数控低速走丝线切割机与高速走丝线切割机相比, 其二高一低(高效率、高精度、低表面粗糙度值) 的优势是众所周知的。高速走丝线切割机由于受到电极丝损耗、机械部分的结构与精度、进给系统的开环控制、加工中乳化液导电率的变化、加工环境的温度变化及机床本身加工的特点(如运丝速度快、振源较多、导轮磨损大) 等因素影响, 其加工精度、工艺指标、自动化程度等方面与低速走丝线切割机相比都有明显的差距。但二者的价格差距有十几倍之多, 如何使用高速走丝线切割机, 在加工中通过工艺参数的调整、改变操作方法及调整切割程序, 来提高被加工工件的技术指标, 使之接近低速走丝线切割机的加工效果, 正是企业经营者及技术人员十分关注的问题。因为这样既可达到较理想的工艺效果, 又可以大大减少资金的投入, 提高企业的经济效益。
低速走丝线切割机能达到很好的加工精度及其他技术指标的根本原因, 是采用了多次切割工艺。因此, 研究高速走丝线切割机的多次切割加工工艺, 是改善高速走丝线切割机加工品质的一条重要途径。下面介绍如何采用二次切割加工工艺, 来提高生产效率、降低工件的表面粗糙度值及提高其几何尺寸精度, 延长工件使用寿命。
(1) 高速走丝线切割机一次切割工艺的分析
以冲裁模的凸、凹模加工为例, 当用高速走丝线切割机一次切割工艺完成模具加工时, 为使被加工工件获得较好的加工精度及表面质量, 一般都采用降低高频电源的脉宽参数, 减少功放管的只数,输出电流控制在0. 8～1. 2A 之间的方法。此时, 加工速度较低。这种以降低加工效率为代价来保证加工工件精度和表面质量的切割方法, 对加工高度为10mm 以下的工件尚能见效。但对高度在30mm 以上的工件, 由于乳化液不易进入加工表面、冷却效果较差, 加之钼丝与工件之间电弧的高温作用和工件表面容易出现烧结现象等多种原因, 致使工件加工后表面质量不高, 出现较粗糙的硬化层, 表面粗糙度在Ra1. 6～3. 2μm 之间, 且不易清洗。
(2) 高速走丝线切割机二次切割工艺的分析
在高速走丝线切割机上进行二次切割, 首先遇到的问题就是如何编制程序。一次切割工艺的加工程序, 若以凸模尺寸为基准, 凹模程序即按照模具常规配合间隙进行编制。二次切割则不能按常规编程, 经过多次工艺分析和反复的实验, 并考虑到机床二次切割时重复定位精度为2μm 和二次切割放电间隙等因素, 我们得出的经验是: 采用二次切割方法加工时, 其程序编制应比一次切割方法编制的凹模尺寸单边小5μm。例如一冲模的凸凹模的配合间隙要求是0. 01mm , 凸模按图纸尺寸编制切割程序, 则凹模的切割程序应以零对零的间隙来编程。
二次切割时的第一次切割是以提高加工效率为目的的, 故进行第一次切割加工时, 可增加高频电源的脉宽和功放管只数,加工电流参数可用1. 0～1. 5A , 使第一次切割以较高的速度完成, 并回到切割起点。
第二次切割过程的实质是为了提高工件加工精度和表面质量, 是一个低腐蚀放电的过程, 所以应在降低高频电源的脉宽、减少功放管的只数, 使跟踪电流调整到机床运行速度与空走速度相等时进行切割。
在实际操作中, 第二次切割之前必须进行的关键步骤是―――紧丝。影响高速走丝线切割机切割质量的主要因素是电极丝的振动。产生振动的原因主要有贮丝筒的动态不平衡和径跳, 导轮的轴向、径向的窜动, 电极丝张力等。由于本文阐述的是在现有设备基础上切割方法的探讨, 因此, 可排除设备因素的振源分析, 只针对电极丝张力进行分析。电极丝在加工中高速运动和切割中放电产生高温作用下老化, 使电极丝损耗, 直径减小, 造成张力下降,振幅增大。因此, 紧丝在第二次切割中是至关的环节。通过紧丝提高钼丝张力, 减少钼丝在切割过程中的振动, 以实现提高精度和表面质量的目的。
采用二次切割工艺后, 加工的工件不仅尺寸精度提高, 表面污渍有效去除, 手感光滑无毛刺, 表面粗糙度降低,而且由于二次切割时放电作用和乳化液的有效冷却, 使切割面硬化层增加, 从而大大提高了模具的寿命。在25mm 厚的钢件上, 切割100mm ×100mm 的方孔, 选用DK7725e 高速走丝线切割机, 应用不同的切割方法, 其工艺参数和加工效果如下表所示。
工艺参数和加工效果对比
加工方式 钼丝直径(mm) 功放管数(只) 加工电流(A) 加工时间(min) 表面粗糙度Ra (μm)
一次切割方法 0.15 4 0. 8 350 3. 2
二
次 第一次切割 0.15 6 1. 0～1. 5 310 6. 4
切 第二次切割 0.15 3 0. 5 20 1. 6
割
由此可见, 二次切割方法的工效提高了4 % ,表面粗糙度也明显降低。
综上所述, 采用二次切割加工工艺, 只要程序编制正确, 参数选择合理, 操作得当, 提高加工生产效率和技术指标是完全可行的。目前这种方法已经在我公司开发的大功率发射管及各种类型的开关管的模具中采用, 并取得了满意的效果。