引 言
中國(guó)特有（除中國(guó)內(nèi)地，沒有任何國(guó)家和地區(qū)生產(chǎn)該類機(jī)床的廠家）的高速走絲電火花線切割機(jī)（WEDM-HS），由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、工藝效果好，加上使用過程消耗少，自上世紀(jì)六十年代末被研制成功之后就得到飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為制造業(yè)中一種必不可少工藝裝備。至2004年底，全國(guó)年產(chǎn)量已超過3萬臺(tái)，約占世界電火花線切割機(jī)總產(chǎn)量的70% 。但由于其加工質(zhì)量問題未得到有效解決，而隨著國(guó)外生產(chǎn)的低速走絲電火花線切割機(jī)（WEDM-LS）技術(shù)水平的不斷提高，模具工業(yè)的發(fā)展，曾令中國(guó)人感到自豪的中國(guó)特有的WEDM-HS，如今卻陷入難于發(fā)展的困境。 已難于滿足模具發(fā)展需要。
為了滿足用戶需要，我公司在保留快速走絲線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、工藝效果好、使用過程消耗少等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引用國(guó)際上精密模具加工設(shè)備的先進(jìn)理念及慢走絲多次切割技術(shù)（即第一次切割用較大的電規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行高速粗切割，然后用精規(guī)準(zhǔn)和精微規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行第二次、第三次甚至第四、五次切割，將加工表面逐級(jí)修光，以獲得較理想的加工表面質(zhì)量和加工精度），開發(fā)了能實(shí)現(xiàn)多次切割的智能化系統(tǒng)中速走絲電火花線切割機(jī)（WEDM-CS）。該機(jī)比快走絲更人性化，便捷化，適用范圍更廣。被越來越多的廠商所青睞。目前已在市場(chǎng)上銷售了500余臺(tái)，用戶普遍反映這種線切割機(jī)的加工質(zhì)量比較好。我公司生產(chǎn)的 “中速走絲”，不僅電極絲移動(dòng)速度介于“高速”與“低速”之間，而且加工質(zhì)量高于“高速走絲機(jī)”，并逼近低速走絲機(jī)。
但由于中走絲是近幾年才開始，所以很多對(duì)中走絲加工工藝還不熟悉。現(xiàn)結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)踐，針對(duì)中走絲切割機(jī)床編程與操作加工過程中所出現(xiàn)的問題及遇到的困難，總結(jié)了幾點(diǎn)工藝處理方法和加工操作方案（僅供參考）
一、多次切割工藝參數(shù)設(shè)置
◆ 第一次切割任務(wù)是高速穩(wěn)定切割
⑴脈沖參數(shù)：選用高峰值電流，較長(zhǎng)脈寬的規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行大電流切割，以獲得較高的切割速度。
⑵電極絲中心軌跡的補(bǔ)償量小：
f = 1/2φd +δ+ △ + S式中，f為補(bǔ)償量(mm)；δ為第一次切割時(shí)的放電間隙(mm)；φd為電極絲直徑(mm)；△為留給第二次切割的加工余量(mm)； S為精修余量(mm)。 在高峰值電流粗規(guī)準(zhǔn)切割時(shí)，單邊放電間隙大約為0.02mm；精修余量甚微，一般只有0.003mm。而加工余量△則取決于第一次切割后的加工表面粗糙度及機(jī)床精度，大約在0.03～0.04mm范圍內(nèi)。這樣，第一次切割的補(bǔ)償量應(yīng)在0.05～0.06mm之間，選大了會(huì)影響第二次切割的速度，選小了又難于消除第一次切割的痕跡。
⑶走絲方式：采用高速走絲，走絲速度為8～12m/s，達(dá)到最大加工效率。
◆ 第二次切割的任務(wù)是精修，保證加工尺寸精度 。
⑴脈沖參數(shù)：選用中等規(guī)準(zhǔn)，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之間。
