線切割加工沖裁凹模的精度保證

錢一宏

（杭州第一技師學(xué)院，杭州 310023）

線切割加工沖裁凹模的精度保證

錢一宏

（杭州第一技師學(xué)院，杭州 310023）

沖裁凹模的精度要求很高，直接影響沖裁件的質(zhì)量。本文從尺寸精度、位置精度和表面粗糙度三個(gè)方面來(lái)介紹線切割加工沖裁凹模的精度保證方法。

線切割 電參數(shù) 進(jìn)給速度 穿絲孔 鉬絲

1　引言

電火花線切割加工（Wire Cut EDM，簡(jiǎn)稱WEDM）是在電火花加工基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)50年代末最早在前蘇聯(lián)發(fā)展起來(lái)的一種工藝形式，是用線狀電極（鉬絲或者銅絲）靠火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割，適用于各種形狀的沖模加工。線切割加工的模具凸模和凹模配合間隙、加工精度通常能達(dá)到0.01～0.02mm（快走絲線切割機(jī)床）的要求。但是，在加工沖裁凹模刃口時(shí)，由于受到電參數(shù)和穿絲孔位置偏差等影響，模具精度往往不易達(dá)不到加工要求。在特定的設(shè)備條件下，通過(guò)制定合理的工藝方案和電加工參數(shù)能夠極大保證沖裁凹模刃口的精度。

2　尺寸精度的保證

2.1“做一修二”多次切割工藝

由于鉬絲在放電加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生損耗，使得電極絲直徑減小。如果采用一次切割的方法，會(huì)造成沖裁凹模刃口尺寸精度偏差。通過(guò)“做一修二”多次切割工藝，能顯著提高加工精度和表面質(zhì)量。以0.18mm鉬絲為例，第一次切割選用高的峰值電流以獲得穩(wěn)定高速的加工效果。編程加工尺寸a×b，補(bǔ)償量f=1/2d+△+δ=0.09+0.035+0.01 =0.135mm。這里，d為鉬絲直徑，△下次切割留的加工余量，δ為放電間隙。加工完成后，測(cè)量得到尺寸a1×b1，電極絲單邊損耗s=（a+b-a1-b1）/4。第二次切割選用小的脈沖寬度、適當(dāng)脈沖間隙、低峰值電壓和峰值電流，以達(dá)到精修的目的。加工尺寸不變，△取0.005mm，設(shè)置補(bǔ)償量f=1/2d+△+δ+s=0.105+s，同時(shí)減小走絲速度，以達(dá)到修光的目的。第三次切割設(shè)置補(bǔ)償量f=0.1+m，走絲方式采用超短程往復(fù)走絲，每次往復(fù)切割長(zhǎng)度控制在1/3電極絲半徑范圍內(nèi)。上述“做一修二”多次切割工藝在筆者教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐中取得了很好的工藝效果，保證了沖裁凹模刃口的尺寸精度。

2.2優(yōu)化切割路線

由于沖裁凹模夾持位置的原因，不合理的切割路線會(huì)造成模具的變形和裂紋，從而影響加工精度。應(yīng)該盡可能把切入點(diǎn)和切出點(diǎn)選擇在工件與其夾持的部位。同時(shí)，應(yīng)盡量避免從工件外端切入。編程時(shí)，選擇設(shè)定穿絲孔的中心為穿絲點(diǎn)，切割路線距離工件邊緣距離應(yīng)大于5mm，以保證工件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和尺寸精度。

3　位置精度的保證

3.1穿絲孔偏差的修正

沖裁凹模的切割采用預(yù)加工穿絲孔的方法。穿絲完成后，通過(guò)機(jī)床鉬絲自動(dòng)對(duì)中移動(dòng)到穿絲孔的中心，此位置作為線切割加工的起點(diǎn)。如圖1所示，設(shè)計(jì)O點(diǎn)為穿絲點(diǎn)。由于在穿絲孔加工過(guò)程中存在偏差，加工時(shí)實(shí)際切割起點(diǎn)變?yōu)镻點(diǎn)，使得凹模型孔整體發(fā)生偏移，影響沖裁凹模的位置精度。

