数控电火花线切割在铝型材挤压模具加工中的利用

电火花线切割加工是在电火花加工根本上成长 起来的一种新的工艺情势 ，它是操纵移动的细金属丝作为对象 电极，在金属丝与工件间通以脉冲电流，操纵脉冲放电的电侵蚀 感化 对工件切割加工的．数控线切割加工零件的精度，顺应 平面复杂外形 零件的加工，具有运用 矫捷，加工周期短，节俭材料等特点。

今朝 在新产物 的研制和开辟 中，年夜 量采取 数控线切割手艺 来直接切割铝型材挤压模具零件，缩短研发周期。但是 ，再进步前辈的机床，如果没有正视 加工的工艺手艺 与操作技能 ，没有做到工艺公道 ，是不克不及 高效地加工出高质量的工件。是以 在现实 操作进程 中必需 正视 有关加工手艺 。

电火花加工中，加工材料的去除是靠放电时的热感化 实现的，材料的可加工性主要取决于材斜的导电特征 及其热学特征 ，如熔点、沸点(汽化点)、比热容、热导率、电阻率等，而几近 与其力学机能 (硬度、强度)无关，是以 适合于加工难以切削加工的材料。 放电加工中，加工对象 电极和工件不直接接触，没有机械加工中的切削力，是以 适合 加工低刚度工件及微细加工。由于可以简单地将对象 电极的外形 复制到工件上，是以 特殊 合用 于复杂概况外形 的加工。 电火花加工是直接操纵电能进行加工，而电能、电参数较机械量易于数字节制 、智能节制 和无人化操作。 由于电火花加对象 有很多 传统切削加工所没法 对比 的长处 ，是以 其运用 范畴 日趋 扩年夜 ，今朝 已普遍 运用 于机械（特殊 是模具制造）、宇航、航空、电子、机电 电器、细密机械、仪器仪表、汽车拖沓 机、轻工等行业，以解决难加工材料及复杂外形 零件的加工问题。加工规模可小至几微米的小轴、孔、缝，年夜 到几米的超年夜 型模具和零件。

1 数控电火花线切割加工的特点

跟着 数控电火花线切割机床的普及，电火花线切割机床已逐步 从单一的冲裁模具加工向各类模具及复杂细密铝型材挤压模具和其他各类零件的加工偏向 转移。其运用 愈来愈 普遍 。

数控线切割加对象 有电火花加工的共性，金属材料的硬度和韧性其实不 影响其加工，电火花切割主要用来加工淬火钢和硬质合金；当前绝年夜 大都电火花线切割机，都采取 数字法式 节制 ，其工艺特点以下 ：

①用来加工一般切削方式 难以加工或没法 加工的外形 复杂的工件，如冲模、凹凸模及外形复杂的细密零件等。

②不像电火花成形加工那样要制造特定外形 的对象 电极，而是采取 直径不等的铜丝或钼丝等尴尬刁难 象 电极，是以 切割用的刀具简单，年夜 年夜 下降 了临盆 预备 工时。

③电极丝直径较细，切缝很窄，如许 不但 有益 于材料的操纵，而且适合加工藐小 零件。

④电极丝在加工中是移动的，络续更新（慢走丝）或频频 使用（快走丝），可以完全或短时候 不斟酌 电极丝消耗 对加工精度的影响。

⑤依托 计较机可节制 电极丝轨迹和偏移轨迹，可便利地调剂 凸凹模具的共同间隙，而且 依托 锥度切割功能可实现凸凹模一次加工成型。

2 数控电火花线切割加工的特点

2.1 切割速度

线切割加工中的切割速度是指在包管 必然 的概况粗拙 度的切割进程 中，单元 时候 内电极丝中间 线在工件上切过的面积的总和，单元 为mm2/min。

凡是快走丝线切割加工的切割速度为40～80mm2/min，将每安培电流的切割速度称为切割效力 ，一般切割效力 为20 mm2/(min?A)。

2.2 薄工件的加工

所谓薄工件，通常为 指厚度在5 mm以下的工件。如样板及机械零配件等，要包管 这类工件的加工精度是有必然 坚苦的。主要缘由 是丝架上下导丝轮的开距是固定的，一般约70mm。当切割工件时，在快走丝的环境下，电极丝掉 去了加工厚工件时应发生 的冷却液的阴尼感化 ，又加上火花放电的影响，因此 电极丝很容易发生 发抖 。