⑵補(bǔ)償量f：由于第二次切割是精修，此時(shí)放電間隙較小，δ不到0.01mm，而第三次切割所需的加工質(zhì)量甚微，只有幾微米，二者加起來約為0.01mm。所以，第二次切割的補(bǔ)償量f約為1/2d+0.01mm即可。
⑶走絲方式：為了達(dá)到精修的目的，通常采用低速走絲方式，走絲速度為1～3m/s，并對(duì)跟蹤進(jìn)給速度限止在一定范圍內(nèi)，以消除往返切割條紋，并獲得所需的加工尺寸精度。
◆ 第三次切割的任務(wù)是拋磨修光 。
⑴脈沖參數(shù)：用最小脈寬進(jìn)行修光，而峰值電流隨加工表面質(zhì)量要求而異。
⑵補(bǔ)償量f：理論上是電極絲的半徑加上0.003mm的放電間隙，實(shí)際上精修過程是一種電火花磨削，加工量甚微，不會(huì)改變工件的尺寸大小。所以，僅用電極的半徑作補(bǔ)償量也能獲得理想效果。
⑶走絲方式：像第二次切割那樣采用低速走絲限速進(jìn)給即可。
二、多次切割變形問題處理方法
2.1 凸模加工工藝
凸模在模具中起著很重要的作用，它的設(shè)計(jì)形狀、尺寸精度及材料硬度都直接影響模具的沖裁質(zhì)量、使用壽命及沖壓件的精度。在實(shí)際生產(chǎn)加工中，由于工件毛坯內(nèi)部的殘留應(yīng)力變形及放電產(chǎn)生的熱應(yīng)力變形，故應(yīng)首先加工好穿絲孔進(jìn)行封閉式切割，盡可能避免開放式切割而發(fā)生變形。如果受限于工件毛坯尺寸而不能進(jìn)行封閉形式切割，對(duì)于方形毛坯件，在編程時(shí)應(yīng)注意選擇好切割路線(或切割方向)。切割路線應(yīng)有利于保證工件在加工過程中始終與夾具(裝夾支撐架)保持在同一坐標(biāo)系，避開應(yīng)力變形的影響。夾具固定在左端，從葫蘆形凸模左側(cè)，按逆時(shí)針方向進(jìn)行切割，整個(gè)毛坯依據(jù)切割路線而被分為左右兩部分。由于連接毛坯左右兩側(cè)的材料越割越小，毛坯右側(cè)與夾具逐漸脫離，無法抵抗內(nèi)部殘留應(yīng)力而發(fā)生變形，工件也隨之變形。若按順時(shí)針方向切割，工件留在毛坯的左側(cè)，靠近夾持部位，大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標(biāo)系中，剛性較好，避免了應(yīng)力變形。一般情況下，合理的切割路線應(yīng)將工件與夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，即將暫停點(diǎn)（支撐部分）留在靠近毛坯夾持端的部位。
下面著重分析一下硬質(zhì)合金齒形凸模的切割工藝處理。
一般情況下，凸模外形規(guī)則時(shí)，線切割加工常將預(yù)留連接部分(暫停點(diǎn)，即為使工件在第1次的粗割后不與毛坯完全分離而預(yù)留下的一小段切割軌跡線)留在平面位置上，大部分精割完畢后，對(duì)預(yù)留連接部分只做一次切割，以后再由鉗工修磨平整，這樣可減少凸模在中走絲線切割上的加工費(fèi)用。硬質(zhì)合金凸模由于材料硬度高及形狀狹長(zhǎng)等特點(diǎn)，導(dǎo)致加工速度慢且容易變形，特別在其形狀不規(guī)則的情況下，預(yù)留連接部分的修磨給鉗工帶來很大的難度。因此在中走絲線切割加工階段可對(duì)工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使外形尺寸精度達(dá)到要求，免除鉗工裝配前對(duì)暫停點(diǎn)的修磨工序。由于硬質(zhì)合金硬度高，切割厚度大，導(dǎo)致加工速度慢，扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重，大部分外形加工及預(yù)留連接部分(暫停點(diǎn))的加工均采取4次切割方式且兩部分的切割參數(shù)和偏移量(Offset)均一致。第1次切割電極絲（鉬絲）偏移量加大至0.15—0.18mm，以使工件充分釋放內(nèi)應(yīng)力及完全扭轉(zhuǎn)變形，在后面3次能夠有足夠余量進(jìn)行精割加工，這樣可使工件最后尺寸得到保證。
具體的工藝分析如下：
(1)預(yù)先在毛坯的適當(dāng)位置用穿孔機(jī)或電火花成形機(jī)加工好Φ1.0—Φ1.5mm穿絲孔，穿絲孔中心與凸模輪廓線間的引入切割線段長(zhǎng)度選取5—10mm。
