电火花线切割机床角度切割夹具的制作与使用

山东科技大学工程实训中心 蒋忠贇 荆玲 刘云侠

电火花线切割加工技术（简称线切割）是在电火花加工基础上发展起来的，靠电极丝与工件间的火花放电对工件进行切割加工。电火花线切割机床是以一根沿本身轴线移动的细金属丝（电极丝）作为工具电极，沿着给定的轨迹加工出相应几何图形的工件[1]。电火花线切割机床是电加工机械的一种，加工过程中依靠电极丝与工件之间的火花放电产生的局部瞬时高温将工件局部融化，通过多次放电达到切割的效果。电火花线切割机床所加工的工件为通孔工件，即可加工具有一定锥度和上下异形的工件，但在切割具有角度要求的斜面时，需要对工件进行划线，并且装夹工件也不方便。

根据此类工件的加工，笔者制作了角度切割夹具，解决了装夹的不便，并且不需要划线，提高了工作效率。此角度切割夹具主要由两部分组成：机械安装部分和工件装夹部分。机械安装部分通过螺栓固定在电火花线切割机床的横梁上，工件装夹部分用来装夹工件并与机械安装部分连接。工件装夹部分可以旋转，满足角度要求的斜面切割。

用此夹具对斜面进行加工，提高了工作效率，如批量生产，使用价值更高。下面对此夹具进行介绍，以供参考。

1 提出问题

现需要在20mm×20mm×5mm 的钢材上切割如图1 所示方孔，方孔具有一定的倾角，角度在5°～175°，并且以5°增加，每一种倾角的工件有十块。

图1

加工中存在以下问题。

（1）材料尺寸较小，划线不方便。

（2）工件的数量较多，且倾角不同，划线工作量较大。

（3）工件尺寸较小，不易直接装夹，需要夹具夹持工件，以便加工。

综上所述，在加工此类工件时，有必要制作相应的夹具，既能够夹持工件，也能够实现角度旋转，以满足加工要求，且要求夹具容易制作，结构不能太复杂，并且具有通用性。

2 分析问题

对于此类形状较小且有角度倾斜要求的工件，加工过程中的困难主要是工件的装夹以及实现所需要的倾角。

由于工件较小，几乎无法直接装夹在电火花线切割机床的横梁上，需要借助工具延长工件的长度，以利于装夹工件。实现斜面加工，需要在工件相应的位置划线，调节装夹工件的角度，使电极丝与划线平行，实现加工。整个加工过程，装夹找正困难，加工效率低，且加工精度较差。

3 解决问题

为解决此类加工问题，提高加工生产效率，笔者设计了一种角度切割夹具，其功能如下。

（1）夹具的两部分在电火花线切割机床上安装方便，利于找正。

（2）能够很好地实现工件的角度倾斜。

夹具的整体结构如图2。

图2

图2 中的机械安装部分1 与电火花线切割机床横梁4 直接通过连接螺栓7 连接。制作机械安装部分与机床横梁连接孔时，需要根据电火花线切割机床的横梁的实际情况确定孔的确切位置。使用过程中，机械安装部分直接安装连接在电火花线切割机床的横梁上，安装即可使用，减少误差，节省了调整机械安装部分的时间。机械安装部分的左侧有螺纹孔，用于和工件装夹部分连接，并且螺纹孔的外围有刻度盘，作为调节工件倾角的参考。为防止加工过程振动影响加工精度，使用固定螺母3 可以将机械安装部分和工件装夹部分紧固在一起。

机械安装部分的整体结构剖视示意图如图3 所示。

图3

机械安装部分的制作建议使用立式加工中心，尽可能保证图三所示的11、12、13 三个平面的表面粗糙度以及11、12 两个平面的互相垂直。机械安装部分的刻度线可以采用激光打标制作。

工件装夹部分2 的右半部分为螺纹，与机械安装部分1 的左端连接。左半部分为工件5 的安装位置，为方形结构，紧固压紧螺栓6 将工件固定。工件装夹部分找正刻度线21（如图4 所示），用于工件的找正和旋转。旋转工件装夹部分，即可实现工件的倾斜角度。

工件装夹部分的整体结构剖视示意图如图4 所示。

图4

工件装夹部分的制作建议使用方形钢材，使用四爪卡盘车床加工右半部分。左半部分的工件安装位置可以使用电火花线切割机床切割，也可以铣削加工。找正刻度线21 需要与轴线平行，与工件装夹位置的中心线重合。

具体使用方法如下。

（1）将机械安装部分安装在电火花线切割机床的横梁上，安装的过程一定要确保机械安装部分的左平面横梁的平行。

（2）将固定螺母调至工件装夹部分左端，工件装夹部分与机械安装部分连接，需要注意的是，不要将螺纹拧到最深，预留两到三个螺纹用于调节角度，同时需要找正刻度线与机械安装部分刻度盘的0°线重合。

（3）工件装夹到位，调节工件装夹部分，将找正刻度线调至需要的刻度线。将固定螺母拧紧。

（4）电极丝运行至加工位置，开始加工。

4 总结

此角度切割夹具在实际生产中节省了划线和工件装夹的时间，提高了效率，保证了工件的角度需要。