电火花线切割在模具型腔电极加工中的应用Word下载.docx
- 文档编号:16679727
- 上传时间:2022-11-25
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:107.54KB
电火花线切割在模具型腔电极加工中的应用Word下载.docx
《电火花线切割在模具型腔电极加工中的应用Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电火花线切割在模具型腔电极加工中的应用Word下载.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
C以上,高温使工件金属熔化,甚至有少量气化,高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化,这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀,并具有爆炸的特性。
这种热膨胀和局部微爆炸,将熔化和气化了的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。
通常认为电极丝与工件之间的放电间隙在0.O1mm左右,若电脉冲的电压高,放电间隙会大一些。
为了电火花加工的顺利进行,必须创造条件保证每来一个电脉冲时在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电。
首先必须使两个电脉冲之间有足够的间隔时间,使放电间隙中的介质消电离,即使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复本次放电通道处间隙中介质的绝缘强度,以免总在同一处发生放电而导致电弧放电。
一般脉冲间隔应为脉冲宽度的4倍以上。
为了保证火花放电时电极丝不被烧断,必须向放电间隙注人大量工作液,以便电极丝得到充分冷却。
同时电极丝必须作高速轴向运动,以避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断,电极丝速度约在7~10m/s左右。
高速运动的电极丝,还有利于不断往放电间隙中带入新的工作液,同时也有利于把电蚀产物从间隙中带出去。
电火花线切割加工时,为了获得比较好的表面粗糙度和高的尺寸精度,并保证电极丝不被烧断,应选择好相应的脉冲参数,并使工件和钼丝之间的放电必须是火花放电,而不是电弧放电。
(2)电火花线切割加工的走丝运动
为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断,影响加工质量和生产效率。
在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。
钼丝整齐地缠绕在储丝筒上,并形成一个闭合状态,走丝电机带动储丝筒转动时,通过导丝轮使钼丝作轴线运动。
(3)X、Y坐标工作台运动
工件安装在上下两层的X、Y坐标工作台上,分别由步进电动机驱动作数控运动。
工件相对于电极丝的运动轨迹,是由线切割编程所决定的。
3数控电火花线切割的特点
数控电火花线切割是数字系统控制下直接利用电能加工工件的一种方法,因一些与其他加工方相比有自己独立的特点:
(1)直接利用线状的电极丝作电极,不需要制作专用电极,可节约电极的设计、制造费用。
(2)可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。
对不同的工件只需编制不同的控制程序,对不同形状
工件都很容易实现自动加工,很适合小批量形状复杂零件、单件和试制品的加工,且加工周期短。
(3)利用电蚀加工原理,电极丝与工件不直接接触,两者之间的作用很小,故而电极丝、夹具不需要太高
强度。
(4)传统的车、铣、钻加工中,刀具硬度必须比工件大,而数控电火花线切割机床
电极丝材料不必比工件材料硬,可节省辅助时间和刀具费用。
(5)直接利用电、热能进行加工,可以方便地对影响加工精度的加工参数(脉冲宽度、间隔、伺服速度等)进行调整,有利于加工精度
提高,便于实现加工过程的自动化控制。
(6)工作液一般采用水基乳化液或纯水,成本低,不会发生火灾。
(7)利用四轴或五轴联动,可加工锥度、上下面异形体或回转体等零件。
(8)由于电极丝比较细,可以方便地加工微细异形孔、窄缝和复杂截面的型柱、型孔。
由于切缝很窄,实际金属去除量很少,材料的利用率很高。
对加工、节约贵重金属有重要意义。
(9)采用移动的长电极丝进行加工,使单位长度电极丝的损耗较少,从而对加工精度的影响比较小,特别在慢走丝线切割加工中,电极丝一次性使用,电极丝损耗对加工精度的影响更小。
正是由于电火花线切割加工有许多突出确良特点,因面在国内外发展都很快,在塑料模具加工中已获得了广泛的应用。
电火花线切割要求有严格的工作环境
(1)满足线切割机床所要求的空间尺寸;
(2)选择能承受机床重量的场所;
(3)选择没有振动和冲击传入的场所。
线切割放电机床是高精度加工设备,如果所放置的地方有振动和冲击,将会对机台造成严重的损伤,从而严重影响其加工精度,缩短其使用寿命,甚至导致机器报废。
(4)选择没有粉尘的场所,避免流众多的通道旁边;
线切割放电机器之本身特性,其空气中有灰尘存在,将会使机器的丝杆受到严重磨损,从而影响使用寿命;
线切割放电机器属于计算机控制,计算机所使用的磁盘对空气中灰尘的要求相当严格的,当磁盘内有灰尘进入时,磁盘就会被损坏,同时也损坏硬盘;
线切割放电机本身发出大量热,所以电器柜内需要经常换气,若空气中灰尘太多,则会在换气过程中附积到各个电器组件上,造成电器组件散热不良,从而导致电路板被烧坏掉。
因此,机台防尘网要经常清洁。
(5)选择温度变化小的场所,避免阳光通过窗户和顶窗玻璃直射及靠近热流的地方
高精密零件加工之产品需要在恒定的温度下进行,一般为室温20C;
由于线切割放电机器本身工作时产生相当大的热量,如果温度变化太大则会对机器使用寿命造成严重影响。
(6)选择屏蔽屋:
因线切割放电加工过程属于电弧放电过程,在电弧放电过程中会产生强烈的电磁波,从而对人体健康造成伤害,同时会影响到周围的环境.