别的 ，切割工件的速度快，变频进给也快，而步进机电 的速度有必然 的手艺 规模，速度太快时（指跨越 它承受的最高脉冲频率）会发生 掉 步和丢步现象，这些都邑 影响工件的加工精度。为降服上述现象，包管 薄工件的加工质量，建议接纳 以下 办法 ：

①把加工电压调至50V摆布。

②调剂 脉宽，使之小于10?s。

③加工电流节制 在0.2～0.3A规模内。

④减小电极丝发抖

如果储丝筒是直流机电 拖动的，则改变电枢电压，下降 转速；如果是交换 机电 拖动的，则在A、B、C相的随意率性 两相中串接10～15Ω、75W线电阻，下降 相电压，使其换向过渡时候 稍为拉长，实现软换向，削减 发抖 。

⑤在上下导轮之间加夹持器。

⑥如果装配 夹持器有坚苦，也可采取 辅料加厚的方式 ，加年夜 厚度，使阻尼增添 ，从而可避免 电极丝发抖 。使用这类 方式 比力简捷，而且加工电参数也不需要调剂 改动。

⑦削减 与避免 工件的变形开裂

有些工件切割后，尺寸老是 呈现明明误差 ，搜检 机床精度、数控柜和法式 都正常，最后才发现是由于 变形引发 的。

3 电极丝及其材料对工艺指标的影响

3.1 电极丝的选择

今朝 使用的电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼合金丝、黄铜丝、铜钨丝等。

钨丝可获得较高的加工速度，但放电后丝质易变脆，容易断丝，故运用 较少。钼丝比钨丝熔点低，抗拉强度低，但韧性好，在频仍 的急热急冷转变 进程 中，丝质不容易 变脆、不容易 断丝。

钨钼丝(钨、钼各占50％的合金) 比前两种都好，具有钨、钼二者 的特征 ，使用寿命和加工速度都比钼丝高。

铜钨丝有较好的加工结果 ，但抗拉强度差些，价钱 比力昂贵，滥觞较少，故运用 较少。

经常使用 的电极丝材料钼的熔点为2625℃，沸点为4800℃，比铁、硅、锰、铬、铜、铝的熔点和沸点都高，而比碳化钨、碳化钛等硬质合金基体材料的熔点和沸点要低。在单个脉冲放电能量沟通 的环境下，用铜丝加工硬质合金比加工钢发生 的放电陈迹 小，加工速度低，概况粗拙 度好，同时电极丝消耗 年夜 ，间隙状态恶化时则易引发 断丝。

采取 黄铜丝做电极丝时，加工速度较高，加工不乱 性好，但抗拉强度差，消耗 年夜 。

今朝 ，快走丝线切割加工中普遍 使用钼丝，慢走丝线切割加工中普遍 使用黄铜丝。

电极丝直径年夜 ，可采取 较强的电规准进行加工，提高加工速度。同时，电极丝粗，放电产物清扫 前提 好，能提高脉冲操纵率和加工速度。若电极丝过粗，则下降 了加工精度，同时使材料的蚀除量变年夜 ，加工速度也有所下降 。

若电极丝直径太小 ，易断丝，放电产物清扫 前提 差，加工经常呈现不不乱 现象，致使 加工速度下降 。细电极丝的长处 是可以获得 较小半径的内尖角，加工精度能响应 提高。

