模具线切割加工品质缺陷及改善对策
新闻来源：www.021zysy.com 发布时间：2020-12-07 08:45 浏览量：
由于线切割机在加工时不产生大的切削力，且加工效率较高，故线切割加工技术在模具制造领域中获得了越来越广泛的应用，己成为国内外模具制造中不可缺少的重要装备。随着航空航天零件及精密模具技术要求的不断提高，对线切割加工的品质要求也愈来愈高。但在模具制造过程中总会出现一些影响线切割加工效率和加工品质的现象，根据自己的工作实践针对几种加工品质缺陷提出改进措施。
1 品质缺陷及改善措施
1.1塌角
塌角是指当线切割加工转弯时，加工出的模具转角不是理论上的尺寸，而是被电极丝割掉了一部分的现象。
塌角是不符合实际要求的，应根据模具的加工角度不同来采取不同的解决方法。
比如防止外角塌角时可在拐弯处电极丝程序继续向前延伸0.5mm，这样就避免了电极在拐角处拐弯，从而消除了塌角。也可以在拐弯处程序向前运动0.5mm，然后往回割，程序偏移电极丝半径，这样塌角则留在不需要的部分。同时，增大电极丝的张力，更换导轮和导电块等易损件都可使电极丝的抖动幅度减小，从而降低模具的塌角量。
1.2内凹和外凸
线切割过程中，模具材料应切割的面一般会出现内凹和外凸现象，这就增加了装配工序的工作量，同时模具品质也得不到保证，精度还达不到要求。
为避免这种现象，内凹时减少伺服基准电压并减少加工量；外凸时加大伺服基准电压并减少加工量。采取多次加工，可使电极丝的偏移量逐步减小，加工条件依次减弱，从而减少内凹和外凸现象的发生。
1.3歪斜
对于一些形状复杂、孔多且需要保证一定精度的模具，常由于装夹等原因出现歪斜。所以，装夹时要考虑切割开始点与夹具的相应位置及所需加工孔的形状复杂程度次序。能双侧夹持的应尽量双侧夹持，若只能单侧夹持，应使模具与材料的夹持部位连接紧密，保证加工稳定。并检查工件与工作台的平行度与电极丝的垂直度。同时，先加工形状大而复杂的孔型，后加工简单的孔型。在开始点和大型孔附近要有足够的夹持力和支撑力，从而保证模具的完整性，防止模具的变形。
1.4表面粗糙且有划痕
模具线切割加工的表面粗糙度取决于很多因素，如加工条件、放电时问、峰值电流、加工速度等，都可能导致模具表面粗糙有划痕。切割速度越快，切割表面越粗糙。实践证明，用矩形波脉冲电源进行线切割加工时，不管工件材料、厚度、大小，只要调节变频进给旋钮把加工电流(即电流表上指示出的平均电流)调节到大约等于短路电流(即脉冲电源短路时表上指示的电流)的70％～80％，基本上即为最佳工作状态。
为提高模具加工精度，保证有一定的加工速度，可采用多次切割的方法。粗加工时，先使用较强的加工条件，偏移量取得大一些，预留一些余量，快速切割，然后用较弱的加工条件减少偏移量，反方向进行，进行精加工。特别是在切割凹模时，预先留出加工余量，以高速进行粗切割，然后把电源脉冲宽度减小，进行精切割。多次切割法与只靠一次切割比较，在得到相同的表面粗糙度的情况下，不仅平均切割速度快，且由于逐步释放工件内部的残余应力，因而工件变形小，尺寸精度明显提高。
1.5变形和开裂
线切割加工时，由于利用放电热进行加工，模具表面因放电产生高温而熔化，然后急冷而产生变质层，变质层上材料由于突然急冷凝固，收缩产生拉伸热应力而导致出现许多微观裂纹。而且，线切割加工往往安排在模具热处理后进行，以避免热加工中产生的各种应力，造成模具型腔的变形和开裂，提高模具成型精度。但由于线切割去除材料过程中，会造成工件在切割面上对称平衡的应力发生变化，引发新的变形，切割时材料内各部分的应力平衡被破坏，应力需要重新分布，这种应力的再平衡过程，也可能造成工件变形开裂。依据变形和开裂的原因从以下几方面进行改善。
1.5.1应根据实际需要的表面品质选择模具材料
模具材料通常为高碳工具钢，如，T8A，T10A，及合金工具钢Crl2，Crl2MV等，一般形状简单、体积小、寿命要求不高的模具可选用高碳工具钢；而对于形状复杂、寿命要求较高、体积较大的模具宜选用合金工具钢。因为钢的成分对淬火变形及残余内应力的影响很大，由于高碳工具钢的淬透性较差，其淬火时的热应力和组织应力都较合金工具钢为大，所以经常发生高碳工具钢淬火变形开裂。另外在线切割加工高碳工具钢时，由于残余内应力的释放，也会经常发生开裂现象，所以采用线切割加工模具时，应尽量选用合金工具钢。
对需要淬火的，应选择淬透性好的材料，通过对比材料的淬透性曲线和综合性能来确定最佳材料；若对精度要求很高，就必须选择硬质合金类材料，而不应选择不锈钢或未淬火的高碳钢等。
1.5.2正确制定热处理工艺
预备热处理是防止热处理变形开裂的有效措施，一般调质处理为预备热处理，安排在粗加工后进行，它的工艺过程为：锻造→球化退火→粗加工→调质→半精加工→淬回火→精加工。实践证明，在粗加工后增加调质处理对控制热处理变形是行之有效的，它不仅给最后热处理作好了组织准备，同时也消除了粗加工产生的机械应力。
淬火前工件中存在较大的残余应力时，必然会加强淬火时的变形的不均匀性，因此在淬火处理前，应该补充进行去应力处理。
为了减少其变形，正确选择加热温度是十分重要的，过高的淬火温度容易产生不规则变形，所以在不影响使用性能的前提下，应该力求较低的加热温度。
严格球化退火工艺规范，淬火采用预热、分级淬火方式，减少淬火应力。淬火钢应及时回火，尽量消除淬火内应力，降低脆性；对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷)，可消除二类回火脆性。
1.5.3正确编制线切割加工工艺
对易变形的切割零件，要根据零件形状特征统筹安排切割的起始点、程序走向及夹压位置，以尽量减小变形量。一般应选择较平坦，已精加工或对工件性能影响不大的部位设置线切割的起始点。同时在编制零件加工程序时，通过对图样分析，在确定切割路线时，应先从有精度要求的一面切起，这样就可减少加工变形对零件精度的影响。
对凸模零件，在淬火之前应在凸块坯料中钻外形起点的穿丝孔，使工件在切割时保持内应力平衡不被破坏，以免从材料外切入引起开裂变形。
线切割加工的零件大多都经过锻造、淬火处理，内部有较大的残余应力，经电加工后会被释放，使模具变形，为避免该现象发生，改变一次切割到位的传统习惯为粗、精二次切割，以便第一次粗切割后的变形量在精切割时及时地被修正。可先进行预加工，如在线切割部位的对称中心开一应力狭窄缝隙，使内应力释放，再进行精加工。
2 结论
以上对线切割加工模具时存在的一些品质问题作了详细的分析，提出了改进措施。影响线切割加工精度和表面品质的因素很多，如材料的内应力、切割部分和固定夹持部分的刚度、加工工艺和电参数的选择、机床自身因素，需要在平时的工作中认真细致的观察分析，找出存在的原因，不断的用新的工艺方法去实践，改进生产工艺和生产方式，充分发挥线切割加工模具的优势。
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