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DK7732型快走絲電火花線切割機(jī)加工工藝的改進(jìn)

2016-10-28 來源：湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院作者：謝冬和

摘要：快走絲電火花線切割機(jī)加工的凸模，其表面質(zhì)量和加工精度往往達(dá)不到圖紙標(biāo)準(zhǔn)要求，需經(jīng)過拋光及研磨等工序。如果對(duì)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改造。對(duì)切割工藝進(jìn)行改進(jìn)，切割的工件就能滿足圖紙要求，針對(duì)在加工中發(fā)現(xiàn)的問題，提出了線切割機(jī)工藝參數(shù)的計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：快走絲線切割機(jī)；工藝改進(jìn)；計(jì)算方法；加工精度

隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)模具產(chǎn)品的表面質(zhì)量及尺寸精度的要求也越來越高。在快走絲線切割機(jī)加工之后，還需對(duì)切割件進(jìn)行拋光及研磨等才能保證模具符合圖紙要求，但花費(fèi)的成本較高，且生產(chǎn)效率也難以滿足要求。如果對(duì)線切割機(jī)進(jìn)行改造，對(duì)使用的線切割工藝進(jìn)行改進(jìn)即采用多次切割的工藝方法對(duì)模具零件進(jìn)行加工，這樣得到的工件質(zhì)量及加工精度應(yīng)能滿足圖紙要求。多次切割工藝就是第一次切割時(shí)采用較大的電參數(shù)對(duì)工件進(jìn)行快速切割，快速地切除工件上大部余量，并使工件初步具備圖紙要求的外形；第二次切割時(shí)使用較小的電參數(shù)對(duì)工件進(jìn)行精加工，并留精微余量至第三次切割，保證工件符合圖紙要求；第三次切割時(shí)使用精規(guī)準(zhǔn)對(duì)工件進(jìn)行精微加工，以獲得較理想的加工表面及加工精度。本文以在快走絲線切割機(jī)上加工冷沖凸模為例，講解如何采用多次切割工藝來提高凸模的加工質(zhì)量，希望這些方法能對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)具有一定的借簽作用。

l. 設(shè)備改造

由于使用的是普通快走絲電火花線切割機(jī)，其機(jī)械構(gòu)造及配件是按通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的，導(dǎo)致其加工件達(dá)不到圖紙要求，因此，必須在設(shè)備硬件及軟件上對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造。否則切割的工件質(zhì)量達(dá)不到圖紙要求，也不能實(shí)施多次切割工藝。

(1)切割中，鉬絲因運(yùn)行速度太快而抖動(dòng)很嚴(yán)重，鉬絲與導(dǎo)電塊之間、鉬絲與工件之間經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生非正常的放電現(xiàn)象而使能量損耗，影響加工的正常進(jìn)行。

(2)DK7732型快走絲電火花線切割機(jī)使用的絲杠為普通絲杠，在進(jìn)給過程特別是在換向時(shí)有誤差，導(dǎo)致加工件的精度達(dá)不到圖紙要求。

(3)加工的次序及要求不同，選擇的電參數(shù)也不相同，才能保證工件的加工質(zhì)量及加工精度符合圖紙要求，特別在精加工和精微加工階段，選擇的脈寬值不但要求較小，而且變化幅度也不能過大，否則會(huì)影響到加工質(zhì)量及加工精度。

根據(jù)對(duì)快走絲線切割機(jī)加工情況的分析，在對(duì)工件使用多次切割工藝之前，應(yīng)對(duì)使用的快走絲線切割機(jī)床進(jìn)行如下改造及調(diào)整。

(1)要嚴(yán)格控制機(jī)床的剛性、精度和走絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性。剛性差，機(jī)床加工的穩(wěn)定性也差，故在加工前需對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)部件進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。采用帶預(yù)緊力的滾珠絲杠副，此種絲杠副所需的轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)時(shí)平穩(wěn)，沒有爬行現(xiàn)象，并且此絲杠帶有一定的預(yù)緊力，消除了絲杠反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的間隙。

