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        淺析模具線切割加工品質(zhì)的缺陷與改進(jìn)對(duì)策

        2013-04-17 11:05:41于忠峰
        機(jī)電信息 2013年9期
        關(guān)鍵詞:外凸型腔模具

        于忠峰 張 明

        (中國(guó)人民解放軍第4810工廠軍械修理廠,遼寧 大連116041)

        0 引言

        由于線切割加工技術(shù)的加工效率比較高,因此應(yīng)用越來(lái)越廣泛,成為模具制造中必不可少的重要技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是高端科技的發(fā)展,對(duì)線切割加工品質(zhì)的要求也逐步提高。但是,在加工過(guò)程中總是會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題影響加工品質(zhì),本文主要針對(duì)這些問(wèn)題尋求相應(yīng)的改進(jìn)措施。

        1 模具線切割存在的品質(zhì)缺陷

        1.1 出現(xiàn)塌角現(xiàn)象

        在線切割加工過(guò)程中,特別是在拐彎的地方,加工出來(lái)的模具的轉(zhuǎn)角與理論值存在一定的偏差,這是因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中一部分材料被電極絲切割掉而出現(xiàn)塌角現(xiàn)象,造成加工出來(lái)的產(chǎn)品不符合要求。因此,在線切割加工過(guò)程中,需要根據(jù)不同的要求來(lái)采用相應(yīng)的解決辦法。例如,在極易出現(xiàn)塌角的位置可將電極絲程序繼續(xù)向外延伸一定的距離,大約在0.5 mm,從而很好地避免電極在該位置拐彎,消除塌角現(xiàn)象,最終保證加工的模具符合使用要求。另一種方法是對(duì)程序進(jìn)行設(shè)置,在拐彎處設(shè)置電極絲程序向前運(yùn)動(dòng)一定的距離,然后再往回運(yùn)動(dòng),這樣就可讓塌角出現(xiàn)在不需要的位置,保證了模具的質(zhì)量。

        1.2 表面出現(xiàn)不光滑,且有一定的劃痕的現(xiàn)象

        模具線切割加工的表面出現(xiàn)劃痕或不光滑現(xiàn)象,這是由很多因素決定的,如加工條件、加工速度,加工人員的專(zhuān)業(yè)程度及責(zé)任心等都會(huì)對(duì)模具加工產(chǎn)生影響,導(dǎo)致模具表面粗糙和出現(xiàn)劃痕。在切割過(guò)程中,一般切割速度越快,切割表面就越粗糙。大量的實(shí)踐證明,運(yùn)用矩形波脈沖電源進(jìn)行線切割加工時(shí),無(wú)論對(duì)于何種加工產(chǎn)品,只要利用調(diào)頻功能對(duì)電流進(jìn)行調(diào)節(jié),保證機(jī)器處于最佳的運(yùn)行狀態(tài),就能保證加工出來(lái)的模具具有一定的光滑程度,防止出現(xiàn)表面粗糙的現(xiàn)象。為了更好地保證模具加工的精度,可以采用多層切割的方法來(lái)進(jìn)行,如采用分步加工的工藝,開(kāi)始先進(jìn)行粗加工,使用較強(qiáng)的加工方式,給模具保留較大的預(yù)留量,進(jìn)行快速切割,粗加工完成后再利用較弱的加工方式減少預(yù)留量,保證精確加工。另外,在拐彎處的預(yù)留量要多一些,防止出現(xiàn)塌角現(xiàn)象。相對(duì)于一次切割,多次切割可以在保證粗糙度相同的情況下,相對(duì)加快切割速度,比較準(zhǔn)確保證切割精度,防止模具表面出現(xiàn)劃痕。

        1.3 出現(xiàn)變形和開(kāi)裂的現(xiàn)象

        在線切割加工過(guò)程中,由于是通過(guò)放電熱進(jìn)行加工,模具表面會(huì)因放電而發(fā)生高溫熔化,然后在急冷條件下產(chǎn)生變質(zhì)層,變質(zhì)層在驟冷作用下,收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力,導(dǎo)致模具表面出現(xiàn)很多細(xì)小的裂紋。為了更好地實(shí)現(xiàn)模具的精度,并避免因各種原因產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致模具變形或開(kāi)裂,一般采用熱處理的辦法,在新的熱平衡狀態(tài)下進(jìn)行切割加工,從而有效避免變形和開(kāi)裂的現(xiàn)象。