(2)凸模的輪廓線與毛坯邊緣的寬度應(yīng)至少保證在毛坯厚度的1/5。
(3)為后續(xù)切割預(yù)留的連接部分(暫停點(diǎn))應(yīng)選擇在靠近工件毛坯重心部位，寬度選取3—4mm（取決于工件大小，）。
(4)為補(bǔ)償扭轉(zhuǎn)變形，將大部分的殘留變形量留在第1次粗割階段，增大偏移量至0.15—0.18mm。后續(xù)的3次采用精割方式，由于切割余量小，變形量也變小了。
(5)大部分外形4次切割加工完成后，將工件用壓縮空氣吹干，再用酒精溶液將毛坯端面洗凈，涼干，然后用粘結(jié)劑或液態(tài)快干膠(通常采用502快干膠水)將經(jīng)磨床磨平的厚度約0.3mm的金屬薄片粘牢在毛坯上，再按原先4次的偏移量切割工件的預(yù)留連接部分(注意：切勿把膠水滴到工件的預(yù)留連接部分上，以免造成不導(dǎo)電而不能加工)。
2.2 凹模板加工中的變形分析
在線切割加工前，模板已進(jìn)行了冷加工、熱加工，內(nèi)部已產(chǎn)生了較大的殘留應(yīng)力，而殘留應(yīng)力是一個(gè)相對(duì)平衡的應(yīng)力系統(tǒng)，在線切割去除大量廢料時(shí)，應(yīng)力隨著平衡遭到破壞而釋放出來。
因此，模板在線切割加工時(shí)，隨著原有內(nèi)應(yīng)力的作用及火花放電所產(chǎn)生的加工熱應(yīng)力的影響，將產(chǎn)生不定向、無規(guī)則的變形，使后面的切割吃刀量厚薄不均，影響了加工質(zhì)量和加工精度。針對(duì)此種情況，對(duì)精度要求比較高的模板，通常采用4次切割加工。第1次切割將所有型孔的廢料切掉，取出廢料后，再由機(jī)床的自動(dòng)移位功能，完成第2次、第3次、第4次切割。a切割第1次，取廢料→b切割第1次，取廢料→c切割第1次，取廢料→……→n切割第1次，取廢料→a切割第2次→b切割第2次→……→n切割第2次→a切割第3次→……→n切割第3次→a切割第4次→……→n切割第4次，加工完畢。這種切割方式能使每個(gè)型孔加工后有足夠的時(shí)間釋放內(nèi)應(yīng)力，能將各個(gè)型孔因加工順序不同而產(chǎn)生的相互影響、微量變形降低到最小程度，較好地保證模板的加工尺寸精度。但是這樣加工時(shí)間太長(zhǎng)，穿絲次數(shù)多，工作量大，增加了模板的制造成本。另外機(jī)床本身隨加工時(shí)間的延長(zhǎng)及溫度的波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生蠕變。因此，根據(jù)實(shí)際測(cè)量和比較，模板在加工精度允許的情況下，可采用第1次統(tǒng)一加工取廢料不變，而將后面的2、3、4次合在一起進(jìn)行切割(即a切割第2次后，不移位、不拆絲，緊接著割第3、4次→b→c……→n)，或省去第4次切割而做3次切割。這樣切割完后經(jīng)測(cè)量，形位尺寸基本符合要求。這樣既提高了生產(chǎn)效率，又降低人工，因此也降低了模板的制造成本。
2.3 凹模板型孔小拐角的加工工藝
由于選用的電極絲（鉬絲）直徑越大，切割出的型孔拐角半徑也越大。當(dāng)模板型孔的拐角半徑要求很小時(shí)(如R0.07—R0.10mm)，則必須換用細(xì)絲(如Φ0.10mm)。但是相對(duì)粗絲而言，細(xì)絲加工速度較慢，且容易斷絲。如果將整個(gè)型孔都用細(xì)絲加工，就會(huì)延長(zhǎng)加工時(shí)間，造成浪費(fèi)。經(jīng)過仔細(xì)比較和分析，我們采取先將拐角半徑適當(dāng)增大，用粗絲切割所有型孔達(dá)到尺寸要求，再更換細(xì)絲統(tǒng)一修割所有型孔的拐角達(dá)到規(guī)定尺寸。但更換Φ0.10mm的細(xì)絲需重新找正中心，重新找正中心的坐標(biāo)值與原中心坐標(biāo)值相差應(yīng)大約在0.02mm左右。
三、多次切割加工中工件余留部位的處理
