电火花线切割在塑料模具加工中的应用.docx

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电火花线切割在塑料模具加工中的应用

电火花线切割在塑料模具加工中的应用

1数控电火花切割的原理

1.1电火花数控线切割加工的过程

中主要包含下列三部分内容；如图1所示:

图1电火花线切割加工原理图

1.电极丝与工件之间的脉冲放电。

2.电极丝沿其轴向（垂直或Z方向）作走丝运动。

3.工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动。

1.2电火花线切割加工时电极丝和工件之间的脉冲放电

电火花线切割时电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。

在正负极之间加上脉冲电源，当来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心温度瞬时可高达10000°C以上，高温使工件金属熔化，甚至有少量气化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化，这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀，并具有爆炸的特性。

这种热膨胀和局部微爆炸，将熔化和气化了的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。

通常认为电极丝与工件之间的放电间隙在0.O1mm左右，若电脉冲的电压高，放电间隙会大一些。

为了电火花加工的顺利进行，必须创造条件保证每来一个电脉冲时在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电。

首先必须使两个电脉冲之间有足够的间隔时间，使放电间隙中的介质消电离，即使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处间隙中介质的绝缘强度，以免总在同一处发生放电而导致电弧放电。

一般脉冲间隔应为脉冲宽度的4倍以上。

为了保证火花放电时电极丝不被烧断，必须向放电间隙注人大量工作液，以便电极丝得到充分冷却。

同时电极丝必须作高速轴向运动，以避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，电极丝速度约7~10m/s左右。

高速运动的电极丝，还有利于不断往放电间隙中带入新的工作液，同时也有利于把电蚀产物从间隙中带出去。

电火花线切割加工时，为了获得比较好的表面粗糙度和高的尺寸精度，并保证电极丝不被烧断，应选择好相应的脉冲参数，并使工件和钼丝之间的放电必须是火花放电，而不是电弧放电。

1.3电火花线切割的加工

电火花线切割的加工走丝运动为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断。

在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。

钼丝整齐地缠绕在储丝筒上，并形成一个闭合状态，走丝电机带动储丝筒转动时，通过导丝轮使钼丝作轴线运动。

1.4由线切割编程

X、Y坐标工作台运动工件安装在上下两层的X、Y坐标工作台上，分别由步进电动机驱动作数控运动。

工件相对于电极丝的运动轨迹，是由线切割编程所决定的。

2数控电为花线切割的特点

1.直接利用线状的电极丝作电极，不需要制作专用电极，可节约电极的设计、制造费用。

2.可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。

对不同的工件只需编制不同的控制程序，对不同形状工件都很容易实现自动加工，很适合小批量形状复杂零件、单件和试制品的加工，且加工周期短。

3.利用电蚀加工原理，电极丝与工件不直接接触，两者之间的作用很小，故而电极丝、夹具不需要太高强度。

4.传统的车、铣、钻加工中，刀具硬度必须比工件大，而数控电火花线切割机床电极丝材料不必比工件材料硬，可节省辅助时间和刀具费用。

5.直接利用电、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工参数（脉冲宽度、间隔、伺服速度等）进行调整，有利于加工精度提高，便于实现加工过程的自动化控制。

6.利用四轴或五轴联动，可加工锥度、上下面异形体或回转体等零件。

7.由于电极丝比较细，可以方便地加工微细异形孔、窄缝和复杂截面的型柱、型孔。

由于切缝很窄，实际金属去除量很少，材料的利用率很高。

对加工、节约贵重金属有重要意义。

8.采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的影响比较小，特别在慢走丝线切割加工中，电极丝一次性使用，电极丝损耗对加工精度的影响更小。

正是由于电火花线切割加工有许多突出确良特点，因面在国内外发展都很快，在塑料模具加工中已获得了广泛的应用。

3数控电火花线切割在塑料模加工中的应用场合形态结构研究

3.1数控电火花线切割在动模和定模加工中的应用

在塑料模具中，动模和定模是塑料模具的主要组成部分。

动模也称型芯或凸模，是成型塑件内表面的模具零件，多装在注塑机的动模板上。

定模也称型腔或凹模，是成型塑件外表面的模具零件，多装在注塑机的定模板上。

动模和定模通常都要经过淬火处理，硬度极高，一般加工方法难以加工，特别是小孔与异型孔。

数控电火花线切割在动模加工中的应用常有镶件孔、顶针孔、司筒孔、斜顶孔等的加工。

在定模加工中的应用常有镶件孔、镶针孔等的加工。

见图2：

数控电火花线切割在动模加工中的应用；如图3所示：

数控电火花线切割在定模加工中的应用。

图2数控电火花线切割在动模加工中的应用

图3数控电火花线切割在定模加工中的应用

3.2数控电火花线切割在工具电极加工中的应用

在塑料模具中，特别是动模、定模有许多微小的地方刀具不宜加工，或者形状较复杂的面，这时就需要制作工具电极，采用电火花成型加工。

工具电极苦有细异形孔、窄缝和复杂斜面的型柱、型孔，刀具不宜加工，就必须使用数控电火花线切割机床进行切割成形。

由于铣刀总存在着半径R，在要求尖角的模具中，电极也常常要用数控电火花线切割进行清角。

清角加工充分利用了电极丝R小，可变锥度大的优点。

如图4所示：

数控电火花线切割在工具电极加工中的应用。

图4数控电火花线切割电极加工中应用

电极的切割过程中，切记要考虑电极成型时所用的火花位。

一般匀有粗、精电极两种，放电火花位分别约为单边0.15MM、0.05MM；在大型工件加工中还需要用到粗中精三个电极，放电火花位分别约为单边0.3MM、0.15MM、0.05MM。

