浅析模具线切割加工品质的缺陷与改进对策

于忠峰 张 明

（中国人民解放军第4810工厂军械修理厂，辽宁 大连116041）

0 引言

由于线切割加工技术的加工效率比较高，因此应用越来越广泛，成为模具制造中必不可少的重要技术。随着科学技术的发展，特别是高端科技的发展，对线切割加工品质的要求也逐步提高。但是，在加工过程中总是会出现一些问题影响加工品质，本文主要针对这些问题寻求相应的改进措施。

1 模具线切割存在的品质缺陷

1.1 出现塌角现象

在线切割加工过程中，特别是在拐弯的地方，加工出来的模具的转角与理论值存在一定的偏差，这是因为在加工过程中一部分材料被电极丝切割掉而出现塌角现象，造成加工出来的产品不符合要求。因此，在线切割加工过程中，需要根据不同的要求来采用相应的解决办法。例如，在极易出现塌角的位置可将电极丝程序继续向外延伸一定的距离，大约在0.5 mm，从而很好地避免电极在该位置拐弯，消除塌角现象，最终保证加工的模具符合使用要求。另一种方法是对程序进行设置，在拐弯处设置电极丝程序向前运动一定的距离，然后再往回运动，这样就可让塌角出现在不需要的位置，保证了模具的质量。

1.2 表面出现不光滑，且有一定的划痕的现象

模具线切割加工的表面出现划痕或不光滑现象，这是由很多因素决定的，如加工条件、加工速度，加工人员的专业程度及责任心等都会对模具加工产生影响，导致模具表面粗糙和出现划痕。在切割过程中，一般切割速度越快，切割表面就越粗糙。大量的实践证明，运用矩形波脉冲电源进行线切割加工时，无论对于何种加工产品，只要利用调频功能对电流进行调节，保证机器处于最佳的运行状态，就能保证加工出来的模具具有一定的光滑程度，防止出现表面粗糙的现象。为了更好地保证模具加工的精度，可以采用多层切割的方法来进行，如采用分步加工的工艺，开始先进行粗加工，使用较强的加工方式，给模具保留较大的预留量，进行快速切割，粗加工完成后再利用较弱的加工方式减少预留量，保证精确加工。另外，在拐弯处的预留量要多一些，防止出现塌角现象。相对于一次切割，多次切割可以在保证粗糙度相同的情况下，相对加快切割速度，比较准确保证切割精度，防止模具表面出现划痕。

1.3 出现变形和开裂的现象

在线切割加工过程中，由于是通过放电热进行加工，模具表面会因放电而发生高温熔化，然后在急冷条件下产生变质层，变质层在骤冷作用下，收缩产生拉应力，导致模具表面出现很多细小的裂纹。为了更好地实现模具的精度，并避免因各种原因产生应力而导致模具变形或开裂，一般采用热处理的办法，在新的热平衡状态下进行切割加工，从而有效避免变形和开裂的现象。

1.4 出现歪斜的现象

对于一些外形比较复杂且精度要求高的模具，在加工过程中往往会因为精度要求比较高而出现歪斜的现象。因此，在对这类模具进行加工时，必须要考虑切割点和夹具的相应位置，从而更好地避免出现歪斜的现象，保证模具的完整性，防止出现模具的变形现象。

1.5 出现内凹和外凸的现象

在加工过程中，模具可能会出现内凹和外凸的现象，导致增加新的工作量，同时模具的质量也不能很好地保证，难以达到模具要求的精度，影响模具的正常使用，造成资源的浪费。

2 改进措施和方法

模具线切割加工过程中，会出现各种各样的问题，导致加工出来的产品存在质量偏差，影响模具的使用。需要采取一定的措施来有效防止模具出现加工缺陷，从而保证模具的高质量。

2.1 防止出现塌角的方法

塌角多出现在加工拐弯处，会显著影响模具的使用，为了避免加工过程中出现塌角现象，需要采取一系列的措施。大量的实验证明，在线切割过程中，为了防止外角出现塌角，一般可以在拐弯处要求电极丝的程序继续向前工作，向前延伸一定的距离，这样可以避免电极在外角处出现拐弯的现象，从而避免对模具外形的影响。另外，还可以进行粗加工，将塌角留在不需要的位置，从而避免模具出现塌角，保证其加工质量。