隨著世界范圍內(nèi)模具工業(yè)新技術(shù)、新材料和新工藝的發(fā)展，為了增強(qiáng)模具的耐磨性，人們廣泛使用各種高強(qiáng)度、高硬度和高韌性的模具材料，這對(duì)提高模具的使用壽命極為有利，但它給電火花線切割工件余留部位加工后所帶來的技術(shù)處理造成不便。來處理工件余留部位的加工問題，這樣才能保證工件余留部位的表面質(zhì)量和表面精度。特別是在塑料模、精密多工位級(jí)進(jìn)模的生產(chǎn)加工過程中，能保證得到良好的尺寸精度，直接影響模具的裝配精度、零件的精度以及模具的使用壽命等。由于加工工件精度要求高，因此在加工過程中若有一點(diǎn)疏忽，就會(huì)造成工件報(bào)廢，同時(shí)也會(huì)給模具的制造成本和加工周期帶來負(fù)面影響。對(duì)于高硬度、高精度和高復(fù)雜度、且加工表面為非平面的小工件來說，采用多次切割加工的方法處理工件余留部位的切割任務(wù)顯得更為重要。
A 處理方法與技巧
對(duì)于線切割工件余留部位切割的多次加工，首先必須解決被加工工件的導(dǎo)電問題，因?yàn)樵诟呔染€切割加工中，線電極的行走路線可能需要沿加工軌跡往復(fù)行走多次，才能保證被加工工件具有較高表面粗糙度和表面精度，這時(shí)線切割加工是靠工件余留部位起到導(dǎo)電作用以保障電加工正常進(jìn)行。但在進(jìn)行工件余留部位的切割加工時(shí)，若第一次切割即切下工件余留部位，將會(huì)導(dǎo)致被切割部分與母體分離，以致導(dǎo)電回路中斷，無法進(jìn)行繼續(xù)加工，所以從線切割加工的條件性和延續(xù)性考慮，必須使工件余留部位即便在多次切割的情況下也能保持與母體之間正常導(dǎo)電的要求。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，操作工人力圖營(yíng)造人為環(huán)境和條件來滿足導(dǎo)電要求，即當(dāng)工作人員在操作電火花線切割機(jī)遇到切割工件余留部位時(shí)，可采用在被切割部分和母體之間粘銅片和在切割間隙中塞銅片的處理方法來造成人為的定位條件和導(dǎo)電條件，使是火花加工得以繼續(xù)進(jìn)行，其具體做法與技巧如下：
(1)在被切割部分與母體材料之間粘貼連接銅片。其目的是使工件余留部分在切割時(shí)與母體材料相連固定，保證線切割有良好的定位條件，從而保障工件有優(yōu)異的加工質(zhì)量，這可依照以下步驟進(jìn)行：
①首先根據(jù)加工工件的大小把薄銅片(厚度根據(jù)線電極情況和加工部位形狀而定)剪成長(zhǎng)條 形，然后折疊，井保證折疊部分一長(zhǎng)一短。
②然后把銅片折疊的彎曲部分用小手錘錘平，并用什錦銼修理成楔形；
③再把經(jīng)以上處理的銅片塞到線電極加工所形成的縫隙里，同時(shí)在工件該部分的表面滴上502膠水(即環(huán)氧樹脂瞬時(shí)快干膠)。由于切割時(shí)，電火花線切割機(jī)沖水使工件所受壓力較大，若單純用銅片塞緊來保證導(dǎo)電和固定，容易產(chǎn)生以下問題：(a)銅片塞得太松，擔(dān)心固定不可靠、導(dǎo)電不穩(wěn)定；(b)銅片塞得太緊，又擔(dān)心損傷工件表面、破壞形位公差，所以采用502膠水來保證被切割部分與母體材料固定；
④在將銅片塞進(jìn)加工部位時(shí)，應(yīng)注意是：用502膠水粘貼連接銅片時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離工件余留部件處，以免502膠水滲到，造成絕緣。此外粘貼連接銅片的位置應(yīng)考慮對(duì)稱分布，且應(yīng)保證同時(shí)塞緊，避免工件發(fā)生偏移，以致影響工件加工質(zhì)量。保證被切割工件余留部位形狀的正確性和精度的可靠性。
(2)在被切割部分與母體材料之間填充導(dǎo)電銅片。把經(jīng)折疊、剪齊、錘平和修銼的薄銅片填充在線電極加工形成的縫隙里，并使銅片和縫隙壁緊密貼合。填充此銅片的目的是為了導(dǎo)電，因?yàn)榍懊嬲迟N連接銅片時(shí)用了502膠水，而502膠水是不導(dǎo)電的。為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電要求，故采用填充導(dǎo)電銅片的方法，填充導(dǎo)電銅片時(shí)同樣應(yīng)注意銅片的對(duì)稱布置以及銅片應(yīng)同時(shí)加緊，并且不能塞得過緊以免劃傷工件的表面。不管是粘貼連接銅片還是填充導(dǎo)電銅縫隙的形狀。都應(yīng)該把小銅片制成圓弧形，而且還應(yīng)該用金相砂布打磨被錘過的銅片表面，以保證銅片表面光滑以避免劃傷工件已加工過的表面。
B 結(jié)論
