01線切割加工工件(jiàn)變形的原(yuán)因
將(jiāng)一根竹(zhú)子從中間劈開,竹片兩半都會變彎,大半彎得少,小半彎得多(duō)。這就是(shì)材料(liào)本身會有應力,劈開的過程打破了(le)材料(liào)原有應力的平衡狀態,通過變(biàn)形來恢複平衡。線切割加工工件變(biàn)形也是同樣的道理,其切割(gē)過程打破了工件原有的應力平衡狀態。
線切(qiē)割加工的(de)變形(xíng)大小與工件的結(jié)構有關係。窄長形狀的凹模、凸模易產生變形(xíng),其變形的大小與形狀複雜程度、長寬比等有關係;壁厚較薄的工件容易產生變(biàn)形。
如果變形非(fēi)常小,在加工要(yào)求的精度範圍以(yǐ)內,這種變形幾乎可以忽略不計。但如果(guǒ)變形超出了加(jiā)工精度要求,會使尺寸出現明顯偏差,影響工件的加(jiā)工形狀。
造成變形的原因是多方麵的,譬如,材料問題(tí)、熱(rè)處理問題、結構(gòu)設計(jì)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。這(zhè)些多方(fāng)麵的原因將導致材料內部應力作用發生變形。
熱應力作用對工(gōng)件形狀的(de)影響
02工件加工變形的預防措施
可以采取一定的措施(shī)對線切割加工的變形予以控製,防止變形現(xiàn)象的發生。
1)切割前的粗(cū)加工或應力釋放切割
如果需要(yào)在一塊(kuài)材料上進行大麵積切割,會使材料內部(bù)殘餘應力的相對平衡狀態受到破壞,材(cái)料會產生很大的變(biàn)形。我們可以先消除材料的大部(bù)分(fèn)應力,辦法是進行粗加工(粗加工),把大部分的餘量先去掉,或者是進行釋放應力的路徑切割。
對於大件凹模(mó)的電(diàn)火花線切割(gē)加工,可以做兩次主切,先(xiān)將(jiāng)主切的偏移量(liàng)加大單邊0.1-0.2mm進行第一次主切,讓其應(yīng)力釋放,再用(yòng)標準偏移(yí)量進行第二次主切,如下圖所示。
進行釋放應力的粗加工減少變形(xíng)
對於長的狹窄外形,先在(zài)此型孔內部進行釋放應力的路徑切割,再加工型孔外形,如下圖所示:
釋(shì)放(fàng)應力切(qiē)割
2)加工穿絲孔
切割凸模時(shí),如果不加工穿絲孔(kǒng),直接從材料外切入,如下圖(a),因(yīn)材料應力不平衡產生變形(xíng),會產生張口變形或閉口(kǒu)變形。可在材料上(shàng)加工穿絲孔,進行封閉的輪廓加工,如下圖(b)可明顯減少電火花線切割加工帶來的變形。
(a)變形較大 (b)變(biàn)形較小
加(jiā)工穿絲孔減少變形
3)優化加(jiā)工路徑
一般情況下,最好將(jiāng)加工起割點(diǎn)安排在靠(kào)近夾持端,將工件與其夾持部分分(fèn)離的切割段安排在加工路徑的末端,將暫停點設在靠近坯件夾持端部位。一些(xiē)加工中由於加工路徑安排不合理,也是(shì)造成線切割加工變形(xíng)的原因。如下圖所示,比較合理的加工(gōng)路徑是:A→B→C→D……→A。如果(guǒ)按照順時針(zhēn)方向:A→L→K→J……→A,由(yóu)於切割開始就將工件(jiàn)與夾持部(bù)分切斷,加工(gōng)到程序的末段時,凸模的切割(gē)精度直接受到夾持不可靠因素的影響。
加工路徑的(de)安排(pái)
4)多次切割
有的工(gōng)件在采取某些措施後,仍(réng)有一些變形,為了滿足工件的精度要求,可改變一次切(qiē)割到尺寸的傳統習慣,采用多次切割的方(fāng)法。快走(zǒu)絲線切割(gē)加工采用多次切割(gē)方法,主要是為了達到更佳的表(biǎo)麵(miàn)粗(cū)糙度,但采用多次切割方法對減(jiǎn)少因應力問題(tí)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化模板在線切(qiē)割加工時,隨著原有內應力的作用及線切割所產生的(de)熱應力的影響,將產(chǎn)生不定向、無規(guī)則的變形,使後麵的切割吃刀量厚薄不均,影響了加工質量和加工精度。
針對此種情況,對(duì)精度要求比較高的(de)模(mó)板,在多次切割加工中。第1次切割將所有型孔的廢料切掉,取出廢料後(hòu),再(zài)由機床的自動移位功能,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(qiē)→b腔修切→……→n腔修切,加工完畢。
這種切割方式能使(shǐ)每個型孔加(jiā)工後有足(zú)夠的時間釋放內應力,能將各個型孔因加工順(shùn)序不同而產生的相互影響、微量變形降(jiàng)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多,工作量較大(dà),更適合於帶有自(zì)動穿絲機構(gòu)的慢走絲線切割機床。這樣切割完後經測量,形(xíng)位尺寸符合高精度要(yào)求。
6)設置多(duō)段暫留量
大型(xíng)、複雜形(xíng)狀的工(gōng)件加工情況,應設置兩處或以上的暫留量,設(shè)置多個起割點,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,並分別串(chuàn)接起(qǐ)來,加工時先加工輪廓,最後(hòu)加(jiā)工暫留(liú)量部分。