2.2 防止粗糙和不光滑的方法

实践证明，在切割过程中，如果切割速度较快，会造成切割表面的粗糙。为了避免这种现象的出现，在加工过程中只需通过调节变频来调节加工电流，保证加工电流不会过强，使其保持在一个最佳的状态，这样可以有效降低模具切割表面的粗糙程度。另外，为了有效保证模具加工的精度，一般可采用多次切割的办法，先进行粗加工，然后再进行精确加工。

2.3 防止出现变形和开裂的方法

在实际加工中发现，产生变形和开裂的原因主要有：（1）零件的结构，例如窄长形状的凹模和凸模易产生变形，其变形量的大小与形状复杂程度、长宽比、型腔／边框宽度比有关。形状越复杂，长宽比及型腔／边框宽度比越大，模具的变形量越大，其变形的规律是型腔中部瘪入，凸模通常是翘曲。而对于形状复杂清角的淬火型腔，在尖角处极易产生裂纹，甚至易出现炸裂现象，其出现的频率与材料的成分、热处理工艺等有关。对于圆筒形薄壁零件，若将其切割缺口，在即将切透时易产生炸裂现象。对于由零件外部切入的较深槽口，易产生变形，变形的规律为口部内收，变形量的大小与槽口的深度及材料性质有关。（2）热加工工艺，模具毛坯在锻造时始锻温度过高或过低，终锻温度偏低的零件，或终锻温度过高，晶粒长大，终锻后冷却速度过慢，有网状碳化物析出的模坯，这类模具易发生变形开裂。（3）机械加工工艺，面积较大的凹模，中间大面积切除而又未事先挖空，因切去框内的体积较大，框形尺寸将产生一定的变形；对于坯料中无外形起点穿丝孔，不得不从坯料外切入的模具，不论其凸模是否回火或形状如何，一般容易发生变形，尤其淬火件的变形更加严重，甚至在切割中产生裂纹；对于热处理后的磨削零件，无砂轮粒度、进刀量、冷却方式等工艺要求，磨削后表面有烧伤及微裂纹等缺陷的零件也易发生变形。（4）线切割工艺，线切割路径选择不当，易产生变形；工件的夹压方式不可靠、夹压点的选择不当，均易产生变形；电规准选择不当，易产生裂纹。为了防止和减少模具的变形和开裂，对需要线切割加工的模具，应从材料的选择、热加工、热处理及制成成品的各个环节进行改进，从而很好地避免模具的变形和开裂现象。主要措施有：1）严格检查原材料化学成分、金相组织和探伤，对于不合格的原材料，如粗晶粒钢材和有害杂质含量超标的钢材不宜选用；2）对于较大的型腔或窄长复杂的凸模，配制坯料时要改变传统的实心板料习惯，其中间部位应该镂空；3）改变一次切割到位的传统习惯，采取粗、精二次切割工艺，以便在精切割时及时修正粗切割后的变形量，通常精切割时的切割量应根据第一次粗切割后的变形量大小而定，一般取0.5 mm左右。

2.4 避免歪斜现象的方法

为了更好地避免歪斜现象，一般将模具与材料的加持部位紧密相连，保证加工的稳定性。同时，要检测工作件与工作台的平行度，确保其处于一个最佳的工作状态。另外，加工时一般先采用加工复杂孔型后加工简单孔型的方法，从而保证模具的完整性，防止模具出现歪斜现象。

2.5 防止内凹和外凸现象的方法

为了避免模具内凹和外凸的现象，在加工过程中出现内凹时减少电压同时减少加工的数量，而外凸时则加大电压量。另外，采取多次加工的方法，逐步减弱加工条件，有效防止内凹和外凸现象的产生。

3 结语

本文主要是对模具线切割加工品质的缺陷以及改进措施进行了详细的论述，找到了影响线切割加工技术的因素，并提出了提高线切割加工的品质的具体措施。这为线切割加工的不断改进和创新提供了参考，有利于充分发挥模具线切割加工方法的优势。

［1］周裕强.Cr WMn钢线切割开裂原因分析［J］.金属热处理，2006（9）

［2］胡国军.线切割加工工件表面质量的改善和提高［J］.机床与液压，2004（4）