线切割加工模具的工艺要点分析（一）

mejonzhan

引言
线切割是冲模零件的主要加工方式，然而进行合理的工艺分析，正确计算数控编程中电极丝的设计走丝轨迹，关系到模具的加工精度。通过穿丝孔的确定与切割路线的优化，改善切割工艺，这对于提高切割质量和生产效率，是一条行之有效的重要途径。
实际轨迹的计算
; \& @1 ~- n* ]. Y7 x; b# c! `根据大量的统计数据表明，线切割加工后的实际尺寸大部分处于公差带的中位值(或称“中间尺寸”)附近，因此对于冲模零件图样中标注公差的尺寸，应采用中位值尺寸作为实际切割轨迹的编程数据，其计算公式为：中位值尺寸=基本尺寸+(上偏差+下偏差)。
例如：图样尺寸外圆半径R25–0.04，其中位值尺寸为25+(0–0.04)/2=24.98(mm)。
! K8 Z- L$ ]& e4 g7 K$ T8 |由于线切割放电加工的特点，工件与电极丝之间始终存在放电间隙。因此，切割加工时，工件的理论轮廓(图样)与电极丝的实际轨迹应保持一定的距离，即电极丝中心轨迹与工件轮廓的垂直距离，称为偏移量f0(或称为补偿值)。
f0=R丝+δ电
$ E$ f! M1 V  g1 E% e" ^式中R丝——电极丝半径
) K: W+ E8 Q; F  f' Wδ电——单边放电间隙
线切割加工冲模的凸、凹模，应综合考虑电极丝半径R丝、单边放电间隙δ电以及凸、凹模之间的单边配合间隙δ配，以确定合理的间隙补偿值f0。
! q  D0 B+ ?1 r# |例如：加工冲孔模(即要求保证工件的冲孔尺寸)，以冲孔的凸模为基准，故凸模的间隙补偿值为：f凸=R丝+δ电，凹模尺寸应增加δ配。而加工落料模(即要求保证冲下的工件尺寸)，以落料的凹模为基准，凹模的间隙补偿值f凸=R丝+δ电，凸模的尺寸应增加δ配。见图1。偏移量的大小将直接影响线切割的加工精度和表面质量。若偏移量过大，则间隙太大，放电不稳定，影响尺寸精度;偏移量过小，则间隙太小，会影响修切余量。修切加工时的电参数将依次减弱，非电参数也应作相应调整，以提高加工质量。

图1凸模与凹模的间隙补偿值
(a)凸模(b)凹模
根据实践经验，线切割加工冲裁模具的配合间隙应比国际上所流行的“大”间隙冲模(《手册》推荐值)应小些。因为凸、凹模线切割加工中，工件表面会形成一层组织脆松的熔化层，电参数越大，表面粗糙度越差，熔化层较厚。且随着模具冲裁次数的增加，这层脆松的表层会逐渐磨损，使模具的配合间隙逐渐增大，满足“大”间隙的要求。
' m( P8 J8 b5 l' l穿丝孔的确定
; m* j/ P9 k6 V: M4 x8 O穿丝孔的位置对于加工精度及切割速度关系甚大。通常，穿丝孔的位置最好选在已知轨迹尺寸的交点处或便于计算的坐标点上，以简化编程中有关坐标尺寸的计算，减少误差。当切割带有封闭型孔的凹模工件时，穿丝孔应设在型孔的中心，这样既可准确地加工穿丝孔，又较方便地控制坐标轨迹的计算，但无用的切入行程较长。对于大的型孔切割，穿丝孔可设在靠近加工轨迹的边角处，以缩短无用行程。在切割凸模外形时，应将穿丝孔选在型面外，最好设在靠近切割起始点处。切割窄槽时，穿丝孔应设在图形的最宽处，不允许穿丝孔与切割轨迹发生相交现象。此外，在同一块坯件上切割出两个以上工件时，应设置各自独立的穿丝孔，不可仅设一个穿丝孔一次切割出所有工件。切割大型凸模时，有条件者可沿加工轨迹设置数个穿丝孔，以便切割中发生断丝时能够就近重新穿丝，继续切割。
穿丝孔的直径大小应适宜，一般为Φ2mm～Φ8mm。若孔径过小，既增加钻孔难度又不方便穿丝;若孔径太大，则会增加钳工工作量。如果要求切割的型孔数较多，孔径太小，排布较为密集，应采用较小的穿丝孔(Φ0.3mm～Φ0.5mm)，以避免各穿丝孔相互打通或发生干涉现象。
/ ^! @/ U% ?' M6 s, O切割路线的优化
切割路线的合理与否将关系到工件变形的大小。
2 N7 M7 u5 y" [: P! A7 P  m5 u因此，优化切割路线有利于提高切割质量和缩短加工时间。切割路线的安排应有利于工件在加工过程中始终与装夹支撑架保持在同一坐标系内，避免应力变形的影响，并遵循以下原则。
(1)一般情况下，最好将切割起始点安排在靠近夹持端，将工件与其夹持部分分离的切割段安排在切割路线的末端，将暂停点设在靠近坯件夹持端部位。
* x! U6 P8 |5 x! c( S(2)切割路线的起始点应选择在工件表面较为平坦、对工作性能影响较小的部位。对于精度要求较高的工件，最好将切割起始点取在坯件上预制的穿丝孔中，不可从坯件外部直接切入，以免引起工件切开处发生变形。
, z* R% _' ]- P' M. F$ u9 C; S8 d(3)为减小工件变形，切割路线与坯件外形应保持一定的距离，一般不小于5mm。
文章关键词： 线切割加工