(7)选择通风条件好,宽敞的厂房,以便操作者和机床能在最好的环境下工作。
4电火花线切割在型腔电极加工中的应用场合
4.1电火花线切割加工特点
电火花线切割加工是指在工具电极(电极丝)和工件间施加脉冲电压,使电压击穿间隙产生火花放电的一种加工方法。
现电火花线切割加工机床以其特有的生命力迅速在全世界得到广泛应用和普及,成为全世界拥有量最多的电加工机床。
同时也是模具制造与加工行业必不可少的加工机床。
电火花线切割具有电火花加工的共性,金属材料的硬度和韧性并不影响加工速度,常用来加工淬火钢和硬质合金等。
当前绝大多数的线切割机床,都采用数字程序控制,其工艺特点如下:
1)不像电火花成形加工那样制造特定形状的工具电极,而是采用直径不等的细金属丝(铜丝或钼丝等)作工具电极,因此切割用的刀具简单,大大降低生产准备工时。
2)利用计算机辅助制图自动编程软件,可方便地加工复杂形状的直纹表面。
3)电极丝直径较细(Φ0.025~Φ0.3mm)切缝很窄,这样不仅有利于材料的利用,而且适合加工细小零件。
4)电极丝在加工中是移动的,不断更新(低速走丝)或往复使用(高速走丝),可以完全或短时间不考虑电极丝损耗对加工精度的影响。
5)依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算,可方便地调整凹凸模具的配合间隙,依靠锥度切割功能,可实现凹凸模一次加工成形。
6)对于粗、半精、精加工,只需调整电参数即可,操作方便、自动化程度高。
7)加工对象主要是平面形状,台阶盲孔型零件还无法进行加工。
但是当机床上加上能使电极丝作相应倾斜运动的功能后,可实现锥面加工。
8)当零件无法从周边切入时,工件上需钻穿丝孔完成加工。
4.2以加工电极制造为例说明快走丝电火花线切割机床应用
4.2.1加工前的准备工作
此机床可输出3B、4b及ISO格式的线切割加工程序。
其自动化编程的过程一般有以下几步:
①利用ETHL微机线切割的CAD功能绘制加工图形。
②生成加工轨迹及加工仿真。
③生成线切割加工程序。
④将线切割加工程序传输给线切割加工机床。
其操作简单,功能齐全,现场数据停电记忆,上电恢复,应用广泛,根据对校标图纸的分析,故选择一般快走丝机床即可。
4.2.2技术要求
①工件坯料(尺寸为50mm×
50mm×
6mm)一块,材料紫铜。
②型腔尺寸按凸模尺寸配双面间隙0.02。
③表面光洁度Ra3.2。
4.2.3工艺参数的确定
该工件线切割加工的电极丝选φ0.12mm的钼丝,单面放电间隙为0.01mm。
脉宽为12Js,脉间为5倍脉宽,功放电流为3组,加工电流为1.2A。
4.2.4工件的装夹、定位与校正
工件装夹的形式对加工精度有着直接的影响。
电火花线切割加工机床的夹具比较简单,一般在通用夹具上采用压板螺钉固定工件(机床出厂时通常提供一对夹持板形工件的夹具)。
为了适应各种形状工件加工的需要,通常还可使用磁性夹具等。
工件装夹的一般要求:
①工件的基准面应清洁且无毛刺。
②夹具应具备必要的精度,使其稳固地固定在工作台上,拧紧螺丝时用力必须均匀。
③工件装夹的位置应有利于工件找正。
④对工件的夹紧力必须均匀,不得使工件变形或翘起。
⑤大批零件加工时,最好采用专用夹具,以提高生产效率。
⑥细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。
本工件选择两端支撑夹具,调整垂直度并找正,使其稳固地固定在工作台上,拧紧螺丝时用力必须均匀,留有足够的加工余量,工作台移动时工件不得与丝架相碰。
4.2.5绘图编程及操作加工
编程方法一般有手工编程和自动编程。
当所切割的工件形状十分复杂、手工编程的工作量很大且出错率高时,必须应用计算机编程,即自动编程(计算机绘图自动生成程序)。
本工件选择绘图自动生成程序。
首先绘制工件图形
1作圆
①选择‘基本曲线—圆’,用“圆心+半径”方式作圆。
