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【接续】
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. X! I1 T. p) p" N2.2表面质量问题
H+ e- q+ ~" d) Q# \, I! m% a2 A加工的表面质量问题主要包括表面条纹、粗糙度达不到要求、表面变质层过厚三个方面。
* {, }' m$ e. {2.2.1表面条纹9 @+ }) ^, E$ Q4 J- I
按照慢走丝线切割机床指定的工艺进行切割,如果表面出现条纹,首先要看电极丝质量是否有问题,使用市场上价格便宜的劣质电极丝很容易出现加工条纹的问题,尽量使用正品耗材。同样,使用含有杂质、低品质的工件材料,也会导致加工表面出现密集条纹的情况。
: I% Q2 n1 u( |2 V3 F: U* Z对于锥度零件的加工,其表面容易产生条纹,使用柔性更好的软黄铜丝可以获得明显的改善效果。加工凹模时,经常会发生进刀处出现凹痕的现象,可以在编程时采用弧进弧出的方式来改善。4 k; h( a* r" q4 z8 K' E
加工应确保机床运丝平稳,丝张力稳定,必要时校准丝速及张力。导电块发生磨损的情况要及时旋转或更换,清洗上下导丝部件,包括导丝嘴、导丝芯座、下导轮、导轮轴承等。
5 e: L8 ?7 R) w# }: x% E2.2.2表面粗糙度达不到要求+ J6 ?/ i; [ s f4 _7 O8 w
对于表面没有完全修光,表面粗糙度达不到要求的异常情况,应检查程序的偏移量是否合理。可以适当增加修切两刀之间的材料余量,确保后一次修切能将前一次加工的表面能完全修上。# c: m4 {1 @% e
切割工件发生微量变形也会导致表面粗糙度达不到要求,修切后的表面局部不均匀,这时就要控制加工变形的发生。对于那些大型、厚壁、形状复杂、厚度不均匀的模具零件,宜采用增加修切次数的办法来减少和去除表面缺陷。
( Y7 W% R) R7 C. a表面粗糙度要求Ra≧0.35μm时,可使用普通黄铜丝进行加工;当Ra<0.35μm时,为了获得好的加工表面,应该选用镀锌丝进行加工。7 K* g r" u( c& f' T
2.2.3表面变质层过厚
) r5 D5 C6 |, J; a4 v* E慢走丝线切割加工模具零件的表面会产生一定厚度的变质层。变质层致使模具硬度下降,容易发生早期磨损,影响模具的使用寿命。" \3 ^: k L# k; A' A$ [' q2 s
加工使用纯净水作为工作液,水中离子的导电作用会产生破坏性的电解作用,因此,需要在水中添加离子交换树脂来控制水的导电率。去离子水的电导率越高,加工表面的变质层会越厚。因此,慢走丝线切割加工要将去离子水的导电率控制在一定范围内,精加工要保证去离子水的电导率小于10µS,超过允许范围时要及时更换离子交换树脂。
* |/ V- |2 o+ o: a在加工硬质合金、PCD刀具零件,对表面变质层厚度有严格要求时,可采用绝缘性能较高的油性介质作工作液。油性介质的绝缘性能较高,同样电压条件下较难击穿放电,无电解腐蚀,可获得比用去离子水加工更优越的表面质量,加工表面几乎没有变质层。
" @' C F+ _4 I1 V2 W7 P使用慢走丝线切割加工机床的防电解加工工艺,可较有效地将加工过程中电解的破坏作用降到最低程度。其加工原理是在不产生放电的加工时间内(脉冲间隙)施加一反极性电压,这种交变的正负脉冲电压,使得间隙的平均电压为零,防止电解作用这种有害现象的发生。1 a$ t; [% z+ N& u( F; d$ L2 n
电极丝选用镀锌丝,其在加工中不像黄铜丝那样容易掉铜粉,加工的表面不会积铜,表面变质层可得到改善,工件表面的硬度更高。
& l5 t- E3 q& p! d( o# a2.3加工精度问题7 f& d0 b0 M0 ~- \! o
慢走丝线切割加工可以胜任高精度的模具零件加工。实际生产中,由于操作不当或者工艺欠合理,会导致加工精度出现问题,一般有以下几种情况。
3 e0 @" H8 P6 _! z" y/ V2.3.1加工尺寸不合格5 A1 t. p% k& D; S
切割后的工件,实际测量尺寸超出了图样要求尺寸的公差范围,尺寸偏大或者偏小。这种情况,一般可以通过修正程序偏移量来精确控制加工尺寸。比如,切割凸模,尺寸偏大时可以将程序偏移量减小。需要注意的是,这种调整是建立在机床本身固有良好精度与稳定性的前提下,并且机床处于良好的维护保养状态。同时,环境因素对精密加工的影响也非常大,室内要达到21±2℃的恒温要求、湿度40~80%,不能有阳光的直射或气流。6 \; k1 P7 c; Z B1 K5 \
