淺析模具線切割加工品質(zhì)的缺陷與改進(jìn)對(duì)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(yīng)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是高端科技的發(fā)展，對(duì)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(huì)出現(xiàn)一些問題影響加工品質(zhì)，本文主要針對(duì)這些問題尋求相應(yīng)的改進(jìn)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?yàn)樵诩庸み^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(yīng)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(duì)程序進(jìn)行設(shè)置，在拐彎處設(shè)置電極絲程序向前運(yùn)動(dòng)一定的距離，然后再往回運(yùn)動(dòng)，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(zé)任心等都會(huì)對(duì)模具加工產(chǎn)生影響，導(dǎo)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(shí)踐證明，運(yùn)用矩形波脈沖電源進(jìn)行線切割加工時(shí)，無論對(duì)于何種加工產(chǎn)品，只要利用調(diào)頻功能對(duì)電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證機(jī)器處于最佳的運(yùn)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(jìn)行，如采用分步加工的工藝，開始先進(jìn)行粗加工，使用較強(qiáng)的加工方式，給模具保留較大的預(yù)留量，進(jìn)行快速切割，粗加工完成后再利用較弱的加工方式減少預(yù)留量，保證精確加工。另外，在拐彎處的預(yù)留量要多一些，防止出現(xiàn)塌角現(xiàn)象。相對(duì)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(duì)加快切割速度，比較準(zhǔn)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(jìn)行加工，模具表面會(huì)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(yīng)力，導(dǎo)致模具表面出現(xiàn)很多細(xì)小的裂紋。為了更好地實(shí)現(xiàn)模具的精度，并避免因各種原因產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)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(jìn)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(duì)于一些外形比較復(fù)雜且精度要求高的模具，在加工過程中往往會(huì)因?yàn)榫纫蟊容^高而出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象。因此，在對(duì)這類模具進(jìn)行加工時(shí)，必須要考慮切割點(diǎn)和夾具的相應(yīng)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(huì)出現(xiàn)內(nèi)凹和外凸的現(xiàn)象，導(dǎo)致增加新的工作量，同時(shí)模具的質(zhì)量也不能很好地保證，難以達(dá)到模具要求的精度，影響模具的正常使用，造成資源的浪費(fèi)。

2 改進(jìn)措施和方法

模具線切割加工過程中，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，導(dǎo)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(huì)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(shí)驗(yàn)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(duì)模具外形的影響。另外，還可以進(jìn)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(shí)踐證明，在切割過程中，如果切割速度較快，會(huì)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(huì)過強(qiáng)，使其保持在一個(gè)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(jìn)行粗加工，然后再進(jìn)行精確加工。

2.3 防止出現(xiàn)變形和開裂的方法

在實(shí)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(zhǎng)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(fù)雜程度、長(zhǎng)寬比、型腔／邊框?qū)挾缺扔嘘P(guān)。形狀越復(fù)雜，長(zhǎng)寬比及型腔／邊框?qū)挾缺仍酱螅＞叩淖冃瘟吭酱?，其變形的?guī)律是型腔中部癟入，凸模通常是翹曲。而對(duì)于形狀復(fù)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(duì)于圓筒形薄壁零件，若將其切割缺口，在即將切透時(shí)易產(chǎn)生炸裂現(xiàn)象。對(duì)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?jī)?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(shí)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(zhǎng)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(jī)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(duì)于坯料中無外形起點(diǎn)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(yán)重，甚至在切割中產(chǎn)生裂紋；對(duì)于熱處理后的磨削零件，無砂輪粒度、進(jìn)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(dāng)，易產(chǎn)生變形；工件的夾壓方式不可靠、夾壓點(diǎn)的選擇不當(dāng)，均易產(chǎn)生變形；電規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng)，易產(chǎn)生裂紋。為了防止和減少模具的變形和開裂，對(duì)需要線切割加工的模具，應(yīng)從材料的選擇、熱加工、熱處理及制成成品的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，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(yán)格檢查原材料化學(xué)成分、金相組織和探傷，對(duì)于不合格的原材料，如粗晶粒鋼材和有害雜質(zhì)含量超標(biāo)的鋼材不宜選用；2）對(duì)于較大的型腔或窄長(zhǎng)復(fù)雜的凸模，配制坯料時(shí)要改變傳統(tǒng)的實(shí)心板料習(xí)慣，其中間部位應(yīng)該鏤空；3）改變一次切割到位的傳統(tǒng)習(xí)慣，采取粗、精二次切割工藝，以便在精切割時(shí)及時(shí)修正粗切割后的變形量，通常精切割時(shí)的切割量應(yīng)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(shí)，要檢測(cè)工作件與工作臺(tái)的平行度，確保其處于一個(gè)最佳的工作狀態(tài)。另外，加工時(shí)一般先采用加工復(fù)雜孔型后加工簡(jiǎn)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(shí)減少電壓同時(shí)減少加工的數(shù)量，而外凸時(shí)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(duì)模具線切割加工品質(zhì)的缺陷以及改進(jìn)措施進(jìn)行了詳細(xì)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(jìn)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(shì)。

［1］周裕強(qiáng).Cr WMn鋼線切割開裂原因分析［J］.金屬熱處理，2006（9）

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