在加工孔时，补正值要减去单边放电火花位，也即将孔割大双边两个火花位。

如加工一个10MM的孔，若火花位为单边0.3MM，则加工后的孔的尺寸为10.6MM。

在加工外形时，补正值也是要减去单边放电火花位，也即将电极外形双边割小两个放电火花位。

如加工一个10MM＊10MM的正方柱，若火花位为0.3MM，则加工后

的尺寸为9.4MM＊9.4MM

3.3数控电火花线切割在零配件加工中的应用

数控电火花线切割在零配件加工中的应用常有：

动模定模镶件、斜顶、滑块、销钉孔、以及一些耐磨板、压板压条等。

如图5所示：

数控电火花线切割在零配件加工中的应用。

图5数控电火花线切割在零配件加工中的应用

4电火花数控线切割在塑料模加工中的几种特殊方法

4.1数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用方法

　顶针是塑料模中最简单的脱模零件，常设计在脱模阻力较大的部位。

顶针孔就是供顶针通过到达产品内表面，顶出产品的通道。

如图6所示：

数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用。

图6数控电火花线切割顶针孔加工中应用

一般模具中顶针孔都较多，在线切割中穿丝频繁，故适宜带有自动穿丝的慢走丝机床加工。

在编程软件上也适宜选用带有多件编程的软件进行程序编制，如台湾的统达软件。

该软件能一次框选所有顶针孔，只需一次设置加工参数或条件，就能自动生成所有顶针孔的加工程式。

不像有些软件，对顶针孔加工需要一次又一次的选择顶针孔或加工参数及条件。

在顶针孔的加工时，第一个顶针孔的大小往往需要进行试配。

如最后一次加工顶针仍然放不进去则要进行二次重割。

重割时将程序的第一刀删除，第二刀补正值不变，第三刀补正值略加。

如能进去一小半，则第一刀、第二刀匀删除，第三刀补正值略加。

这是一个经验积累的工作，要多次才能取得合适的配合补正值。

4.2数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法

斜顶也是塑料模中常见的一零件，它常常是成对的在动模左右两边出现。

斜顶孔也就是斜顶顶出的通道。

斜顶孔一般都有斜度，而且它的斜度是两边同向而斜，两边为直身，不同于一般斜度工件加工。

在编程时切记要小心，分清楚它的斜向，注意检查程式中的偏斜代码与偏斜值正负。

如图7所示：

数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法

图7数控电火花线切割斜顶孔加工中应用方法

G54

G21

G90

G92X0.Y0.

T84

C101H001

M98P0001

T85

C102H002

M98P0002

C103H003

M98P0001

M02

N0001

G91

G42G52A0.G01X-1.0167Y12.5

G52A5.X26.0167

G50Y-25.A0.

G51X-50.A5.

G50Y25.A0.

G52X23.9833A5.

G40G50X1.0167Y-12.5A0.

G90

M99

N0002

G91

G41G01G51A0X-1.0167Y12.5

X-23.9833A5.

G50Y-25.A0.

G52X50.A5.

G50Y25.A0.

G51X-26.0167A5.

G40G50X1.0167Y-12.5A0.

G90

M99

4.3数控电火花线切割在上下异形件加工中的应用方法

图8数控电火花线切割在上下异形加工中的应用方法

上下异形是指工件的上端与下端形状不一样，如上端为一个圆，下端为一正方形。

如图8所示：

数控电火花线切割在上下异形加工中的应用方法。

上下异形的程式例如下：

G54

G21

G90

G92X0.Y-31.25U0.V0.

T84

C101H001

G142

G01Y-25.:

G01Y-18.75

X25.:

G03X13.2582Y-13.2583J18.75

Y25.:

X13.2583Y13.2583I-13.2582J13.2583

X-25.:

X-13.2582I-13.2583J-13.2583

Y-25.:

Y-13.2583I13.2582J-13.2583

X0.:

X0.Y-18.75I13.2582J13.2583

Y-31.25:

G01Y-31.25

G140

M02

在上面的程式中，以两点隔开，前面的程式是下面的形状为正方形，后面的程式是上面的形状为圆形。

它为一个复合程式，是将上下两个程式并在一起走，下面数据走X、Y轴，上面的数据走U、V轴。

4.4数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法

斜导柱是抽芯滑块中的一个零件，斜导柱孔也就是导柱斜向通向的通道。

因此是圆孔，又有单向斜度，常是线切割加工中的难题。

如图9所示：

数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法。

图9数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法

斜导柱孔简单加工方法是用辅助夹具进行辅正加工，采用一条边线碰数或画线取数加工，故该方法加工精度低不准确，采用软件分析处理才是较合理的加工方案。

在编程取数时切记要小心，在它的程式面上是一个椭圆，而不是一个标准圆。

它的程式上实际上就是两个椭圆的上下异形程式。

5线切割加工工艺分析

5.1凸模加工工艺

凸模在模具中起着很重要的作用，它的设计形状、尺寸精度及材料硬度都直接影响模具的冲裁质量、使用寿命及冲压件的精度。

在实际生产加工中，由于工件毛坯内部的残留应力变形及放电产生的热应力变形，故应首先加工好穿丝孔进行封闭式切割，尽可能避免开放式切割而发生变形。

如果受限于工件毛坯尺寸而不能进行封闭形式切割，对于方形毛坯件，在编程时应注意选择好切割路线（或切割方向）。

切割路线应有利于保证工件在加工过程中始终与夹具（装夹支撑架）保持在同一坐标系，避开应力变形的影响。

夹具固定在左端，从葫芦形凸模左侧，按逆时针方向进行切割，整个毛坯依据切割路线而被分为左右两部分。

由于连接毛坯左右两侧的材料越割越小，毛坯右侧与夹具逐渐脱离，无法抵抗内部残留应力而发