②系统提示:
圆心=,输入坐标(0,0)以确定圆心位置,再输入半径值“13”,做出一圆。
同样,再输入半经值“16”、“18”,再做出两个圆,满屏确认。
③选择点点,输入坐标(0,18),然后选择点旋转,旋转点为(0,18),绕点为(0,0),角度45°
,旋转次数为5。
2作直线
①选择‘基本曲线—直线’,选用“两点直线”方式,系统提示输入“直线端点=(0,18),(0,-18)等,或用鼠标直接点到端点处”,满屏确认。
②将直线平移,系统提示平移直线,将所平移直线的直线选中,系统提示平移直线的距离=,输入1.5确认,系统提示方向〈Y/N〉,根据需要选择确认。
3最后编辑
①将有用线段打上交点,没用的线段打断。
②将图形上方画上挂环,下方画上倒三角,最终结果如图2所示。
说明:
进刀点位置与进刀线长度可根据需要随意选取,应合理。
③无误后数据存盘。
4.2.6轨迹生成及模拟切割
①轨迹生成从数控程序进入,按系统提示进入加工路线,确认后将光标移至起始点,按系统提示选择合适的方向,完成后输入尖点圆弧半径=0,选择3B程序,根据钼丝半径选择间隙为-0.07(钼丝半径+0.01);
程序存盘。
②进入模拟切割,F1键开始,F2逆向,F3修改参数,F4终点;
走刀路线如图3所示。
并判断其合理性。
③生成线切割加工程序
4.2.7机床加工
①机床:
运丝开关一水泵开关一高频开关。
②控制器:
文件调入(选盘符,选文件,退出)。
③开软开关(选切割,起始段,终止段)。
④联机软开关一变频软开关一高频软开关。
⑤实际加工。
首先选中F10自动加工,F12进给,F3选择检查是否合适的参数,连接机床并启动机床,F1开始,最后打开高频F11;
直至加工完毕。
4.3型腔模具的精度与电极的关系
由于徽标模具型腔比较复杂,故选择电火花线切割机床加工徽标电极,是合理的选择。
目前精密型腔模具的精度表现在尺寸精度、仿形精度、表面质量等三个方面。
加工精密型腔模具应正确分析其各部位尺寸要求,灵活控制不同地方的尺寸精度。
应特别重视那些尺寸要求高的部位,精密型腔模具中的重要尺寸公差可达±
2~3微米,可见其尺寸要求的严格性。
模具的精度在很大程度上取决于电极制造的精度。
一副复杂模具已不可能完全靠普通加工方法制造出来,而必须采用电火花成形加工工艺,其中模具电极至关重要。
第二为改进模具表面的质量,还可利用电火花脉冲放电产生高温的工作原理,用硬质合金如YG8等做电极材料,将硬质合金材料熔渗到模具及易损件的工作面上,形成一层高硬度、高强度、高耐磨、高耐温、又不剥离的硬质白色合金强化层,改变表面的物理、化学性能,是对模具进行表面处理非常有效的方法。
第三仿形精度要求亦高,型腔应清角,棱角清楚。
表面粗糙度值均匀,并达到预定表面精糙度值,一般要求Ra值很小,甚至要求镜面加工。
5电火花线切割在型腔电极加工中的几种特殊应用方法
5.1数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用方法
顶针是型腔电极中最简单的脱模零件,常设计在脱模阻力较大的部位。
顶针孔就是供顶针通过到达产品内表面,顶出产品的通道。
(如图5-1所示):
数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用。
图5-1数控电火花线切割
顶针孔加工中
应用
一般模具中顶针孔都较多,在线切割中穿丝频繁,故适宜带有自动穿丝的慢走丝机床加工。
在编程软件上也适宜选用带有多件编程的软件进行程序编制,如台湾的统达软件。
该软件能一次框选所有顶针孔,只需一次设置加工参数或条件,就能自动生成所有顶针孔的加工程式。
不像有些软件,对顶针孔
加工需要一次又一次的选择顶针孔或加工参数及条件。
在顶针孔的加工时,第一个顶针孔的大小往往需要进行试配。
如果最后一次加工顶针仍然放不进去则要进行二次重割。