慢走丝线切割机床，走丝速度越快，加工速度越快。由于 这类 走丝方式是比力安稳 平均 的，电极丝发抖 小，故加工出的零件概况粗拙 度好、加工精度高；但丝速慢致使 放电产物不克不及 实时 被带出放电间隙，易造成短路及不不乱 放电现象。提高走丝速度，改良 了间隙状态，进而可提高加工速度。但在必然 的工艺前提 下，当丝速到达 某一值后，加工速度就趋势 不乱 。

3.2 进给速度对工件概况质量的影响

进给速度调理 不妥，不光会造成频仍 的短路、开路，而且还影响加工工件的概况粗拙 度，致使呈现不不乱 条纹，或 呈现概况烧蚀现象。

①进给速渡过 高。这时候 工件蚀除的线速度低于进给速度，会频仍 呈现短路，造成加工不不乱 ，平均加工速度下降 ，加工概况发焦，呈褐色，工件的上下端面均有过烧现象

②进给速渡过 低。这时候 工件蚀除的线速度年夜 于进给速度，经常呈现开路现象，致使 加工不克不及 继续进行，加工概况亦发焦，呈淡褐色，工件的上下端面也有过烧现象。

③进给速度稍低。这时候 工件蚀除的线速度略高于进给速度，加工概况较粗、较白，两头 面有是非相间的条纹。

④进给速度适合 。这时候 工件蚀除的线速度与进给速度相匹配，加工概况细而亮，丝纹平均 。是以 ，在这类 环境下，能获得 概况粗拙 度好、精度高的加工结果 。

4 关于工件变形和开裂

①切缝闭合变形

②切缝张开变形

③未淬火件张口变形

④淬火工件切割后启齿 就小

⑤尖角处开裂

⑥凹模中央 部位宽度变小

4.1 改良 变形与开裂缘由 的手艺 办法

①无凸模外形出发点 穿丝孔

当从坯料外直接切入切割凸模时，因材料应力不服衡发生 变形，如张口、杜口变形，乃至 影响工件加工尺寸精度。所以，在切割凸模时，应在坯料上钻出凸模外形出发点 穿丝孔。

②夹压方式纰谬

有时未便 于钻凸模外形出发点 穿丝孔，可以改变切割线路 及夹压位置，以削减 或避免变形对切割工件尺寸精度的影响。

③凹模切去的实体部份 太多

面积较年夜 的凹模，由于切去了框内较年夜 的体积，使应力转变 很年夜 ，容易发生 开裂。对 这类 凹模，应在淬火前将中部铣空，给线切割留2～3mm的余量，这可以使 线切割发生 的应力减小。

④凹模尖角处易发生 应力集中年夜 框形凹模的尖角处易发生 集中而在切割中引发 开裂，应在尖角处增设适昔时 夜 小的工艺圆角R，以和缓 应力集中。

⑤热处置惩罚 不妥

钢件的残存 应力随含碳量的增添 而增添 ，高碳钢易开裂，应避免使用高碳钢作凸、凹模材料。淬火时在确保硬度的环境下，应尽量 使用较低的温度和较迟缓 的加热、冷却速度，以减小发生 的应力。

回火是减小淬火所发生 的残存 应力的主要 手段，回火的结果 与回火的温度、延续 时候 有关。对 易变形、开裂的工件，有时切割后在180～200℃下进行4H的回火，以到达 减小残存 应力和不乱 组织的目标 。

⑥由于各类 缘由 酿成的 变形

有的工件在接纳 某些办法 后，仍有一些变形，为了知足 工件的精度要求，可改变一次切割的尺寸的传统习惯，改成 粗、精二次切割，使粗切后变形量在精切时被批改 ，粗切为精切留的余量约0.5mm。这类 举措多用于图形复杂、易于发生 变形的模具，或要求精度高、共同间隙小的模具。有时采取 单点夹压来取代 多点夹压，以屡次 改换夹压点的方式 ，也能够 使变形减小。