(2)儲(chǔ)絲筒帶動(dòng)鉬絲作正反向高速運(yùn)轉(zhuǎn)，鉬絲在運(yùn)行中抖動(dòng)，會(huì)造成切割過程的不穩(wěn)定，而上、下噴水嘴間的鉬絲抖動(dòng)是造成切割不穩(wěn)定的主要因素，如果將兩導(dǎo)輪間的鉬絲抖動(dòng)控制在允許范圍內(nèi)，其切割性能能得到較好的改善。分析發(fā)現(xiàn)，噴水嘴(如圖1所示)的水口直徑達(dá)到了13 mm，鉬絲的活動(dòng)范圍較大，如果將該噴水嘴的內(nèi)孑L直徑改為0．195 mm的“眼模”陶瓷導(dǎo)絲嘴(如圖2所示)，這樣可以將鉬絲的抖動(dòng)控制在極小范圍內(nèi)，還可消除多次切割中鉬絲的定位誤差，提高定位精度。但這種陶瓷導(dǎo)絲嘴在安裝時(shí)要注意保證上、下絲嘴的同軸度，要用校絲器進(jìn)行嚴(yán)格的校核及調(diào)整。

(3)鉬絲在高速運(yùn)行中的抖動(dòng)還會(huì)使鉬絲與導(dǎo)電塊之間產(chǎn)生非正常放電，這種非正常放電會(huì)降低施加在鉬絲與工件間的放電能量，從而減緩切割速度。因此，必須對(duì)鉬絲的受電方式進(jìn)行改進(jìn)。從線切割機(jī)的加工原理得知，電流通過導(dǎo)電塊一鉬絲_前端導(dǎo)輪，可以看出，負(fù)極線的傳輸距離較遠(yuǎn)，傳遞過程中的能量損耗較大，如果鉬絲一旦抖動(dòng)，在鉬絲與導(dǎo)電塊之間就會(huì)產(chǎn)生細(xì)小間隙，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生非正常放電。如果將負(fù)極線前移至與導(dǎo)絲輪座相連，導(dǎo)電塊只起支承作用，這樣可以縮短電流的傳輸距離及減少傳輸中的能量損耗，杜絕鉬絲與導(dǎo)電塊間的非正常放電，改進(jìn)后的負(fù)極受電方式如圖3所示。

圖3負(fù)極受電方式改進(jìn)圖

2.加過程及參數(shù)計(jì)算

在改造過的DK7732型快走絲電火花線切割機(jī)上用直徑為加．18 mm的鉬絲加工如圖4所示的凸模工件，工件材料為Crl2，厚度為50 mm。如果采用多次即分3次對(duì)工件進(jìn)行加工，其切割路線如圖5所示。第一次沿著1—也_3—巧—汀—固_10一l 1的切割路線，第二次沒著11—10—汐q硝q越_÷1的切割路線，第三次沿著1—2_+3—5_7_9_÷10—11的切割路線進(jìn)行切割。

圖4凸模工件

圖5切割路線

由于所切割的凸模工件屬于內(nèi)切割，為了在線切割機(jī)上實(shí)現(xiàn)3次切割，必須保留一段支撐段(圖中2_10)，可以在切割后的切縫中塞入薄銅片，卡住凸模件不致于往下掉，然后再按同樣的加工工藝對(duì)2—10段分別進(jìn)行3次切割，以保證凸模的加工質(zhì)量。

2．1 第一次切割時(shí)的工藝參數(shù)

由于第一次切割的主要目的是穩(wěn)定快速切割，盡可能快地切除工件上的余量，并使工件初步具備圖紙的形狀，其參數(shù)的選用要求如下。

(1)脈沖參數(shù)。為了盡快將余量快速切除，應(yīng)選用較大能量的脈沖電參數(shù)，并且要求在加工中逐步增大電流數(shù)值，控制電流的上升率不要過大，以獲得更好的切割效果，因此脈沖電流的峰值選擇在32 A，加工電流控制在3．2 A，脈寬選為42¨s，加工后的表面粗糙度可達(dá)3．2¨m。

(2)切割中鉬絲補(bǔ)償量門拘計(jì)算。切割中鉬絲補(bǔ)償量的計(jì)算公式為

式中∥為補(bǔ)償量，mm；8為第一次切割時(shí)的平均放電間隙，mm；d為電極絲直徑，mm；△為第二次切割預(yù)留的加工余量，mm；s為精修余量，mm。在采用大能量電脈沖參數(shù)(脈沖電流的峰值較大)進(jìn)行加工的情況下，鉬絲與工件間的放電間隙6約為0．ol一0．02 mm，而留下精修余量s甚微，而加工余量△取決于工件加工后的表面粗糙度值的要求，表面粗糙度值越小，留下的加工余量就越小。本案加工時(shí)，按第一次加工控制表面粗糙度值約為R。=3．2斗m，取加工余量△=0．05 mm，這樣補(bǔ)償量．廠約為0．16 mm。

