淺談電火花線切割加工工藝

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116037）

摘要：文章針對(duì)電火花線切割加工的工藝及對(duì)工件材料的預(yù)處理、穿絲孔的加工進(jìn)行了分析，明確了線切割加工前工件的預(yù)處理方法，對(duì)實(shí)際工件的線切割加工路線設(shè)計(jì)起到了指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：退磁處理；預(yù)處理；穿絲孔；線切割；電火花加工

中圖分類號(hào)：TG661文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0131-02電火花加工是利用能量密度很高的電火花，使工件材料熔化、氣化和蒸發(fā)而去除的一種特種加工方法。電火花線切割加工是電火花加工中的一種，利用金屬絲做線狀電極，對(duì)工件進(jìn)行切割。下面對(duì)線切割加工中的工藝問題進(jìn)行分析。

1工件材料的預(yù)處理

鍛造和淬火的工件材料在加工前需要進(jìn)行預(yù)處理。鍛打的淬火后的材料會(huì)有不同的殘余應(yīng)力。在大面積去除切割和切斷加工中，由于殘余應(yīng)力的相對(duì)平衡受到破壞，在加工過程中應(yīng)力會(huì)釋放，從而導(dǎo)致工件變形，達(dá)不到尺寸精度要求。淬火不當(dāng)?shù)牟牧线€會(huì)在加工中出現(xiàn)裂紋。因此這樣的材料在線切割加工前，一般應(yīng)進(jìn)行低溫回火處理。

經(jīng)過熱處理的工件，需將工件上電極絲起割處的熱處理殘余物、氧化皮和銹斑清除。因?yàn)檫@些殘余物不導(dǎo)電，電極絲極容易產(chǎn)生斷絲、燒絲或者使工件表面出現(xiàn)深痕，嚴(yán)重時(shí)使電極絲離開加工軌跡，造成工件報(bào)廢。若工件需要機(jī)械加工的方法（如車削、銑削等）加工外形及定位面，應(yīng)注意棱邊倒角，孔口倒角。以磨削加工定位面，需對(duì)工件材料進(jìn)行消磁處理。

2穿絲孔的加工

穿絲孔是電極絲相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，同時(shí)也是程序執(zhí)行的起點(diǎn)，一般選在工件上的基準(zhǔn)點(diǎn)處。

2.1穿絲孔（又稱工藝孔）的作用

（1）用于加工凹模。凹模類封閉工件在切割前必須具有穿絲孔，以保證工件的完整性。（2）減小凸模加工中的變形量，防止因材料變形而發(fā)生夾絲、斷絲現(xiàn)象。（3）作為定位基準(zhǔn)，保證被加工部位與其他部位的位置精度。對(duì)于前兩個(gè)作用來說，穿絲孔的加工精度要求不需過高。但是對(duì)于第三個(gè)作用來說，就必須考慮其加工精度。

2.2穿絲孔的位置

穿絲孔的輪廓和加工零件輪廓的最小距離與工件的厚度有關(guān)。工件越厚，則最小距離越大，一般不小于3mm。對(duì)于凸模類、凹模類工件，穿絲孔輪廓到工件的加工輪廓的最短距離≥3mm。對(duì)于凸模類工件，為減小變形，工件的加工輪廓到坯料側(cè)面的距離≥5mm，工件的加工輪廓到坯料尖角處的距離≥8mm。線切割加工用的坯料在熱處理時(shí)，表面冷卻快，內(nèi)部冷卻慢，形成熱處理后坯料的金相組織不一致，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且越靠近邊角處，應(yīng)力變化越大。所以，線切割的圖形輪廓應(yīng)盡量避開坯料邊角處，避免變形影響工件精度，一般讓出8～10mm。對(duì)于凸模還應(yīng)留出足夠的夾持余量。

選取穿絲孔時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：

加工凹模（型孔類工件）：（1）小的型孔切割，穿絲孔設(shè)在型孔中心。在切割中、小孔形凹模類工件時(shí)，穿絲孔應(yīng)選在凹型的中心位置最為方便。因?yàn)檫@樣既能使穿絲孔的加工位置準(zhǔn)確，又能便于控制坐標(biāo)軌跡的計(jì)算。（2）大的型孔切割（或凸型工件），穿絲孔設(shè)在靠近加工軌跡的邊角處或者已知坐標(biāo)尺寸的交點(diǎn)上，以便簡(jiǎn)化運(yùn)算過程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件，穿絲孔不宜選擇凹型的中心，因?yàn)檫@樣將使無用行程的切割路徑較長(zhǎng)。所以此類切割一般選擇起割點(diǎn)附近為好。（3）多型孔切割，每個(gè)型孔都有各自獨(dú)立的穿絲孔。