重割时将程序的第一刀删除,第二刀补正值不变,第三刀补正值略加。
如果能进去一小半,则第一刀、第二刀匀删除,第三刀补正值略加。
这是一个经验积累的工作,往往要多次才能取得合适的配合补正值。
5.2数电火花控线切割在斜顶孔加工中的应用方法
斜顶也是型腔电极中常见的一零件,它常常是成对的在动模左右两边出现。
斜顶孔也就是斜顶顶出的通道。
斜顶孔一般都有斜度,而且它的斜度是两边同向而斜,两边为直身,不同于一般
斜度工件加工。
在编程时切记要小心,分清楚它的斜向,注意检查程式中的偏斜代码与偏斜值正负。
(如图5-2所示):
数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法。
图5-2数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法
1G54
2G21
3G90
4G92X0.Y0.
5T84
6C101H001
7M98P0001
8T85
9C102H002
10M98P0002
11C103H003
12M98P0001
13M02
14N0001
15G91
16G42G52A0.G01X-1.0167Y12.5
17G52A5.X26.0167
18G50Y-25.A0.
19G51X-50.A5.
20G50Y25.A0.
21G52X23.9833A5.
22G40G50X1.0167Y-12.5A0.
23G90
24M99
25N0002
26G91
27G41G01G51A0X-1.0167Y12.5
28X-23.9833A5.
29G50Y-25.A0.
30G52X50.A5.
31G50Y25.A0.
32G51X-26.0167A5.
33G40G50X1.0167Y-12.5A0.
34G90
35M99
5.3数控电火花线切割在上下异形件加工中的应用方法
图5-3:
数控电火花线切割在上下异形加工中的应用方法
上下异形是指工件的上端与下端形状不一样,如上端为一个圆,下端为一正方形。
(如图5-3所示):
数控电火花线切割在上下异形加工中的应用方法。
上下异形的程式例如下:
G54
G21
G90
G92X0.Y-31.25U0.V0.
T84
C101H001
G142
G01Y-25.:
G01Y-18.75
X25.:
G03X13.2582Y-13.2583J18.75
Y25.:
X13.2583Y13.2583I-13.2582J13.2583
X-25.:
X-13.2582I-13.2583J-13.2583
Y-25.:
Y-13.2583I13.2582J-13.2583
X0.:
X0.Y-18.75I13.2582J13.2583
Y-31.25:
G01Y-31.25
G140
M02
在上面的程式中,以两点隔开,前面的程式是下面的形状为正方形,后面的程式是上面的形状为圆形。
它为一个复合程式,是将上下两个程式并在一起走,下面数据走X、Y轴,上面的数据走U、V轴。
5.4数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法
斜导柱是抽芯滑块中的一个零件,斜导柱孔也就是导柱斜向通向的通道。
因此是圆孔,又有单向斜度,常是线切割加工中的难题。
(如图5-4所示):
数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法。
图5-4数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法
斜导柱孔简单加工方法是用辅助夹具进行辅正加工,采用一条边线碰数或画线取数加工,故该方法加工精度低不准确,采用软件分析处理才是较合理的加工方案。
在编程取数时切记要小心,在它的程式面上是一个椭圆,而不是一个标准圆。
