浅谈电火花线切割加工工艺

2014-08-27梁天宇

中国高新技术企业 2014年15期

（大连职业技术学院，辽宁大连 116037）

摘要：文章针对电火花线切割加工的工艺及对工件材料的预处理、穿丝孔的加工进行了分析，明确了线切割加工前工件的预处理方法，对实际工件的线切割加工路线设计起到了指导作用。

关键词：退磁处理；预处理；穿丝孔；线切割；电火花加工

中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0131-02电火花加工是利用能量密度很高的电火花，使工件材料熔化、气化和蒸发而去除的一种特种加工方法。电火花线切割加工是电火花加工中的一种，利用金属丝做线状电极，对工件进行切割。下面对线切割加工中的工艺问题进行分析。

1工件材料的预处理

锻造和淬火的工件材料在加工前需要进行预处理。锻打的淬火后的材料会有不同的残余应力。在大面积去除切割和切断加工中，由于残余应力的相对平衡受到破坏，在加工过程中应力会释放，从而导致工件变形，达不到尺寸精度要求。淬火不当的材料还会在加工中出现裂纹。因此这样的材料在线切割加工前，一般应进行低温回火处理。

经过热处理的工件，需将工件上电极丝起割处的热处理残余物、氧化皮和锈斑清除。因为这些残余物不导电，电极丝极容易产生断丝、烧丝或者使工件表面出现深痕，严重时使电极丝离开加工轨迹，造成工件报废。若工件需要机械加工的方法（如车削、铣削等）加工外形及定位面，应注意棱边倒角，孔口倒角。以磨削加工定位面，需对工件材料进行消磁处理。

2穿丝孔的加工

穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点，一般选在工件上的基准点处。

2.1穿丝孔（又称工艺孔）的作用

（1）用于加工凹模。凹模类封闭工件在切割前必须具有穿丝孔，以保证工件的完整性。（2）减小凸模加工中的变形量，防止因材料变形而发生夹丝、断丝现象。（3）作为定位基准，保证被加工部位与其他部位的位置精度。对于前两个作用来说，穿丝孔的加工精度要求不需过高。但是对于第三个作用来说，就必须考虑其加工精度。

2.2穿丝孔的位置

穿丝孔的轮廓和加工零件轮廓的最小距离与工件的厚度有关。工件越厚，则最小距离越大，一般不小于3mm。对于凸模类、凹模类工件，穿丝孔轮廓到工件的加工轮廓的最短距离≥3mm。对于凸模类工件，为减小变形，工件的加工轮廓到坯料侧面的距离≥5mm，工件的加工轮廓到坯料尖角处的距离≥8mm。线切割加工用的坯料在热处理时，表面冷却快，内部冷却慢，形成热处理后坯料的金相组织不一致，产生内应力，并且越靠近边角处，应力变化越大。所以，线切割的图形轮廓应尽量避开坯料边角处，避免变形影响工件精度，一般让出8～10mm。对于凸模还应留出足够的夹持余量。

选取穿丝孔时，应遵循以下原则：

加工凹模（型孔类工件）：（1）小的型孔切割，穿丝孔设在型孔中心。在切割中、小孔形凹模类工件时，穿丝孔应选在凹型的中心位置最为方便。因为这样既能使穿丝孔的加工位置准确，又能便于控制坐标轨迹的计算。（2）大的型孔切割（或凸型工件），穿丝孔设在靠近加工轨迹的边角处或者已知坐标尺寸的交点上，以便简化运算过程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件，穿丝孔不宜选择凹型的中心，因为这样将使无用行程的切割路径较长。所以此类切割一般选择起割点附近为好。（3）多型孔切割，每个型孔都有各自独立的穿丝孔。

加工凸模（轮廓类工件）：（1）凸型工件（或大的型孔）切割，穿丝孔在靠近加工轨迹的边角处，即起割点附近。穿丝孔的位置可选在加工图形的拐角附近，以便简化编程运算，缩短切入时的切割行程。（2）封闭式切割，而非开放式切割，否则破坏残余内应力的平衡状态，引起变形。如图1（a）所示，许多模具制造者在切割凸模类外轮廓工件时，常常直接从材料的侧面切入，在切入处产生缺口，残余应力从缺口处向外释放，容易使凸模变形。为了避免变形，在淬火前先在模坯上打出穿丝孔，孔径为3～10mm，工件淬火后从模坯内部对凸模进行封闭式切割。（3）由外向内切割。如图1（b）所示，对于零件，特别是凸模类工件，切割方向可采用由外向内切割。切割方向应该有利于保证工件在切割过程中的刚度以及避开应力变形影响。采用由外向内切割方式，即先切割远离装夹部位的加工轨迹，再切割靠近装夹部位的加工轨迹。如果采用由内向外切割，坯料与工件的主要连接部位被太早地割离，剩余的材料被夹持部位少，工件刚性大大降低，极易产生变形，从而影响加工精度。

（a）封闭式切割（b）由外向内切割

图1凸模工件的穿丝孔位置选择原则

在选择穿丝孔位置时，还应该注意以下问题：（1）孔可能打歪。如图2，如果穿丝孔的轮廓和工件的加工轮廓的最小距离过小，则有可能导致工件报废。反之如果穿丝孔与工件的加工轨迹的最小距离过大，则会增加切割行程。（2）清理毛刺。穿丝孔加工完成后，和工件一样需要预处理，需要清理毛刺，以避免加工中产生短路而导致加工不能正常进行。

（a）穿丝孔与加工轨迹太近（b）穿丝孔与加工轨迹太远

图2 穿丝孔的位置

2.3穿丝孔的尺寸

为了加工容易，穿丝孔的直径不宜过小或过大，一般选择3～10mm。孔径最好选整数值，以便简化用其作为加工基准的运算。

如果因为零件加工轮廓等方面的原因导致穿丝孔的直径必须很小，那么在打穿丝孔时要很小心，尽量避免打歪或者尽可能减小穿丝孔的深度。如图3所示，图a直接用电火花打孔机打孔，操作较困难；图b是在不影响使用的情况下，设计先将底部铣削出一个较大的底孔来减小穿丝孔的深度，从而降低打孔的难度。这种方法在加工注塑模的推杆孔等零件时常常应用。

（a）（b）

图3 穿丝孔的直径与高度

2.4穿丝孔的制造

穿丝孔可以用铣床、钻床进行铣削、钻削加工淬火前的工件，也可以用电火花穿孔机电火花加工孔径小、硬度大、淬火后的工件。

穿丝孔作为加工基准时，它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿丝孔要用钻、铣、镗、铰等较精密的机械加工方法，并在具有较精密坐标工作台的机床上加工，以保证其位置精度和尺寸精度。

当材料余量很小时，使穿丝孔的尺寸受到限制而无法用机械方法加工时，可用电火花高速打孔机加工。加工出的穿丝孔直径一般为￠0.5～￠3mm，深径比可达20以上。

3结语

通过对工件材料的预处理和穿丝孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析，明确了线切割加工前工件的预处理方法，指导了实际工件的线切割加工路径要素设置。

参考文献

[1] 高速走丝线切割机床操作与实例[M]．北京：国防工

业出版社，2010．

[2] 王敏．探析项目教学法在模具钳工教学中的应用[J]．