數(shù)控電火花線切割在塑料模具加工中的應(yīng)用方法

1 引言 

    數(shù)控電火花線切割加工是一項(xiàng)涉及多門學(xué)科的綜合性技術(shù)，是模具制造中的主力裝備。成型塑料制品的模具簡(jiǎn)稱為塑料模具，塑料模具生產(chǎn)的塑料制品在機(jī)械、電子工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。在金屬加工中，數(shù)控電火花線切割始終是塑料模加工的利器。不論是動(dòng)模、定模、零配件，還是特殊加工場(chǎng)合，只要編制出正確的數(shù)控程式，電火花線切割定會(huì)在塑料模加工中發(fā)揮出越來越重要的作用。 

2 數(shù)控電火花線切割的特點(diǎn) 

    因?yàn)閿?shù)控電火花線切割是數(shù)字系統(tǒng)控制下直接利用電能加工工件的一種方法，因些與其他加工方式相比有自己獨(dú)立的特點(diǎn)： 

（1）直接利用線狀的電極絲作電極，不需要制作專用電極，可節(jié)約電極的設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用。 

（2）可以加工用傳統(tǒng)切削加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件。對(duì)不同的工件只需編制不同的控制程序，對(duì)不同形狀的工件都很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，很適合小批量形狀復(fù)雜零件、單件和試制品的加工，且加工周期短。 

（3）利用電蝕加工原理，電極絲與工件不直接接觸，兩者之間的作用很小，故而電極絲、夾具不需要太高的強(qiáng)度。 

（4）傳統(tǒng)的車、銑、鉆加工中，刀具硬度必須比工件大，而數(shù)控電火花線切割機(jī)床的電極絲材料不必比工件材料硬，可節(jié)省輔助時(shí)間和刀具費(fèi)用。 

（5）直接利用電、熱能進(jìn)行加工，可以方便地對(duì)影響加工精度的加工參數(shù)（脈沖寬度、間隔、伺服速度等）進(jìn)行調(diào)整，有利于加工精度的提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化控制。 

（6）工作液一般采用水基乳化液或純水，成本低，不會(huì)發(fā)生火災(zāi)。 

（7）利用四軸或五軸聯(lián)動(dòng)，可加工錐度、上下面異形體或回轉(zhuǎn)體等零件。 

（8）由于電極絲比較細(xì)，可以方便地加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜截面的型柱、型孔。由于切縫很窄，實(shí)際金屬去除量很少，材料的利用率很高。對(duì)加工、節(jié)約貴重金屬有重要意義。 

（9）采用移動(dòng)的長(zhǎng)電極絲進(jìn)行加工，使單位長(zhǎng)度電極絲的損耗較少，從而對(duì)加工精度的影響比較小，特別在慢走絲線切割加工中，電極絲一次性使用，電極絲損耗對(duì)加工精度的影響更小。 

　

    正是由于電火花線切割加工有許多突出的特點(diǎn)，因而在國(guó)內(nèi)外發(fā)展都很快，在塑料模具加工中已獲得了廣泛的應(yīng)用。 

3 數(shù)控電火花線切割在塑料模加工中的應(yīng)用場(chǎng)合 

3.1數(shù)控電火花線切割在動(dòng)模和定模加工中的應(yīng)用 

    在塑料模具中，動(dòng)模和定模是塑料模具的主要組成部分。動(dòng)模也稱型芯或凸模，是成型塑件內(nèi)表面的模具零件，多裝在注塑機(jī)的動(dòng)模板上。定模也稱型腔或凹模，是成型塑件外表面的模具零件，多裝在注塑機(jī)的定模板上。動(dòng)模和定模通常都要經(jīng)過淬火處理，硬度極高，一般加工方法難以加工，特別是小孔與異型孔。數(shù)控電火花線切割在動(dòng)模加工中的應(yīng)用常有鑲件孔、頂針孔、司筒孔、斜頂孔等的加工。在定模加工中的應(yīng)用常有鑲件孔、鑲針孔等的加工。見圖一：數(shù)控電火花線切割在動(dòng)模加工中的應(yīng)用；圖二：數(shù)控電火花線切割在定模加工中的應(yīng)用。 

3.2 數(shù)控電火花線切割在工具電極加工中的應(yīng)用 

    在塑料模具中，特別是動(dòng)模、定模有許多微小的地方刀具不宜加工，或者形狀較復(fù)雜的面，這時(shí)就需要制作工具電極，采用電火花成型加工。工具電極苦有細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜斜面的型柱、型孔，刀具不宜加工，就必須使用數(shù)控電火花線切割機(jī)床進(jìn)行切割成形。由于銑刀總存在著半徑R，在要求尖角的模具中，電極也常常要用數(shù)控電火花線切割進(jìn)行清角。清角加工充分利用了電極絲R小，可變錐度大的優(yōu)點(diǎn)。如圖三：數(shù)控電火花線切割在工具電極加工中的應(yīng)用。