它的程式上实际上就是两个椭圆的上下异形程式。
6线切割加工工艺分析
6.1凸模加工工艺
凸模在模具中起着很重要的作用,它的设计形状、尺寸精度及材料硬度都直接影响模具的冲裁质量、使用寿命及冲压件的精度。
在实际生产加工中,由于工件毛坯内部的残留应力变形及放电产生的热应力变形,故应首先加工好穿丝孔进行封闭式切割,尽可能避免开放式切割而发生变形。
如果受限于工件毛坯尺寸而不能进行封闭形式切割,对于方形毛坯件,在编程时应注意选择好切割路线(或切割方向)。
切割路线应有利于保证工件在加工过程中始终与夹具(装夹支撑架)保持在同一坐标系,避开应力变形的影响。
夹具固定在左端,从葫芦形凸模左侧,按逆时针方向进行切割,整个毛坯依据切割路线而被分为左右两部分。
由于连接毛坯左右两侧的材料越割越小,毛坯右侧与夹具逐渐脱离,无法抵抗内部残留应力而发生变形,工件也随之变形。
若按顺时针方向切割,工件留在毛坯的左侧,靠近夹持部位,大部分切割过程都使工件与夹具保持在同一坐标系中,刚性较好,避免了应力变形。
一般情况下,合理的切割路线应将工件与夹持部位分离的切割段安排在总的切割程序末端,即将暂停点(支撑部分)留在靠近毛坯夹持端的部位。
下面分析一下硬质合金齿形凸模的切割工艺处理。
一般情况下,凸模外形规则时,线切割加工常将预留连接部分(暂停点,即为使工件在第1次的粗割后不与毛坯完全分离而预留下的一小段切割轨迹线)留在平面位置上,大部分精割完毕后,对预留连接部分只做一次切割,以后再由钳工修磨平整,这样可减少凸模在中走丝线切割上的加工费用。
硬质合金凸模由于材料硬度高及形状狭长等特点,导致加工速度慢且容易变形,特别在其形状不规则的情况下,预留连接部分的修磨给钳工带来很大的难度。
因此在中走丝线切割加工阶段可对工艺进行适当的调整,使外形尺寸精度达到要求,免除钳工装配前对暂停点的修磨工序。
由于硬质合金硬度高,切割厚度大,导致加工速度慢,扭转变形严重,大部分外形加工及预留连接部分(暂停点)的加工均采取4次切割方式且两部分的切割参数和偏移量(Offset)均一致。
第1次切割电极丝(钼丝)偏移量加大至0.15—0.18mm,以使工件充分释放内应力及完全扭转变形,在后面3次能够有足够余量进行精割加工,这样可使工件最后尺寸得到保证。
具体的工艺分析如下:
(1)预先在毛坯的适当位置用穿孔机或电火花成形机加工好Φ1.0—Φ1.5mm穿丝孔,穿丝孔中心与凸模轮廓线间的引入切割线段长度选取5—10mm。
(2)凸模的轮廓线与毛坯边缘的宽度应至少保证在毛坯厚度的1/5。
(3)为后续切割预留的连接部分(暂停点)应选择在靠近工件毛坯重心部位,宽度选取3—4mm(取决于工件大小,)。
(4)为补偿扭转变形,将大部分的残留变形量留在第1次粗割阶段,增大偏移量至0.15—0.18mm。
后续的3次采用精割方式,由于切割余量小,变形量也变小了。
(5)大部分外形4次切割加工完成后,将工件用压缩空气吹干,再用酒精溶液将毛坯端面洗净,凉干,然后用粘结剂或液态快干胶(通常采用502快干胶水)将经磨床磨平的厚度约0.3mm的金属薄片粘牢在毛坯上,再按原先4次的偏移量切割工件的预留连接部分(注意:
切勿把胶水滴到工件的预留连接部分上,以免造成不导电而不能加工)。
6.2凹模板加工中的变形分析
在线切割加工前,模板已进行了冷加工、热加工,内部已产生了较大的残留应力,而残留应力是一个相对平衡的应力系统,在线切割去除大量废料时,应力随着平衡遭到破坏而释放出来。
因此,模板在线切割加工时,随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的影响,将产生不定向、无规则的变形,使后面的切割吃刀量厚薄不均,影响了加工质量和加工精度。
针对此种情况
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电火花 切割 模具 电极 加工 中的 应用