線切割加工可能會變形是一個行業(yè)現(xiàn)象,分析導(dǎo)致變形的原因有多方面,本文羅列了如何解決線切割加工變形的干貨技巧。例如,材料問題、熱處理問題、結(jié)構(gòu)設(shè)計問題、工藝安排問題及線切割時工件的裝夾和切割路徑選擇問題等等。在線切割實際生產(chǎn)中,我們需要從這些方面排查分析。
01線切割加工工件變形的原因
將一根竹子從中間劈開,竹片兩半都會變彎,大半彎得少,小半彎得多。這就是材料本身會有應(yīng)力,劈開的過程打破了材料原有應(yīng)力的平衡狀態(tài),通過變形來恢復(fù)平衡。線切割加工工件變形也是同樣的道理,其切割過程打破了工件原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)。
線切割加工的變形大小與工件的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。窄長形狀的凹模、凸模易產(chǎn)生變形,其變形的大小與形狀復(fù)雜程度、長寬比等有關(guān)系;壁厚較薄的工件容易產(chǎn)生變形。
如果變形非常小,在加工要求的精度范圍以內(nèi),這種變形幾乎可以忽略不計。但如果變形超出了加工精度要求,會使尺寸出現(xiàn)明顯偏差,影響工件的加工形狀。
熱應(yīng)力作用對工件形狀的影響
02線切割工件加工變形的預(yù)防措施
可以采取一定的措施對線切割加工的變形予以控制,防止變形現(xiàn)象的發(fā)生。
1) 切割前的粗加工或應(yīng)力釋放切割
如果需要在一塊材料上進(jìn)行大面積切割,會使材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對平衡狀態(tài)受到破壞,材料會產(chǎn)生很大的變形。我們可以先消除材料的大部分應(yīng)力,辦法是進(jìn)行粗加工(粗加工),把大部分的余量先去掉,或者是進(jìn)行釋放應(yīng)力的路徑切割。
對于大件凹模的電火花線切割加工,可以做兩次主切,先將主切的偏移量加大單邊0.1~0.2mm進(jìn)行第一次主切,讓其應(yīng)力釋放,再用標(biāo)準(zhǔn)偏移量進(jìn)行第二次主切,如下圖所示。
進(jìn)行釋放應(yīng)力的粗加工減少變形
對于長的狹窄外形,先在此型孔內(nèi)部進(jìn)行釋放應(yīng)力的路徑切割,再加工型孔外形,如下圖所示:
2)加工穿絲孔
切割凸模時,如果不加工穿絲孔,直接從材料外切入,如下圖(a),因材料應(yīng)力不平衡產(chǎn)生變形,會產(chǎn)生張口變形或閉口變形。可在材料上加工穿絲孔,進(jìn)行封閉的輪廓加工,如下圖(b)可明顯減少電火花線切割加工帶來的變形。
加工穿絲孔減少變形
3)優(yōu)化加工路徑
一般情況下,最好將加工起割點(diǎn)安排在靠近夾持端,將工件與其夾持部分分離的切割段安排在加工路徑的末端,將暫停點(diǎn)設(shè)在靠近坯件夾持端部位。一些加工中由于加工路徑安排不合理,也是造成線切割加工變形的原因。如下圖所示,比較合理的加工路徑是:A→B→C→D……→A。如果按照順時針方向:A→L→K→J……→A,由于切割開始就將工件與夾持部分切斷,加工到程序的末段時,凸模的切割精度直接受到夾持不可靠因素的影響。
4)多次切割
有的工件在采取某些措施后,仍有一些變形,為了滿足工件的精度要求,可改變一次切割到尺寸的傳統(tǒng)習(xí)慣,采用多次切割的方法??熳呓z線切割加工采用多次切割方法,主要是為了達(dá)到更佳的表面粗糙度,但采用多次切割方法對減少因應(yīng)力問題帶來的模具零件變形有很重要的實際意義。
5)多型孔凹模板加工工藝優(yōu)化
模板在線切割加工時,隨著原有內(nèi)應(yīng)力的作用及線切割所產(chǎn)生的熱應(yīng)力的影響,將產(chǎn)生不定向、無規(guī)則的變形,使后面的切割吃刀量厚薄不均,影響了加工質(zhì)量和加工精度。
針對此種情況,對精度要求比較高的模板,在多次切割加工中。第1次切割將所有型孔的廢料切掉,取出廢料后,再由機(jī)床的自動移位功能,依次完成型孔的修切:主切a腔,取廢料→主切b腔,取廢料→主切c腔,取廢料→……→主切n腔,取廢料→a腔修切→b腔修切→……→n腔修切,加工完畢。
這種切割方式能使每個型孔加工后有足夠的時間釋放內(nèi)應(yīng)力,能將各個型孔因加工順序不同而產(chǎn)生的相互影響、微量變形降低到最小程度,較好地保證模板的加工尺寸精度。
但是這樣加工穿絲次數(shù)多,工作量較大,更適合于帶有自動穿絲機(jī)構(gòu)的慢走絲線切割機(jī)床。這樣切割完后經(jīng)測量,形位尺寸符合高精度要求。
6)設(shè)置多段暫留量
大型、復(fù)雜形狀的工件加工情況,應(yīng)設(shè)置兩處或以上的暫留量,設(shè)置多個起割點(diǎn),如下圖所示。編程時以開放形狀的方式加工,編程前先把圖形分解成多段,并分別串接起來,加工時先加工輪廓,最后加工暫留量部分。
設(shè)置多段暫留量
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