據模具企業多年的慢走絲線切割加工實踐經驗,就慢走絲線切割加工效率、表面質量、加工精度三方面的異常問題,分析了其產生原因並提出了解決問題的具體措施。
壹、加工效率低問題
慢走絲線切割加工模具零件采用多次切割的工藝方法。加工效率低下時,需要區分是發生在主切加工還是修切加工。
1. 主切加工效率低
實際生產中,能否進行有效的高壓沖水是影響慢走絲線切割主切加工效率的主要原因。慢走絲線切割加工電極絲走絲速度較慢,加工需要采用高壓沖水的方式來排屑。由於加工中上下噴嘴沒有貼於工件表面,或者是沿邊緣進行切割的情況,高壓水不能有效沖入切縫,導致加工效率大幅度降低。為了保證正常的加工效率,上下噴嘴與工件表面之間應控制在0.1mm左右的距離。不能達到此要求時,也要盡可能實行近距離的貼面加工。為了不使高壓沖水沿工件邊緣泄漏,切割的坯料要做成有利於沖水要求的形狀,例如坯料做成板料,多個零件排料在壹起相互借用余料裝夾。不論凸凹模盡量從小的穿絲孔開始切割。以預加工留余量來進行慢走絲線切割加工的情況,則留量要盡量小,切割時要讓電極絲能露在外面進行切割。對於臺階形狀類的工件,確實不能進行有效的高壓沖水的加工,只能通過降低切割能量,犧牲壹定的加工效率來防止加工頻繁斷絲,這時對加工效率就要有正確的認識。
電極絲的直徑與材料對主切加工的效率影響較大。慢走絲線切割加工常用的電極絲直徑有0.20㎜、0.25㎜兩種。?0.2㎜電極絲在工件高度小於10㎜可以獲得比?0.25mm電極絲更理想的主切加工效率,這是因為切縫窄,工件薄,總的蝕除量小。而在工件高度達到40mm以上時,?0.25mm的電極絲與?0.2mm電極絲相比,加工效率就會高出約25%,因為厚度增加,較粗的電極絲可以承受更大的脈沖能量,較寬的切縫有利於排屑。就電極絲材料而言,實際生產中應用最多的還是廉價的黃銅絲。黃銅絲是純銅與鋅的合金。鋅的熔點較低能夠改善加工過程中的沖洗性能,同時在切割過程中,鋅受高溫氣化使得熱量充分傳遞到工件加工表面,因此從理論上講,鋅的比例越高越有利於提高加工效率。但在黃銅絲的制造過程中,當鋅的比例超過壹定範圍後材料就會變得太脆而不適合拉絲。後來人們想到了在黃銅絲外面單獨加壹層鋅,也就是鍍鋅絲,它的加工效率比黃銅絲能夠提高約30%,並且不容易斷絲。在追求高效率加工的情況下可以優先選用鍍鋅絲。
慢走絲線切割加工機床的工藝專家系統,只需要輸入電極絲材料、絲徑、工件材料、工件厚度、表面粗糙度,加工優先權等,系統即可自動生成優化的加工參數。為了獲得正常的加工速度,應確保正確輸入相關的工藝數據,例如追求高效率的加工場合,優先權應選擇速度。先進的慢走絲線切割加工機床具有的自適應控制功能,如瑞士GF加工方案公司CA20U機床的ACO功能,加工啟用此功能,對於臺階類不能有效進行高壓沖水的工件,可以避免加工斷絲並保持穩定的切割。但對於能有效進行高壓沖水的板類加工,就有可能會降低較多的加工效率。因此在切割穩定的情況下,可取消ACO自適應控制功能。同樣,慢走絲線切割加工機床豐富的拐角保護策略功能也會降低加工效率,只有在精度要求高時才開啟此功能,其策略的強弱壹般可以調節,可根據加工需要合理使用。
對於特殊的加工(例如特殊材料、復雜形狀的臺階工件)頻繁發生斷絲的情況,不得不修改電參數降低放電能量來避免斷絲。這時應優先加大脈沖間隙來降低脈沖放電的頻率,通常能有效解決問題。通過減小加工電流來避免斷絲也是壹種有效的方法,但這種方法會更多地降低加工效率。因此只有在增大脈沖間隙仍然斷絲的情況下才考慮減少加工電流。
對慢走絲線切割加工機床定期進行規範的維護保養工作,是高效率加工的基礎。電極絲通過導電塊獲得放電能量,需要確保它們接觸良好。當導電塊的磨損凹槽深度超過電極絲的半徑時,必須更換導電塊位置。導電塊的表面需用砂紙打磨去除氧化層,以提高其導電率。長期不清理下導絲芯座會堵塞(使用黃銅絲會掉銅粉)下導電塊冷卻水甚至下噴嘴加工用沖水會嚴重影響加工效率,需要定期進行下導絲芯座的的維護。當加工中水壓表的讀數與工藝設定值差異很大時,應檢查噴嘴是否有損壞,它會影響高壓沖水的實際壓力,會使加工效率大幅度降低,必要時及時更換。
2. 修切加工效率低
工件在切割加工過程中若發生變形,會明顯影響精修加工的'效率。輕則加工效率降低,變形較大時甚至會出現修不動的情況。為防止慢走絲線切割加工模具發生變形,必須采取壹定的措施。首先應選擇變形量較小的材料,采用正確的熱處理工藝;其次是合理安排加工工藝,大的型腔或窄長而復雜的型腔可對切割部位進行釋放應力的預加工,大型腔留多段暫留量,凸模零件應在材料上加工穿絲孔進行封閉的輪廓加工;再次是優化切割加工路徑,包括裝夾,暫留量的位置,引入路徑等。
為了獲得可靠的加工質量,機床工藝專家系統生成的加工參數壹般偏保守,多次切割兩刀之間所預留的材料余量會相對較多。實際生產中,通過修改偏移量,減少材料余量可以大幅度提高修切加工的效率,比如工藝專家系統生成的割壹修三的偏移量為0.246、0.166、0.146、0.136,可以修改為0.233、0.163、0.145、0.136。但需要註意,材料余量不能減小太多,否則會導致加工表面出現欠修的不良情況。
修切加工次數越多可以獲得更好的表面粗糙度,越是精修會成倍地增加加工時間。因此,應根據模具零件的加工要求來確定切割次數,以夠用為原則,在滿足加工要求的前提下盡可能減少修切次數,以保證高效率的模具生產。對於超過四次以上的多次切割,由於最後的精修能量很小,其放電狀態受各種因素的影響,很容易出現修切加工效率極低的情況,這種情況可以對最後壹次精修工設定恒速切割,既能保證加工速度,也能達到符合要求的表面粗糙度。
二、表面質量問題
加工的表面質量問題主要包括表面條紋、粗糙度達不到要求、表面變質層過厚三個方面。
1. 表面條紋
按照慢走絲線切割機床指定的工藝進行切割,如果表面出現條紋,首先要看電極絲質量是否有問題,使用市場上價格便宜的劣質電極絲很容易出現加工條紋的問題,盡量使用正品耗材。同樣,使用含有雜質、低品質的工件材料,也會導致加工表面出現密集條紋的情況。