5 加工概况呈现的是非纹

电火花切割加工时，接近 工件切缝的上、下概况会呈现是非交织 的条纹。

5.1 发生 是非条纹的缘由

是非条纹的呈现与电极丝的活动 有关，电极丝进口处呈黑色，出口处呈白色。这是由于 排屑和冷却前提 分歧 酿成的 。电极丝从上向下活动 时，工作液由电极丝从上部带入工件内，放电产物由电极丝从下部带出。这时候 ，上部工作液充裕 ，冷却前提 好，下部工作液少，冷却前提 差，但排屑前提 比上部好。工作液在放电间隙里受高温热裂分化 ，构成 高压的气体，急剧向外分散。对上部蚀除物的清扫 造成坚苦，这时候 ，放电发生 的炭黑等物资 将凝集 附着在上部加工概况上。使之呈黑色。鄙人 部，排屑前提 好，工作液少，放电产物中炭黑较小，何况 放电经常 是在气体中发生。是以 加工概况呈白色。同理，当电极丝从下向上活动 时，下部呈黑色，上部呈白色。如许 ，颠末电火花线切割加工的概况就构成 是非交织 的条纹。这是快走丝工艺的特征 之一。这类 条纹一般对他加工概况粗拙 度略有影响。由于 电极丝进口处工作液充裕 ，放电是在液体介质中进行，而在电极丝出口处，液体少，气体多，在低压放电前提 下，气体中放电间隙小，所以，进口处的放电间隙比出口处年夜 ，成效白色条纹比黑色条纹凸出几微米到几十微米。由于加工概况两头 再现是非交织 的条纹，使工件概况两头 概况粗拙 度比中部稍差一点。当电极丝较短，储丝筒换向周期较短，或 切割较厚工件时，虽然 加工成效看上去仿佛 没有条纹，现实 上是条纹很密，质朴 堆叠 罢了 。

5.2 限制是非纹的办法

是非条纹发生 最底子的缘由 是电极丝来去 活动 时都放电切割加工，如果电极丝只在一个偏向 活动 时放电，而在别的 一个偏向 活动 时不放电，就没有是非相间的条纹。但如果 只在单偏向 活动 时切割，临盆 率太低了。

采取 较公道 的工作液喷射方式，使电极丝出口和进口 处工作液供给 环境尽量一致，特别 要改良 工件下部工作液的供给 状态 ，对限制是非条纹会有必然 结果 。

6 线切割中常见问题与处置惩罚 办法

在数控电火花切割中，常呈现电极丝短路、断丝的现象，一般应做以下 处置惩罚 :短路多是 由于 进给速度太快、脉冲电源参数选择不妥等缘由 造成。

应下降 进给速度，增年夜 峰值电流，加年夜 加工能量，同时加年夜 电极丝的张力，削减 工作液的电阻率；发生断丝的缘由 多是 脉冲电源参数选择不妥、工作液浓度不适合 、工件变形、进给速度不适合 、运丝系统不正常等缘由 造成。

当起首 搜检 电极丝断丝的位置判定 断丝缘由 ，可经由过程 减小峰值电流，下降 空载电压和进给速度，削减 电极丝的张力或增年夜 冷却喷嘴的工作液流量等方式 解决。

7 总结

对数控电火花线切割加工的特点和 线切割加工中引发 模具加工零件变形的各类 身分 作了深切 剖析 ，从实践经验中提出一些解决徐径和有用 加工方式 ，相信对提高模具加工质量有必然 的鉴戒 感化 。

总之，在模具零件正式线切割加工之前，凡是应对切割法式 与走丝线路 进行验证，确保其准确 性与公道 性。别的 模具加工的质量包管 有相当 主要 的感化 ，节制 好质量和模具的及格 率是无尽头 的寻求 ，要从底子找出缘由 ，找到晋升加工手艺 的关头是节制 质量的最好方式 。