    電極的切割過程中，切記要考慮電極成型時(shí)所用的火花位。一般勻有粗、精電極兩種，放電火花位分別約為單邊0.15MM、0.05MM；在大型工件加工中還需要用到粗中精三個(gè)電極，放電火花位分別約為單邊0.3MM、0.15MM、0.05MM。在加工孔時(shí)，補(bǔ)正值要減去單邊放電火花位，也即將孔割大雙邊兩個(gè)火花位。如加工一個(gè)10MM的孔，若火花位為單邊0.3MM，則加工后的孔的尺寸為10.6MM。在加工外形時(shí)，補(bǔ)正值也是要減去單邊放電火花位，也即將電極外形雙邊割小兩個(gè)放電火花位。如加工一個(gè)10MM＊10MM的正方柱，若火花位為0.3MM，則加工后的尺寸為9.4MM＊9.4MM。 

3.3 數(shù)控電火花線切割在零配件加工中的應(yīng)用 

    數(shù)控電火花線切割在零配件加工中的應(yīng)用常有：動(dòng)模定模鑲件、斜頂、滑塊、銷釘孔、以及一些耐磨板、壓板壓條等。如圖四：數(shù)控電火花線切割在零配件加工中的應(yīng)用。

    零配件加工時(shí)常常也考慮配合間隙，一般取值的規(guī)則是將鑲孔割大0.003～0.005MM，而鑲件照正常數(shù)據(jù)加工。或者在不知鑲孔大小的情況下將鑲件單邊放大0.003～0.008MM，以免鑲件過小不能使用。在斜度鑲件加工時(shí)，底部頂部一般都放長(zhǎng)1MM左右。因?yàn)樵谘b配時(shí)可以把鑲件裝得很緊，不留一點(diǎn)縫隙，多余的部分可以用銑刀或鈔輪加工去掉。

4.數(shù)控電火花線切割在塑料模加工中的幾種特殊應(yīng)用方法 

4.1數(shù)控電火花線切割在頂針孔加工中的應(yīng)用方法 

    頂針是塑料模中最簡(jiǎn)單的脫模零件，常設(shè)計(jì)在脫模阻力較大的部位。頂針孔就是供頂針通過到達(dá)產(chǎn)品內(nèi)表面，頂出產(chǎn)品的通道。如圖五：數(shù)控電火花線切割在頂針孔加工中的應(yīng)用。

    一般模具中頂針孔都較多，在線切割中穿絲頻繁，故適宜帶有自動(dòng)穿絲的慢走絲機(jī)床加工。在編程軟件上也適宜選用帶有多件編程的軟件進(jìn)行程序編制，如臺(tái)灣的統(tǒng)達(dá)軟件。該軟件能一次框選所有頂針孔，只需一次設(shè)置加工參數(shù)或條件，就能自動(dòng)生成所有頂針孔的加工程式。不像有些軟件，對(duì)頂針孔的加工需要一次又一次的選擇頂針孔或加工參數(shù)及條件。在頂針孔的加工時(shí)，第一個(gè)頂針孔的大小往往需要進(jìn)行試配。如果最后一次加工頂針仍然放不進(jìn)去則要進(jìn)行二次重割。重割時(shí)將程序的第一刀刪除，第二刀補(bǔ)正值不變，第三刀補(bǔ)正值略加。如果能進(jìn)去一小半，則第一刀、第二刀勻刪除，第三刀補(bǔ)正值略加。這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累的工作，往往要多次才能取得合適的配合補(bǔ)正值。

4.2數(shù)控電火花線切割在斜頂孔加工中的應(yīng)用方法 

    斜頂也是塑料模中常見的一零件，它常常是成對(duì)的在動(dòng)模左右兩邊出現(xiàn)。斜頂孔也就是斜頂頂出的通道。斜頂孔一般都有斜度，而且它的斜度是兩邊同向而斜，兩邊為直身，不同于一般的斜度工件加工。在編程時(shí)切記要小心，分清楚它的斜向，注意檢查程式中的偏斜代碼與偏斜值正負(fù)。如圖六：數(shù)控電火花線切割在斜頂孔加工中的應(yīng)用方法。

斜頂孔的程式例如下： 

G54 

G21 

G90 

G92 X0. Y0. 

T84 

C101 H001 

M98 P0001 

T85 

C102 H002 

M98 P0002 

C103 H003 

M98 P0001 

M02 

N0001 

G91 

G42G52A0. G01 X-1.0167 Y12.5 

G52 A5.X26.0167 

G50 Y-25. A0. 

G51 X-50. A5. 

G50 Y25. A0. 

G52 X23.9833 A5. 

