大直径内孔槽线切割专用工装的改进

　　电火花线切割加工(Wire cutElectricalDischargeMachining, WEDM),有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件,例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等,成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极,各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等,具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点,已在生产中获得广泛的应用。目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60%以上。然而在加工孔径较大、要求切割前对中的零件时,对中会增加很多时间,比切割时间还长几倍。针对这个问题,对加工工艺进行改进。

　　1 加工的实际零件

　　很多汇流环的加工,内孔槽或定位槽的加工都是最后一道工序,这种槽的精度和对称度要求都比较高,往往需要线切割加工。要保证加工零件的质量必须进行对中,即需要用钼丝找正孔的中心位置,将其作为加工基准。中心找准的准确性,直接影响加工零件的质量。然而大孔径对中所花时间很长,是加工时间的多倍,不同的材料和厚度加工时间不一样,因此对中时间是加工时间的倍数也不同。现以如图1所示的实际加工的零件为例。可以看到加工零件的厚度比较薄,只有3mm;内孔直径是175 mm,以线切割最大速度18000Lm/min对中,一次对中所花时间为:

　　式中:d为被加工零件直径。根据线切割对中原理得出计算公式。钼丝先在x方向的正向与孔的最大直径上轻轻碰撞记下尺寸,然后倒向在x方向的另一方向轻轻碰撞记下尺寸后,自动回到x方向中心位置。继续在y方向上相同的对中过程。来回共走4次直径。要使对中准确,至少要两次对中的刻度一致。比如,第一次对中结束后,x、y轴校对到0线刻度,继续第二次对中;第二次对中结束后x、y轴刻度必须仍然对在0线位置,这样才算对中合格进行下一步切割。按至少两次计算,所需对中时间接近80min。如果零件材料是一般的钢件,切割一个槽,粗糙度要求Ra215Lm,薄件3mm厚。为了保证所需表面粗糙度切割速度控制在5mm²/min,按实际切割槽的切割面积计算所需时间:

其中:切割面积是钼丝切割被加工零件的长度乘以被加工零件的厚度。

　　作者对中时间是切割时间的倍有余。对此,根据图纸和工艺,作者设计了专用工装。

　　2 专用工装的设计

　　2.1 线切割加工的特点

　　在线切割加工中加工效率与加工表面粗糙度是相互矛盾的,解决好这对矛盾将有利于扩大线切割加工的工艺范围。这就要求优化选择电规准(电参数)。电规准的设置有脉冲电源的工作电压、工作电流、脉冲宽度和脉冲周期。不同的参数会产生不同的加工效率和加工表面质量。一般说来脉冲工作电压越高,加工效率也越高,但加工表面粗糙度也越大;脉冲工作电流越大,其加工效率越高,但表面粗糙度也越大;脉冲宽度越宽其加工效率越高,但加工表面粗糙度也越大;脉冲周期反映脉冲电源在单位时间内输出脉冲的多少,如果输出的脉冲个数多,则脉冲周期就短,频率就高,能量就大,加工效率就高,但加工表面粗糙度也就越大。要根据对零件的要求定出合理的电参数选择,主要根据工件的厚度、所用材料及表面粗糙度的要求来选择。加工表面粗糙度值的大小与工件的切割厚度也密切相关,工件材料薄,工作液容易进入可以充分冷却,对排屑和消电离有利,加工稳定性好。但工件太薄,由于电极丝接触面太小易产生抖动,对加工精度与表面粗糙度不利。反之太厚也不利于排屑,还有可能导致断丝,仍然影响零件的加工质量。影响加工效率和加工表面粗糙度的因素还与整个系统中其他部分密切相关。