摘 要:数控线切割属于特种加工方法,其加工特点与普通加工方法有较大区别,本文在分析数控线切割工艺基础上,根据不同材料的加工特点及不同工艺方案,提出了各自有针对性的加工方案。
关键词:凸模模具 数控线切割 镶件
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0080-01
凸模在模具中起着很重要的作用(凸模加工也叫镶件加工或冲头加工),它的设计形状、尺寸精度、材料硬度都直接影响模具的质量、使用的寿命及冲压件的精度。在模具制造中,数控线切割加工制造工艺是应用最广的制造工艺,数控线切割加工的工艺安排是否恰当,直接影响模具的加工质量。所以,在加工前,一定要采取相关措施,尽量减少数控线切割加工变形对质量的影响。
1 一般镶件的切割
当在未经淬火的坯料上切割的镶件切割要求比较低时,往往不需要穿丝孔,切割加工时从坯料外切人材料内,切出镶件形状即可,但在编制程序时,应注意选择好切割线路或切割方向。一般情况下,合理的切割线路应将工件与夹持部位分离切割段安排在总的程序末端,即将暂停点留在靠近毛坯夹持段的部位。
2 冲模凸模的切割
当在淬火坯料上切割精度要求较高的凸模时,由于工件毛坯内部的残余应力及放电产生的热效应变形影响,尽可能避免开放式切割而发生变形。一般情况下,凸模外形规则时,数控线切割加工常将剩余连接部分留在平面位置上,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。
3 硬质合金凸模的切割
对于硬质合金凸模,由于材料硬度高,特别在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困难。因此在数控线切割加工阶段可以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处的修磨工序。
尤其在切割厚度较大的硬质合金的情况下,加工速度慢,扭转变形较严重,所以大部分外形加工及余留连接部分(暂停点)的加工均采用四次切割方式,且两部分的切割参数和偏移量均一致。第一次切割电极丝偏移量加大至0.5mm～0.8mm,以使工件充分释放内应力及完全扭转变形,在后面三次能够有足够余量进行精加工,这样可使最后尺寸得到保证。具体工艺实施如下。
(1)切割前模具选材应充分考虑材质优、热处理变形小,且选择合理的切割路线,尽可能减小工件变形。
(2)预先在毛坯的适当位置用穿孔机或电火花成形机加工好Φ1.0mm～1.5mm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5mm～10mm。
(3)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。
(4)加工凸模时,若必须一次切割至尺寸要求者就不可进行二次切割。一般情况下,第一次切割时应保留一到两处固定余量,在进行最后一次切割时,再将固定余量切割掉。工件的固定余量一般为3mm～4mm,大型工件可稍大些。此后,再采用其他加工方法,如抛光等,使之达到规定的精度与表面粗糙度要求。
(5)偏移量的选择二次切割的方法与普通的电火花线切割加工相同,第一次比原加工路线增加约为40um的偏移量,使电极丝远离工件开始加工;第二次(或第三次)逐渐靠近工件进行加工,直至加工表面满足要求。通常,为避免产生过切现象,应留10um左右的余量,供手工精修。
(6)大部分外形多次切割加工完成后,将工件用压缩空气吹干,再用酒精溶液将毛坯端面洗净,晾干,然后用黏结剂或液态快干胶(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,再按原先多次的偏移量切割工件的预留连接部分。
4 凸、凹模联合加工
常用电火花线切割机加工冷冲模时,是用两块坯料分别加工出凸模和凹模。这种方法加工比较浪费材料,同时凸、凹模之间间隙的均匀性也比较难控制。而采用凸、凹模同时加工的方法,就可克服上述的不足之处。由于电极丝加工出恒定的槽宽是保证凸、凹模间隙均匀的关键,因此就要求在加工中需保持各项参数的稳定。以往工艺做法是,分别备出凸模、凹模两块模板,在数控线切割机上切割出内外形。先采用在一块模板上同时加工出凸模、凹模的螺钉孔、沉头孔和穿丝孔,热处理后在数控线切割机上一次加工出凸模和凹模。模板厚为30mm。现设钼丝直径为0.18mm,单边放电间隙为0.01mm,两者相加钼丝放电实际补偿量为0.10mm。若采用无锥度切割,同时切割出凸、凹模两件,冲裁间隙为0.20mm,无法保证设计要求为0.06mm的配合间隙。
5 多件凸、凹模联合加工
塑料加工中,常常会有很多相同或类似的工件需要加工,这就需要考虑到多件加工。多件加工的一般方法是单件依次加工,如凸模、镶件加工。特殊加工方法有三种。
(1)无需穿丝孔的排列切割法。此种加工方法的好处在于不用加工穿丝孔省工时,且由于没有穿丝孔,也能节省材料。当工件形状规则时,还可相互借用加工,使加工更为节省时间和材料。此种方法的难点在于工件排位时两件之间距离的计算,图形排布需有较强的电加工知识和2D图形处理能力。
(2)凸模排列切割法。此种加工方法的好处在于加工切割种类可多选。此种排位时,可根据需要灵活决定工件的切落顺序。可以所有工件一次全部切割然后修刀切落,也可先加工各件上面所有的顶尖孔,然后再单件一一切落。此方法的难点在于合理控制工件的边距以及穿丝孔的位置。因为穿丝孔的位置决定着工件的切落顺序或变形情况。
(3)凹模排列切割法。此方法的优点在于减少工件的装夹次数,一次大面积装夹还有利于工件的校正及找边。由于一次切割出,两片的拼合精度也得到保证。难点在于图形的处理,工件内底边与工件外底边的距离千万不可排错。
参考文献
[1] 邓建新.数控刀具材料选用手册[M].机械工业出版社,2007.
[2] (日)梅伬三造.硬质合金刀具常识及使用方法[M].机械工业出版社,2010.
[3] 陈炎嗣.冲压模具实用结构图册[M].机械工业出版社,2009.
[4] 高长银.Pro/E5.0多轴数控加工实例[M].电子工业出版社,2010.