        1.4 出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象

        對(duì)于一些外形比較復(fù)雜且精度要求高的模具,在加工過(guò)程中往往會(huì)因?yàn)榫纫蟊容^高而出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象。因此,在對(duì)這類(lèi)模具進(jìn)行加工時(shí),必須要考慮切割點(diǎn)和夾具的相應(yīng)位置,從而更好地避免出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象,保證模具的完整性,防止出現(xiàn)模具的變形現(xiàn)象。

        1.5 出現(xiàn)內(nèi)凹和外凸的現(xiàn)象

        在加工過(guò)程中,模具可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)凹和外凸的現(xiàn)象,導(dǎo)致增加新的工作量,同時(shí)模具的質(zhì)量也不能很好地保證,難以達(dá)到模具要求的精度,影響模具的正常使用,造成資源的浪費(fèi)。

        2 改進(jìn)措施和方法

        模具線切割加工過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題,導(dǎo)致加工出來(lái)的產(chǎn)品存在質(zhì)量偏差,影響模具的使用。需要采取一定的措施來(lái)有效防止模具出現(xiàn)加工缺陷,從而保證模具的高質(zhì)量。

        2.1 防止出現(xiàn)塌角的方法

        塌角多出現(xiàn)在加工拐彎處,會(huì)顯著影響模具的使用,為了避免加工過(guò)程中出現(xiàn)塌角現(xiàn)象,需要采取一系列的措施。大量的實(shí)驗(yàn)證明,在線切割過(guò)程中,為了防止外角出現(xiàn)塌角,一般可以在拐彎處要求電極絲的程序繼續(xù)向前工作,向前延伸一定的距離,這樣可以避免電極在外角處出現(xiàn)拐彎的現(xiàn)象,從而避免對(duì)模具外形的影響。另外,還可以進(jìn)行粗加工,將塌角留在不需要的位置,從而避免模具出現(xiàn)塌角,保證其加工質(zhì)量。

        2.2 防止粗糙和不光滑的方法

        實(shí)踐證明,在切割過(guò)程中,如果切割速度較快,會(huì)造成切割表面的粗糙。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn),在加工過(guò)程中只需通過(guò)調(diào)節(jié)變頻來(lái)調(diào)節(jié)加工電流,保證加工電流不會(huì)過(guò)強(qiáng),使其保持在一個(gè)最佳的狀態(tài),這樣可以有效降低模具切割表面的粗糙程度。另外,為了有效保證模具加工的精度,一般可采用多次切割的辦法,先進(jìn)行粗加工,然后再進(jìn)行精確加工。

