減少線切割加工變形的一種加工方法

趙道明，尹 毅，馬晉川，莫連敏，張弘文

(1.國營第八九一廠，貴州貴陽，550018；2.陜西群力電工有限責任公司，陜西寶雞，721300)

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工藝與材料

減少線切割加工變形的一種加工方法

趙道明1，尹 毅1，馬晉川1，莫連敏1，張弘文2

(1.國營第八九一廠，貴州貴陽，550018；2.陜西群力電工有限責任公司，陜西寶雞，721300)

線切割加工是電火花切割加工的簡稱，它是用線狀電極(鉬絲或銅絲)靠火花放電對工件進行切割加工。線切割加工廣泛應用于加工硬質(zhì)合金和淬火鋼的各種形狀的工模具零件以及小批量產(chǎn)品金屬零件的制造，線切割加工已經(jīng)成為了一種非常普及的特殊加工工藝。

線切割；加工變形；內(nèi)應力

1 引言

在電磁繼電器生產(chǎn)過程中，有大量金屬零件需要用工模具加工，這既可以保證零件質(zhì)量，又具有很高的生產(chǎn)效率。某微型繼電器零件的多工位級進模的一個工件平面圖見圖1所示，其形狀尺寸精度要求高，8個孔與外形的位置度為φ0.005。材料為YG15，需要線切割加工。為了保證加工的工件滿足設(shè)計要求，除了選擇高精度的加工設(shè)備外，還要盡量減少加工變形引起的尺寸和位置誤差。

圖1 工件平面圖

2 工藝分析

為了提高模具的使用壽命，模具零件材料普遍采用硬質(zhì)合金和淬火鋼，為了縮短模具的制造周期，模具零件加工大多采用電加工工藝，即在已淬火的模具鋼或硬質(zhì)合金毛坯上通過低速走絲線切割機床進行多次切割加工獲得需要的模具零件。圖1為級進模的一個工件，材料為硬質(zhì)合金YG15，需要線切割加工保證8個孔和外形的尺寸和位置精度。

現(xiàn)將其加工工藝分述如下：

1)按圖1孔和外形位置在硬質(zhì)合金毛坯上用電火花高速小孔加工機床加工9個引線孔3，如圖2所示；

1硬質(zhì)合金毛坯，2工件外形理論輪廓，3引線孔，4工件內(nèi)孔理論輪廓圖2 理論加工圖

2)經(jīng)過多次切割將8個孔加工合格，如圖3所示。

圖3 8個小孔合格圖

3)加工外形，通過引線孔第一次線切割工件外形，在加工過程中，由于工件內(nèi)部各個方向的應力釋放，會引起工件各種變形，無論是哪一個方向發(fā)生變形，都會造成已加工合格的8個孔的位置發(fā)生變化，如圖4所示。

1硬質(zhì)合金毛坯，2工件外形理論輪廓，3第一次切割后發(fā)生變形的外形輪廓，4工件內(nèi)孔理論輪廓，5工件內(nèi)孔實際輪廓，6載體圖4 零件外形理論變形圖

4)經(jīng)過多次切割，工件外形加工合格，切斷載體就得到加工的工件。但此時已加工合格的8個孔的位置已經(jīng)發(fā)生變化，如圖5所示。8個孔與外形的位置度達不到設(shè)計所要求的理想狀態(tài)，甚至發(fā)生工件尺寸超差、報廢的可能性。

3 改進工藝方案

1)按圖1型腔和外形位置在硬質(zhì)合金毛坯上用電火花高速小孔加工機床加工9個引線孔，如圖2所示；

1硬質(zhì)合金毛坯，2工件外形輪廓， 3工件內(nèi)孔理論輪廓，4工件內(nèi)孔實際輪廓，5載體圖5 基本零件

2)留一定精加工余量進行第一次切割加工8個孔，如圖6所示

圖6 改進后8個小孔圖

3)留一定精加工余量進行第一次切割加工外形并保留載體，第一次切割加工后，工件基本上與毛坯分離(只有載體連接)，工件內(nèi)應力得到充分釋放，工件變形結(jié)束，如圖7所示。

4)經(jīng)過對孔和外形進行粗加工，工件內(nèi)應力已經(jīng)得到充分釋放，工件內(nèi)應力重新處于平衡狀態(tài)，再對工件的8個孔和外形進行第2次、第3次切割加工，可以避免因材料內(nèi)應力釋放使工件產(chǎn)生變形，從而達到工件所需的尺寸和位置精度要求，工件的形狀和位置尺寸就不會因為線切割加工變形而超差；并切斷載體如圖8所示，工件加工完畢。

1硬質(zhì)合金毛坯，2工件外形理論輪廓，3第一次切割后發(fā)生變形的外形輪廓，4工件內(nèi)孔理論輪廓，5工件粗切內(nèi)孔實際輪廓圖7 改進后基本零件

1硬質(zhì)合金毛坯，2工件外形輪廓，3工件內(nèi)孔輪廓，4載體圖8 改進后合格零件

4 結(jié)束語

線切割加工工藝已經(jīng)廣泛應用于各行業(yè)的工模具和零件制造，對于多工位級進模制造更是不可或缺的加工方法，有互換性要求的模具鑲件精度要求越來越高，要實現(xiàn)模具鑲件精度要求，除了要求加工機床本身的高精度加工之外，加工工藝的選擇也是很重要的。由于產(chǎn)生變形的因素很多，如何消除加工過程中材料應力變化引起的變形問題，選擇

合適的切割參數(shù)以及第一次切割后增加回火(去應力熱處理)工序等都是減少變形的關(guān)鍵工藝方法。如上所述，合理選擇多次線切割加工的切割順序是加工高精度有孔工件的一種有效的加工方法。

[1] 陳炎嗣，多工位級進模設(shè)計與制造，北京，機械工業(yè)出版社，2006.9:481-484.

2015-10-10

10.3969/j.issn.1000-6133.2015.06.007

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