G40 G50 X1.0167 Y-12.5 A0. 

G90 

M99 

N0002 

G91 

G41 G01 G51A0 X-1.0167 Y12.5 

X-23.9833 A5. 

G50 Y-25. A0. 

G52 X50. A5. 

G50 Y25. A0. 

G51 X-26.0167 A5. 

G40 G50 X1.0167 Y-12.5 A0. 

G90 

M99 

    在上面的程式中注意G51和G52的區(qū)別，以及兩個(gè)子程序中來回正走與反走G51和G52的不同。

4.3數(shù)控電火花線切割在上下異形件加工中的應(yīng)用方法 

    下異形是指工件的上端與下端形狀不一樣，如上端為一個(gè)圓，下端為一正方形。如圖七：數(shù)控電火花線切割在上下異形加工中的應(yīng)用方法。

上下異形的程式例如下： 

G54 

G21 

G90 

G92 X0. Y-31.25 U0. V0. 

T84 

C101 H001 

G142 

G01 Y-25. : G01 Y-18.75 

X25. : G03 X13.2582 Y-13.2583 J18.75 

Y25. : X13.2583 Y13.2583 I-13.2582 J13.2583 

X-25. : X-13.2582 I-13.2583 J-13.2583 

Y-25. : Y-13.2583 I13.2582 J-13.2583 

X0. : X0. Y-18.75 I13.2582 J13.2583 

Y-31.25 : G01 Y-31.25 

G140 

M02 

    在上面的程式中，以兩點(diǎn)隔開，前面的程式是下面的形狀為正方形，后面的程式是上面的形狀為圓形。它為一個(gè)復(fù)合程式，是將上下兩個(gè)程式并在一起走，下面數(shù)據(jù)走X、Y軸，上面的數(shù)據(jù)走U、V軸。 

4.4 數(shù)控電火花線切割在斜導(dǎo)柱孔加工中的應(yīng)用方法 

    斜導(dǎo)柱是抽芯滑塊中的一個(gè)零件，斜導(dǎo)柱孔也就是導(dǎo)柱斜向通過的通道。由于是圓孔，又有單向斜度，常是線切割加工中的難題。如圖八：數(shù)控電火花線切割在斜導(dǎo)柱孔加工中的應(yīng)用方法。

    斜導(dǎo)柱孔簡(jiǎn)單加工方法是用輔助夾具進(jìn)行輔正加工，采用一條邊線碰數(shù)或畫線取數(shù)加工，故該方法加工精度低不準(zhǔn)確，采用軟件分析處理才是較合理的加工方案。在編程取數(shù)時(shí)切記要小心，在它的程式面上是一個(gè)橢圓，而不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓。它的程式上實(shí)際上就是兩個(gè)橢圓的上下異形程式。

斜導(dǎo)柱孔的程式例如下： 

G54 

G21 

G90 

G92 X0. Y0. U0. V0. 

T84 

C101 H001 

G142 

G01 X-5.3557 : G01 X4.2409 

。。。。。。。。。 

。。。。。。。。。 

。。。。。。。。。 

X-5.1994 Y1.1993 I4.6364 J-.7839 : X4.3972 Y1.1993 I4.6364 J-.7839 

X-5.335 Y-.4391 I4.632 J.658 : X4.2616 Y-.4391 I4.6321 J.658 

X-5.3506 Y-.2198 I4.6525 J.4394 : X4.2461 Y-.2198 I4.6525 J.4394 

X-5.3557 Y0. I4.6627 J.2198 : X4.2409 Y0. I4.6627 J.2198 

G01 X0. : G01 X0. 

G140 

M02 

    在上面程式中的省略號(hào)代表省略去了中間的程式。因?yàn)闄E圓是splines，而線切割機(jī)的控制器只能執(zhí)行線和圓弧指令，故splines打斷為圓弧，才造成上面的程式有好幾十甚至上百條。 

    在實(shí)際加工中如果斜度較大，還必須考慮補(bǔ)償值offset的更改。因?yàn)槌绦蛏系难a(bǔ)償值是在XY平面內(nèi)求出的，與斜度加工時(shí)的實(shí)際補(bǔ)償值存在誤差，因此還需要考慮這部分多出的補(bǔ)償值，對(duì)實(shí)際補(bǔ)償值進(jìn)行修正。 

    在實(shí)際加工中，因機(jī)器控制器不同，上述各種程式還必須經(jīng)過手工略作修改，才能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。 

5 總結(jié) 

    因此，數(shù)控電火花線切割始終是塑料模加工的利器，廣泛應(yīng)用于動(dòng)模、定模、電極以及零配件。在特殊加工場(chǎng)合，只要能編制出正確的數(shù)控程式，電火花線切割定會(huì)在塑料模加工中發(fā)揮出越來越重要的作用。