加工凸模（輪廓類工件）：（1）凸型工件（或大的型孔）切割，穿絲孔在靠近加工軌跡的邊角處，即起割點(diǎn)附近。穿絲孔的位置可選在加工圖形的拐角附近，以便簡(jiǎn)化編程運(yùn)算，縮短切入時(shí)的切割行程。（2）封閉式切割，而非開放式切割，否則破壞殘余內(nèi)應(yīng)力的平衡狀態(tài)，引起變形。如圖1（a）所示，許多模具制造者在切割凸模類外輪廓工件時(shí)，常常直接從材料的側(cè)面切入，在切入處產(chǎn)生缺口，殘余應(yīng)力從缺口處向外釋放，容易使凸模變形。為了避免變形，在淬火前先在模坯上打出穿絲孔，孔徑為3～10mm，工件淬火后從模坯內(nèi)部對(duì)凸模進(jìn)行封閉式切割。（3）由外向內(nèi)切割。如圖1（b）所示，對(duì)于零件，特別是凸模類工件，切割方向可采用由外向內(nèi)切割。切割方向應(yīng)該有利于保證工件在切割過程中的剛度以及避開應(yīng)力變形影響。采用由外向內(nèi)切割方式，即先切割遠(yuǎn)離裝夾部位的加工軌跡，再切割靠近裝夾部位的加工軌跡。如果采用由內(nèi)向外切割，坯料與工件的主要連接部位被太早地割離，剩余的材料被夾持部位少，工件剛性大大降低，極易產(chǎn)生變形，從而影響加工精度。

（a）封閉式切割（b）由外向內(nèi)切割

圖1凸模工件的穿絲孔位置選擇原則

在選擇穿絲孔位置時(shí)，還應(yīng)該注意以下問題：（1）孔可能打歪。如圖2，如果穿絲孔的輪廓和工件的加工輪廓的最小距離過小，則有可能導(dǎo)致工件報(bào)廢。反之如果穿絲孔與工件的加工軌跡的最小距離過大，則會(huì)增加切割行程。（2）清理毛刺。穿絲孔加工完成后，和工件一樣需要預(yù)處理，需要清理毛刺，以避免加工中產(chǎn)生短路而導(dǎo)致加工不能正常進(jìn)行。

（a）穿絲孔與加工軌跡太近（b）穿絲孔與加工軌跡太遠(yuǎn)

圖2?穿絲孔的位置

2.3穿絲孔的尺寸

為了加工容易，穿絲孔的直徑不宜過小或過大，一般選擇3～10mm。孔徑最好選整數(shù)值，以便簡(jiǎn)化用其作為加工基準(zhǔn)的運(yùn)算。

如果因?yàn)榱慵庸ぽ喞确矫娴脑驅(qū)е麓┙z孔的直徑必須很小，那么在打穿絲孔時(shí)要很小心，盡量避免打歪或者盡可能減小穿絲孔的深度。如圖3所示，圖a直接用電火花打孔機(jī)打孔，操作較困難；圖b是在不影響使用的情況下，設(shè)計(jì)先將底部銑削出一個(gè)較大的底孔來減小穿絲孔的深度，從而降低打孔的難度。這種方法在加工注塑模的推桿孔等零件時(shí)常常應(yīng)用。

（a） （b）

圖3?穿絲孔的直徑與高度

2.4穿絲孔的制造

穿絲孔可以用銑床、鉆床進(jìn)行銑削、鉆削加工淬火前的工件，也可以用電火花穿孔機(jī)電火花加工孔徑小、硬度大、淬火后的工件。

穿絲孔作為加工基準(zhǔn)時(shí)，它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿絲孔要用鉆、銑、鏜、鉸等較精密的機(jī)械加工方法，并在具有較精密坐標(biāo)工作臺(tái)的機(jī)床上加工，以保證其位置精度和尺寸精度。

當(dāng)材料余量很小時(shí)，使穿絲孔的尺寸受到限制而無法用機(jī)械方法加工時(shí)，可用電火花高速打孔機(jī)加工。加工出的穿絲孔直徑一般為￠0.5～￠3mm，深徑比可達(dá)20以上。

3結(jié)語

通過對(duì)工件材料的預(yù)處理和穿絲孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析，明確了線切割加工前工件的預(yù)處理方法，指導(dǎo)了實(shí)際工件的線切割加工路徑要素設(shè)置。

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作者簡(jiǎn)介：梁天宇（1978—），女，吉林四平人，大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：沖壓模具、壓鑄模具、電加工技術(shù)等。

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