工藝孔在模具線切割加工中的應(yīng)用

    模具線切割加工中的“工藝孔”是指為了保證最終的加工結(jié)果更好地滿足圖紙的要求而在線切割加工的特定工序階段(加工之前或加工之中)所作出的具有一定形狀和大小的孔�；�于線切割加工的特點(diǎn)及測量方便等方面的考慮，線切割加工中所采用的“工藝孔”通常可以采用圓形、正方形或其他多種形狀，而具體的制作方法可以采用鉆床鉆、線切割割、穿孔機(jī)床等等。 

    合理采用“工藝孔”不僅可以大大提高線切割加工的精度，也可以提高線切割的加工效率。筆者從多年的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，簡單介紹一下“工藝孔”在模具線切割加工時(shí)的應(yīng)用。

1 利用“工藝孔”保證位置精度

     線切割加工中，通常采用人工碰火花的方法來確定加工時(shí)電極絲的位置。該方法雖然簡便、易行，但電極絲逐步逼近工件基準(zhǔn)面時(shí)，開始產(chǎn)生脈沖放電的距離往往并非正常加工條件下電極絲與工件的放電距離。因此，對于位置精度要求較高的模具零件，很難用人工碰火花的方法來保證其精度。

    如圖1所示，要在某尺寸為120ⅹ70mm的工件上加工出一個(gè)直徑大小為φ20mm的圓孔。由于該圓孔的位置要求較高，為±0.01mm，很難用人工碰火花的的方法直接保證。

圖1

    此時(shí)，可以采用預(yù)先加工“工藝孔”的辦法來保證其精度。如圖2所示，先采用人工碰火花的操作步驟在圖紙所示的圓孔中心處切割一邊長為4ⅹ4mm的正方形孔作為工藝孔。之后，用量具測量一下方孔的中心位置是否與圓孔的中心位置一致，若有誤差，可以在切割圓孔時(shí)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證所切割的圓孔的中心位置符合圖紙的要求。這樣，就可以很好地保證該圓孔的中心位置的精度。

圖2

2 利用“工藝孔”保證大型（超行程）工件的切割精度

    用線切割機(jī)床加工尺寸大小超過機(jī)床工作行程的模具零件，往往采用分段加工的方法。而采用分段加工方法的關(guān)鍵在于幾次切割時(shí)的定位基準(zhǔn)必須一致。

    如圖3所示，要在1120ⅹ440mm的工件內(nèi)割出一個(gè)960ⅹ280mm的內(nèi)腔。由于內(nèi)腔的長度尺寸較長，采用DK7740機(jī)床需要三次加工才能完成。

圖3

    如圖4所示，加工前先用百分表校準(zhǔn)工件的側(cè)面，第一次切割（區(qū)域A）完成后加工出一適當(dāng)尺寸的工藝方孔作為第二次切割（區(qū)域B）時(shí)定位基準(zhǔn)之用；第二次加工完后同樣切割一尺寸適當(dāng)?shù)墓に嚪娇鬃鳛榈谌�次切割（區(qū)域C）時(shí)定位基準(zhǔn)之用。當(dāng)然，每次切割之前，均需要用百分表校準(zhǔn)工件的側(cè)面。

圖4

    若工件的側(cè)面不夠光滑而不能作為校準(zhǔn)的基準(zhǔn)，則加工前可先做一表面光滑、長度適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向板作為校準(zhǔn)基準(zhǔn)并用適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄒ话憧捎?02膠水粘結(jié)）固定在工件的適當(dāng)位置。 

3 利用“工藝孔”減小工件變形

    模具線切割加工中，經(jīng)常要切割經(jīng)過熱處理的金屬材料。熱處理能極大地提高金屬材料的機(jī)械性能，但同時(shí)也使材料的內(nèi)部產(chǎn)生大量的殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力隨著線切割加工的進(jìn)行，不斷地失去平衡，其結(jié)果使加工的工件產(chǎn)生變形，最終影響其精度。

    為防止變形，可以在切割的軌跡之外，先用鉆床（淬火前）或電火花穿孔機(jī)（淬火后）在工件的適當(dāng)位置作出一個(gè)適當(dāng)大小的孔作為線切割加工時(shí)的穿絲孔。

    如圖5所示，用“工藝孔”作為穿絲孔以后，在整個(gè)切割過程中工件毛坯的四周始終處于封閉狀態(tài)，可以大大減少在切割過程中出現(xiàn)的變形現(xiàn)象。

圖5

4 利用“工藝孔”更換電極絲

    當(dāng)切割的工件的軌跡較長或厚度特別高時(shí)，通�？梢栽谇懈畹揭欢ǖ奈恢脮r(shí)，割一個(gè)“工藝孔”，作為更換電極絲時(shí)的穿絲孔。如圖6所示的模具型腔厚度較高，達(dá)到320mm。在切割過程中由于排屑不好而容易發(fā)生“斷絲”現(xiàn)象，而一旦“斷絲”，就必須從頭開始切割，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且由于重復(fù)切割會(huì)導(dǎo)致加工的精度及表面質(zhì)量下降。合理的做法是電極絲使用一定的時(shí)間后進(jìn)行及時(shí)更換。因此，在切割軌跡的適當(dāng)位置（如圖6所示在四個(gè)角落）切割3個(gè)“工藝孔”，作為更換電極絲時(shí)的穿絲孔，可以大大減少由于斷絲而造成的一系列麻煩。

圖6

5 利用“工藝孔”在斜度線切割機(jī)床上同時(shí)加工出凹凸模

    采用斜度線切割機(jī)床加工各種沖壓落料模時(shí)，借助適當(dāng)?shù)?ldquo;工藝孔”可以同時(shí)加工出落料模的凹凸模。

    如圖7所示，線切割加工前，先在坯料適當(dāng)位置處做出具有適當(dāng)斜度的工藝孔作為穿絲孔。

圖7

    在凹凸模加工過程中，電極絲所傾斜的角度θ是根據(jù)凹凸模的間隙以及坯料的高度H而定的。它們之間應(yīng)滿足如下關(guān)系：

公式中 H-模具坯料的厚度

g-電極絲的切割寬度

c-凹凸模單側(cè)工作間隙

    根據(jù)以上分析及斜度線切割的最大工作錐度情況，工藝孔的傾斜角度應(yīng)該處于斜度線切割的最大工作錐度和電極絲所傾斜的角度θ之間。