)生變形。（4）線切割工藝，線切割路徑選擇不當，易產(chǎn)生變形；工件的夾壓方式不可靠、夾壓點的選擇不當，均易產(chǎn)生變形；電規(guī)準選擇不當，易產(chǎn)生裂紋。為了防止和減少模具的變形和開裂，對需要線切割加工的模具，應從材料的選擇、熱加工、熱處理及制成成品的各個環(huán)節(jié)進行改進，從而很好地避免模具的變形和開裂現(xiàn)象。主要措施有：1）嚴格檢查原材料化學成分、金相組織和探傷，對于不合格的原材料，如粗晶粒鋼材和有害雜質(zhì)含量超標的鋼材不宜選用；2）對于較大的型腔或窄長復雜的凸模，配制坯料時要改變傳統(tǒng)的實心板料習慣，其中間部位應該鏤空；3）改變一次切割到位的傳統(tǒng)習慣，采取粗、精二次切割工藝，以便在精切割時及時修正粗切割后的變形量，通常精切割時的切割量應根據(jù)第一次粗切割后的變形量大小而定，一般取0.5 mm左右。

2.4 避免歪斜現(xiàn)象的方法

為了更好地避免歪斜現(xiàn)象，一般將模具與材料的加持部位緊密相連，保證加工的穩(wěn)定性。同時，要檢測工作件與工作臺的平行度，確保其處于一個最佳的工作狀態(tài)。另外，加工時一般先采用加工復雜孔型后加工簡單孔型的方法，從而保證模具的完整性，防止模具出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象。

2.5 防止內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象的方法

為了避免模具內(nèi)凹和外凸的現(xiàn)象，在加工過程中出現(xiàn)內(nèi)凹時減少電壓同時減少加工的數(shù)量，而外凸時則加大電壓量。另外，采取多次加工的方法，逐步減弱加工條件，有效防止內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3 結(jié)語

本文主要是對模具線切割加工品質(zhì)的缺陷以及改進措施進行了詳細的論述，找到了影響線切割加工技術(shù)的因素，并提出了提高線切割加工的品質(zhì)的具體措施。這為線切割加工的不斷改進和創(chuàng)新提供了參考，有利于充分發(fā)揮模具線切割加工方法的優(yōu)勢。

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［2］胡國軍.線切割加工工件表面質(zhì)量的改善和提高［J］.機床與液壓，2004（4）