(3)走絲方式。利用儲(chǔ)絲筒帶動(dòng)鉬絲作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鉬絲的運(yùn)行速度通過變頻控制器控制在10 m／s左右。太快，鉬絲的抖動(dòng)嚴(yán)重，切割穩(wěn)定性差；過慢，切割效率較低，達(dá)不到快速切割的目的。

2．2第二次切割時(shí)的工藝參數(shù)

第二次切割的主要目的是修光第一次的加工面并確保其尺寸精度，因此，其工藝參數(shù)的選擇應(yīng)有所不同。

(1)脈沖參數(shù)。要達(dá)到修光的目的，必須采用較小的電脈沖能量，而降低脈沖能量的主要方法是減小脈寬，但脈寬選得太小，會(huì)影響線切割機(jī)的加工速度，在兼顧加工質(zhì)量及切割速度的情況下，將脈寬選擇為16斗s，脈沖電流的峰值為22 A，加工電流控制在1．2A，加工后的表面粗糙度可達(dá)1．6 Ixm。

(2)切割中鉬絲補(bǔ)償量^由于第二次切割的目的是精加工，此時(shí)的放電間隙比第一次的更小，應(yīng)控制在0．006～0．008 mm，留給第三次加工的余量更小，僅有幾個(gè)微米。因此，第二次切割時(shí)的鉬絲補(bǔ)償量／約為0．11 mm(鉬絲半徑0．09 mm+電極絲補(bǔ)償量0．008 mm+預(yù)留量0．0l mm)。

(3)走絲方式。由于是以降低走絲速度的方式來實(shí)現(xiàn)修光的目的，但鉬絲仍會(huì)在工件的加工面上留下一道道的切割條紋，因此可采用短行程切割的方法，將絲速速度控制在一定范圍內(nèi)，這樣可在第二次切割后基本消除第一次切割留下的條紋，表面粗糙度控制在R。≤1．6 Ixm，走絲速度控制在4 m／s。

2．3第三次切割時(shí)的工藝參數(shù)

由于第三次切割屬于精微加工，是對(duì)第二次加工的表面進(jìn)行精修，保證工件的表面粗糙度值和尺寸精度符合要求，其脈沖電參數(shù)的選擇要求如下。

(1)脈沖電參數(shù)。在兼顧加工速度及加工質(zhì)量的情況下，選擇脈寬4¨s，脈沖電流的峰值為10 A，加工電流控制在0．5 A，加工后的表面粗糙度值可達(dá)0．4 LLm。

(2)切割中鉬絲的補(bǔ)償量．廠。因第三次切割屬于精微拋光加工，其放電間隙要很小才能保證工件的尺寸精度和加工質(zhì)量，其放電間隙控制在0．004—0．006mm，鉬絲的補(bǔ)償量．廠為0．095 mm(鉬絲半徑0．09 mm+電極絲補(bǔ)償量0．005 mm)。

(3)走絲方式。為了提高運(yùn)絲平穩(wěn)性及保證加工面質(zhì)量，將絲速控制在2．5 m／s左右，并且采用短距離往復(fù)運(yùn)絲來排除鉬絲與工件間的電蝕產(chǎn)物。

3. 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)冷沖凸模的加工發(fā)現(xiàn)，只要對(duì)快走絲電火花線切割機(jī)床進(jìn)行適當(dāng)改造，采用改進(jìn)后的切割工藝來提高其表面質(zhì)量及加工精度是完全可行的，這種工藝方法可以作為生產(chǎn)企業(yè)借簽，但在加工過程中特別要注意的是鉬絲補(bǔ)償量的計(jì)算，不同的材料其補(bǔ)償量有所不同。補(bǔ)償間隙過大，不但會(huì)影響工件的尺寸精度及表面粗糙度，而且會(huì)給后續(xù)的加工帶來困難。

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