线切割加工冲裁凹模的精度保证

钱一宏

（杭州第一技师学院，杭州 310023）

线切割加工冲裁凹模的精度保证

钱一宏

（杭州第一技师学院，杭州 310023）

冲裁凹模的精度要求很高，直接影响冲裁件的质量。本文从尺寸精度、位置精度和表面粗糙度三个方面来介绍线切割加工冲裁凹模的精度保证方法。

线切割 电参数 进给速度 穿丝孔 钼丝

1　引言

电火花线切割加工（Wire Cut EDM，简称WEDM）是在电火花加工基础上，于20世纪50年代末最早在前苏联发展起来的一种工艺形式，是用线状电极（钼丝或者铜丝）靠火花放电对工件进行切割，适用于各种形状的冲模加工。线切割加工的模具凸模和凹模配合间隙、加工精度通常能达到0.01～0.02mm（快走丝线切割机床）的要求。但是，在加工冲裁凹模刃口时，由于受到电参数和穿丝孔位置偏差等影响，模具精度往往不易达不到加工要求。在特定的设备条件下，通过制定合理的工艺方案和电加工参数能够极大保证冲裁凹模刃口的精度。

2　尺寸精度的保证

2.1“做一修二”多次切割工艺

由于钼丝在放电加工过程中会产生损耗，使得电极丝直径减小。如果采用一次切割的方法，会造成冲裁凹模刃口尺寸精度偏差。通过“做一修二”多次切割工艺，能显著提高加工精度和表面质量。以0.18mm钼丝为例，第一次切割选用高的峰值电流以获得稳定高速的加工效果。编程加工尺寸a×b，补偿量f=1/2d+△+δ=0.09+0.035+0.01 =0.135mm。这里，d为钼丝直径，△下次切割留的加工余量，δ为放电间隙。加工完成后，测量得到尺寸a1×b1，电极丝单边损耗s=（a+b-a1-b1）/4。第二次切割选用小的脉冲宽度、适当脉冲间隙、低峰值电压和峰值电流，以达到精修的目的。加工尺寸不变，△取0.005mm，设置补偿量f=1/2d+△+δ+s=0.105+s，同时减小走丝速度，以达到修光的目的。第三次切割设置补偿量f=0.1+m，走丝方式采用超短程往复走丝，每次往复切割长度控制在1/3电极丝半径范围内。上述“做一修二”多次切割工艺在笔者教学和生产实践中取得了很好的工艺效果，保证了冲裁凹模刃口的尺寸精度。

2.2优化切割路线

由于冲裁凹模夹持位置的原因，不合理的切割路线会造成模具的变形和裂纹，从而影响加工精度。应该尽可能把切入点和切出点选择在工件与其夹持的部位。同时，应尽量避免从工件外端切入。编程时，选择设定穿丝孔的中心为穿丝点，切割路线距离工件边缘距离应大于5mm，以保证工件的结构强度和尺寸精度。

3　位置精度的保证

3.1穿丝孔偏差的修正

冲裁凹模的切割采用预加工穿丝孔的方法。穿丝完成后，通过机床钼丝自动对中移动到穿丝孔的中心，此位置作为线切割加工的起点。如图1所示，设计O点为穿丝点。由于在穿丝孔加工过程中存在偏差，加工时实际切割起点变为P点，使得凹模型孔整体发生偏移，影响冲裁凹模的位置精度。

图1　穿丝孔的偏移

穿丝孔偏差的修正能够保证冲裁凹模位置精度。首先，在预加工穿丝孔时，应尽量把穿丝孔的偏差控制在最小范围。所以，选用加工工中心进行穿丝孔的钻、铰加工，在工艺上应该安排落料型腔、导柱孔和穿丝孔在一次装夹中完成。然后，通过测量、计算的方法得到穿丝孔中心的实际偏移量来修正切割的起始点。如图2所示，穿丝孔直径6mm，P点为实际穿丝孔中心点。在穿丝孔中塞入φ6mm标准芯棒，测量得到尺寸X1，X2，Y1，Y2（见图3）。设O点为坐标原点，则实际穿丝孔中心点P坐标为（（X1-X2）/2，（Y1-Y2）/2）。在生成线切割加工轨迹时，设置穿丝点位置（即切割起始点）为（（X1-X2）/2，（Y1-Y2）/2）。通过对穿丝孔位置偏移进行修正，以保证冲裁凹模位置精度的准确（见图4）。

图2　实际穿丝孔位置

图3　偏移尺寸测量

图4　修正后的切割轨迹

3.2矩形试切法

在上述穿丝孔偏差的修正方法中，X、Y值的测量存在一定难度，同时也容易造成测量误差。为了尽可能消除测量误差对穿丝孔位置精度修正的影响，可以采用矩形试切法得到实际穿丝孔中心的偏移量，即在开始轮廓切割前，先试切一个小的矩形（见图5），然后通过测量矩形边到冲裁凹模端面距离得到X1、X2、Y1、Y2（见图6），从而计算出实际穿丝孔中心点的坐标。

图5　矩形试切法

图6　测量矩形边到端面尺寸

4　表面粗糙度的保证

4.1电参数的合理选用

快走丝切割冲裁凹模时，在切出表面的进出口两端附近往往有黑白相间交错的条纹。通过选用合理的电参数可以有效消除黑白条纹，使冲裁凹模表面粗糙度达到精度要求。为了获得好的表面粗糙度，一般选用小的脉冲宽度（2～6μs）。在分组脉冲和精修时，脉冲宽度可以小于0.5μs。脉冲间隔一般为脉冲宽度的4～8倍；在切入或者工件厚度较大时，可以取较大的值。相同工艺条件下，高频分组脉冲和小的峰值电流（小于40A，平均电流小于5A）能获得较好的表面粗糙度。

4.2合理调整变频进给的方法

合理调整变频进给，使预置进给速度紧密跟踪工件蚀除速度，以保持加工间隙恒定在最佳值上，显著提高冲裁凹模表面质量。观察电压表和电流表，调节变频进给旋钮，使两表的指针摆动最小或者不动，此时处于较好的加工状态和表面粗糙度。根据教学和生产实践，用矩形波脉冲电源进行线切割加工时，无论工件材料、厚度、规准大小如何，只要调节变频进给旋钮，把加工电流（即电流表上指示的平均电流）调节到约等于短路电流（即脉冲电源短路时表上指示的电流）的70%～80%，就可接近最佳工作状态，即此时加工最稳定、加工速度高、表面粗糙度好。

5　结束语

上述冲裁凹模精度保证的方法是在大量的教学和生产实践中总结出来的。在工作液供给充足、导轮精度良好、钼丝松紧合适等正常切割条件下，通过上述方法能有效提高冲裁凹模的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度。

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Precision Assurance of Punching Die for Wire Cutting

QIAN Yihong
(Hangzhou first Technician College, Hangzhou 310023)

Punching blanking die precis ion is very high, it has a direct im pact on the blanking quality, this paper from the size and position precision and surface rough degree three aspects to introduce line cutting processing of punching blanking die precision assurance method.

wire cutting, electric param eters, feed rate, threading hole, molybdenum wire