圖1　穿絲孔的偏移

穿絲孔偏差的修正能夠保證沖裁凹模位置精度。首先，在預(yù)加工穿絲孔時(shí)，應(yīng)盡量把穿絲孔的偏差控制在最小范圍。所以，選用加工工中心進(jìn)行穿絲孔的鉆、鉸加工，在工藝上應(yīng)該安排落料型腔、導(dǎo)柱孔和穿絲孔在一次裝夾中完成。然后，通過(guò)測(cè)量、計(jì)算的方法得到穿絲孔中心的實(shí)際偏移量來(lái)修正切割的起始點(diǎn)。如圖2所示，穿絲孔直徑6mm，P點(diǎn)為實(shí)際穿絲孔中心點(diǎn)。在穿絲孔中塞入φ6mm標(biāo)準(zhǔn)芯棒，測(cè)量得到尺寸X1，X2，Y1，Y2（見(jiàn)圖3）。設(shè)O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則實(shí)際穿絲孔中心點(diǎn)P坐標(biāo)為（（X1-X2）/2，（Y1-Y2）/2）。在生成線切割加工軌跡時(shí)，設(shè)置穿絲點(diǎn)位置（即切割起始點(diǎn)）為（（X1-X2）/2，（Y1-Y2）/2）。通過(guò)對(duì)穿絲孔位置偏移進(jìn)行修正，以保證沖裁凹模位置精度的準(zhǔn)確（見(jiàn)圖4）。

圖2　實(shí)際穿絲孔位置

圖3　偏移尺寸測(cè)量

圖4　修正后的切割軌跡

3.2矩形試切法

在上述穿絲孔偏差的修正方法中，X、Y值的測(cè)量存在一定難度，同時(shí)也容易造成測(cè)量誤差。為了盡可能消除測(cè)量誤差對(duì)穿絲孔位置精度修正的影響，可以采用矩形試切法得到實(shí)際穿絲孔中心的偏移量，即在開(kāi)始輪廓切割前，先試切一個(gè)小的矩形（見(jiàn)圖5），然后通過(guò)測(cè)量矩形邊到?jīng)_裁凹模端面距離得到X1、X2、Y1、Y2（見(jiàn)圖6），從而計(jì)算出實(shí)際穿絲孔中心點(diǎn)的坐標(biāo)。

圖5　矩形試切法

圖6　測(cè)量矩形邊到端面尺寸

4　表面粗糙度的保證

4.1電參數(shù)的合理選用

快走絲切割沖裁凹模時(shí)，在切出表面的進(jìn)出口兩端附近往往有黑白相間交錯(cuò)的條紋。通過(guò)選用合理的電參數(shù)可以有效消除黑白條紋，使沖裁凹模表面粗糙度達(dá)到精度要求。為了獲得好的表面粗糙度，一般選用小的脈沖寬度（2～6μs）。在分組脈沖和精修時(shí)，脈沖寬度可以小于0.5μs。脈沖間隔一般為脈沖寬度的4～8倍；在切入或者工件厚度較大時(shí)，可以取較大的值。相同工藝條件下，高頻分組脈沖和小的峰值電流（小于40A，平均電流小于5A）能獲得較好的表面粗糙度。

4.2合理調(diào)整變頻進(jìn)給的方法

合理調(diào)整變頻進(jìn)給，使預(yù)置進(jìn)給速度緊密跟蹤工件蝕除速度，以保持加工間隙恒定在最佳值上，顯著提高沖裁凹模表面質(zhì)量。觀察電壓表和電流表，調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給旋鈕，使兩表的指針擺動(dòng)最小或者不動(dòng)，此時(shí)處于較好的加工狀態(tài)和表面粗糙度。根據(jù)教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐，用矩形波脈沖電源進(jìn)行線切割加工時(shí)，無(wú)論工件材料、厚度、規(guī)準(zhǔn)大小如何，只要調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給旋鈕，把加工電流（即電流表上指示的平均電流）調(diào)節(jié)到約等于短路電流（即脈沖電源短路時(shí)表上指示的電流）的70%～80%，就可接近最佳工作狀態(tài)，即此時(shí)加工最穩(wěn)定、加工速度高、表面粗糙度好。

5　結(jié)束語(yǔ)

上述沖裁凹模精度保證的方法是在大量的教學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的。在工作液供給充足、導(dǎo)輪精度良好、鉬絲松緊合適等正常切割條件下，通過(guò)上述方法能有效提高沖裁凹模的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度。

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Precision Assurance of Punching Die for Wire Cutting

QIAN Yihong
(Hangzhou first Technician College, Hangzhou 310023)

Punching blanking die precis ion is very high, it has a direct im pact on the blanking quality, this paper from the size and position precision and surface rough degree three aspects to introduce line cutting processing of punching blanking die precision assurance method.

wire cutting, electric param eters, feed rate, threading hole, molybdenum wire