        2.3 防止出現(xiàn)變形和開(kāi)裂的方法

        在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生變形和開(kāi)裂的原因主要有:(1)零件的結(jié)構(gòu),例如窄長(zhǎng)形狀的凹模和凸模易產(chǎn)生變形,其變形量的大小與形狀復(fù)雜程度、長(zhǎng)寬比、型腔/邊框?qū)挾缺扔嘘P(guān)。形狀越復(fù)雜,長(zhǎng)寬比及型腔/邊框?qū)挾缺仍酱?,模具的變形量越大,其變形的?guī)律是型腔中部癟入,凸模通常是翹曲。而對(duì)于形狀復(fù)雜清角的淬火型腔,在尖角處極易產(chǎn)生裂紋,甚至易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象,其出現(xiàn)的頻率與材料的成分、熱處理工藝等有關(guān)。對(duì)于圓筒形薄壁零件,若將其切割缺口,在即將切透時(shí)易產(chǎn)生炸裂現(xiàn)象。對(duì)于由零件外部切入的較深槽口,易產(chǎn)生變形,變形的規(guī)律為口部?jī)?nèi)收,變形量的大小與槽口的深度及材料性質(zhì)有關(guān)。(2)熱加工工藝,模具毛坯在鍛造時(shí)始鍛溫度過(guò)高或過(guò)低,終鍛溫度偏低的零件,或終鍛溫度過(guò)高,晶粒長(zhǎng)大,終鍛后冷卻速度過(guò)慢,有網(wǎng)狀碳化物析出的模坯,這類(lèi)模具易發(fā)生變形開(kāi)裂。(3)機(jī)械加工工藝,面積較大的凹模,中間大面積切除而又未事先挖空,因切去框內(nèi)的體積較大,框形尺寸將產(chǎn)生一定的變形;對(duì)于坯料中無(wú)外形起點(diǎn)穿絲孔,不得不從坯料外切入的模具,不論其凸模是否回火或形狀如何,一般容易發(fā)生變形,尤其淬火件的變形更加嚴(yán)重,甚至在切割中產(chǎn)生裂紋;對(duì)于熱處理后的磨削零件,無(wú)砂輪粒度、進(jìn)刀量、冷卻方式等工藝要求,磨削后表面有燒傷及微裂紋等缺陷的零件也易發(fā)生變形。(4)線切割工藝,線切割路徑選擇不當(dāng),易產(chǎn)生變形;工件的夾壓方式不可靠、夾壓點(diǎn)的選擇不當(dāng),均易產(chǎn)生變形;電規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng),易產(chǎn)生裂紋。為了防止和減少模具的變形和開(kāi)裂,對(duì)需要線切割加工的模具,應(yīng)從材料的選擇、熱加工、熱處理及制成成品的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn),從而很好地避免模具的變形和開(kāi)裂現(xiàn)象。主要措施有:1)嚴(yán)格檢查原材料化學(xué)成分、金相組織和探傷,對(duì)于不合格的原材料,如粗晶粒鋼材和有害雜質(zhì)含量超標(biāo)的鋼材不宜選用;2)對(duì)于較大的型腔或窄長(zhǎng)復(fù)雜的凸模,配制坯料時(shí)要改變傳統(tǒng)的實(shí)心板料習(xí)慣,其中間部位應(yīng)該鏤空;3)改變一次切割到位的傳統(tǒng)習(xí)慣,采取粗、精二次切割工藝,以便在精切割時(shí)及時(shí)修正粗切割后的變形量,通常精切割時(shí)的切割量應(yīng)根據(jù)第一次粗切割后的變形量大小而定,一般取0.5 mm左右。

        2.4 避免歪斜現(xiàn)象的方法

        為了更好地避免歪斜現(xiàn)象,一般將模具與材料的加持部位緊密相連,保證加工的穩(wěn)定性。同時(shí),要檢測(cè)工作件與工作臺(tái)的平行度,確保其處于一個(gè)最佳的工作狀態(tài)。另外,加工時(shí)一般先采用加工復(fù)雜孔型后加工簡(jiǎn)單孔型的方法,從而保證模具的完整性,防止模具出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象。

        2.5 防止內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象的方法

        為了避免模具內(nèi)凹和外凸的現(xiàn)象,在加工過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)凹時(shí)減少電壓同時(shí)減少加工的數(shù)量,而外凸時(shí)則加大電壓量。另外,采取多次加工的方法,逐步減弱加工條件,有效防止內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象的產(chǎn)生。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本文主要是對(duì)模具線切割加工品質(zhì)的缺陷以及改進(jìn)措施進(jìn)行了詳細(xì)的論述,找到了影響線切割加工技術(shù)的因素,并提出了提高線切割加工的品質(zhì)的具體措施。這為線切割加工的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新提供了參考,有利于充分發(fā)揮模具線切割加工方法的優(yōu)勢(shì)。

        [1]周裕強(qiáng).Cr WMn鋼線切割開(kāi)裂原因分析[J].金屬熱處理,2006(9)

        [2]胡國(guó)軍.線切割加工工件表面質(zhì)量的改善和提高[J].機(jī)床與液壓,2004(4)

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