2.3.2中凹或中凸情况, V% }. j4 u1 V- ^1 ^+ M4 s
工件的上中下的尺寸不一致,实际生产中称这种情况为凹心鼓肚。出现这种情况的主要原因是,加工中电极丝与工件的伺服进给状态没有处于良好的状态。正常的加工要保证电极丝的伺服进给速度与蚀除速度大致相等,进给均匀平稳。若伺服进给速度过高(趋近于短路),即电极丝的伺服进给速度明显超过蚀除速度,在切凸模时,就会出现鼓肚的不良情况,伺服进给速度太慢,会出现凹芯的不良情况;切割凹模具则相反。可以根据这一规律来调整机床的伺服进给速度,有效解决模具零件中凹或中凸的尺寸精度问题。* z6 l- h+ C+ e/ o5 D3 p* v
2.3.3锥度现象
6 U8 P$ I7 s7 f4 e1 _; g P' d1 O慢走丝线切割加工,走丝速度较慢,主切加工中电极丝会发生损耗。尽管慢走丝线切割加工的电极丝是一次性使用,但还是不可避免地存在电极丝损耗。因此,其切缝特征为上宽下窄,这是模具零件加工存在微小锥度现象的主要原因。切割凸模时,零件的上端小,下端大,呈现一定的锥度,尺寸误差在6μm左右。显然,可以通过适当提高机床的走丝速度来解决此问题。但该方法会增加加工成本,实际生产中可在编程时使用锥度补偿功能,也就是给直身零件添加一个微小的锥度来修正这种精度差异。另外,可以适当加大丝张力,同时需要确认电极丝进行过精确的垂直度找正,上下喷嘴完好无损坏,正确地调节了修切时的低压冲液流量。- o" w) E) S p3 k2 ~0 s- o. l
2.3.4形状误差大
% g& E' r/ }- m7 S一般来讲,加工变形是产生形状误差大的主要原因,可以参考上面相关介绍,从加工工艺方面进行改善。
. a; w; |8 `+ O加工中火花通道的压力对电极丝产生较大的后向推力,使电极丝发生微量弯曲,电极丝的这种滞后表现,在切割拐角时容易造成角部塌陷。为了提高拐角切割精度,可以使用机床的拐角控制功能来改善拐角精度问题。7 S' b5 ?$ b" v8 Y8 a
当加工至拐角位置时,机床自动降低加工能量,降低冲水压力,降低伺服进给,采用延时等办法来控制拐角精度。拐角策略分为内角和外角,可以分别设置它们的保护强度。应根据拐角精度要求灵活应用拐角策略。对于小圆角、窄缝、微细零件的微精加工,可以采用细丝进行切割,以获得更小的内角半径。使用镀锌丝加工的拐角加工精度高,特别是尖角部位的形状误差比黄铜丝有明显改善。2 U1 S8 g/ A1 I6 T
若电极丝的张力偏小,冲流压力太高,电极丝抖动,都会造成加工不稳定,导致几何形状误差增大,需要合理进行控制来减小形状误差。7 @* I9 n; W: e$ c7 R6 f# _
2.3.5位置精度误差大4 X. ?% G: l+ d, N; e4 |
模板上型腔位置的精度很大程度取决于加工前的定位。为了实现高精度的定位精度,工件必须有精密、明确的基准面。* V. p: y, Z3 k9 c% n' v5 K6 w
电极丝必须进行过自动垂直找正,不要使用火花校正的方法,因为它难以获得较高精度的垂直度,会影响定位精度。使用四面分中的定位方式能获得更高的定位精度,两基准边的感知误差可以相互抵消。定位找边要多进行几次,检查并确认定位精度。; \4 ~/ Z; l) k
跳步加工如果发生较大的位置精度误差,要检查加工是否发生变形。对于多型腔的加工,编程排工艺时,可以先对所有型孔进行粗加工,充分释放材料的应力,再统一进行修切加工,可以实现更高精度的跳步精度。
5 t/ O3 C6 d6 S; g9 b! i* ~, B编程时不要使用增量编程方式,以免误差叠加后产生较大的差值。机床的轴应按时进行维护保养,加注润滑油,及时进行机械精度的检测与修正,使机床处于良好的精度状态。
: U" T- M' e K3 G8 S Z1 }" N3.结束语
* }8 K' K( U4 v7 ], f A% y% j. J& u本文对加工效率、表面质量、加工精度问题的分析与对策,是在生产实践中摸索和总结出来的经验,在生产中取得了较好的效果。只要在加工中把握好各个环节,注重每一个加工细节,就能在满足表面粗糙度、加工精度的前提下,实现高效率的慢走丝线切割加工。【结束】9 ~+ ]. d7 h D9 a$ I& o# T# n
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