在采用電火花線切割機(jī)加工高硬度、高精度和高復(fù)雜度的小型工件時(shí)，按照上述方法和步驟進(jìn)行線切割加工中工件余留部位的精密切割，是一種行之有效的方法，它所提出的步驟和技巧，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便、實(shí)用可行，從而為改善和提高精密線切割加工的質(zhì)量和效率探索出新的途徑。
四、加工工藝的分析
電火花線切割加工是實(shí)現(xiàn)工件尺寸加工的一種技術(shù)。在一定設(shè)備條件下，合理的制定加工工藝路線是保證工件加工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。電火花線切割加工模具或零件的過程，一般可分以下幾個(gè)步驟。對(duì)圖樣進(jìn)行分析和審核分析圖樣對(duì)保證工件加工質(zhì)量和工件的綜合技術(shù)指標(biāo)是有決定意義的第一步。
4.1 對(duì)圖樣進(jìn)行分析和審核
分析圖樣對(duì)保證工件加工質(zhì)量和工件的綜合技術(shù)指標(biāo)是有決定意義的第一步。以沖裁模為例，在消化圖樣時(shí)首先要挑出不能或不易用電火花線切割加工的工件圖樣，大致有如下幾種：
⑴表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后無法進(jìn)行手工研磨的工件；
⑵窄縫小于電極絲直徑加放電間隙的工件，或圖形內(nèi)拐角處不允許帶有電極死板井架放電間隙所形成的圓角的工件；
⑶非導(dǎo)電材料；
⑷厚度超過絲架跨距的零件；
⑸加工長(zhǎng)度超過x，y拖板的有效行程長(zhǎng)度，且精度要求較高的工件。
在符合線切割加工工藝的條件下，應(yīng)著重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合間隙和沖制件厚度等方面仔細(xì)考慮。
4.2 編程注意事項(xiàng)：
1）沖模間隙和過渡圓半徑的確定
⑴合理確定沖模間隙。沖模間隙的合理選用，是關(guān)系到模具的壽命及沖制件毛刺大小的關(guān)鍵因素之一。不同材料的沖模間隙一般選擇在如下范圍：
軟的沖裁材料，如紫銅、軟鋁、半硬鋁、膠木板、紅紙板、云母片等，凸凹模間隙可選為沖材厚度的10%—15%。硬質(zhì)沖裁材料，如鐵皮、鋼片、硅鋼片等，凸凹模間隙可選為沖裁厚度的15%—20%。這是一些線切割加工沖裁模的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比國(guó)際上流行的大間隙沖模要小一些。因?yàn)榫€切割加工的工件表面有一層組織脆松的熔化層，加工電參數(shù)越大，工件表面粗糙度越差，熔化層越厚。隨著模具沖次的增加，這層脆松的表面會(huì)漸漸磨去，是模具間隙逐漸增大。合理確定過渡圓半徑。為了提高一般冷沖模具的使用壽命，在線線、線圓、遠(yuǎn)遠(yuǎn)相交處，特別是小角度的拐角上都應(yīng)加過渡圓。過渡圓的大小可根據(jù)沖裁材料厚度、模具形狀和要求壽命及沖制件的技術(shù)條件考慮，隨著沖制件的曾厚，過渡圓亦可相應(yīng)增大。一般可在0.1—0.5㎜范圍內(nèi)選用。對(duì)于沖件材料較薄、模具配合間隙較小、沖件又不允許加大的過渡圓，為了得到良好的凸凹模配合間隙，一般在圖形拐角處也要加一個(gè)過渡圓。因?yàn)殡姌O絲加工軌跡會(huì)在內(nèi)拐角處自然加工出半徑等于電極絲半徑加單面放電間隙的過渡圓。
2）計(jì)算和編寫加工程序
編程時(shí)，要根據(jù)配料的情況，選擇一個(gè)合理的裝夾位置，同時(shí)確定一個(gè)合理的起割點(diǎn)和切割路線。起割點(diǎn)應(yīng)取在圖形的拐角處，或在容易將凸尖修去的部位。切割路線主要以防止或減少模具變形為原則，一般應(yīng)考慮使靠近裝夾著一邊的圖形最后切割為易。
3）對(duì)尺寸精度要求高、凸凹模配合間隙小的模具，必須要用薄料試切，從事切件上可檢查其精度和配合間隙。如發(fā)現(xiàn)不符合要求，應(yīng)及時(shí)分析，找出問題，修改程序直至合格后才能正式加工模具。這一步驟是避免工件報(bào)廢的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
（轉(zhuǎn)載）
