“工艺孔”在模具线切割加工中的应用

摘要：线切割加工技术，以其高效率、高精度的特点被为众多模具加工企业所采用。在模具线切割加工中合理采用“工艺孔”工艺，将能更大程度地提高模具加工精度和效率。

模具线切割加工中的“工艺孔”是指为了保证最终的加工结果更好地满足图纸的要求而在线切割加工的特定工序阶段(加工之前或加工之中)所作出的具有一定形状和大小的孔。基于线切割加工的特点及测量方便等方面的考虑，线切割加工中所采用的“工艺孔”通常可以采用圆形、正方形或其他多种形状，而具体的制作方法可以采用钻床钻、线切割割、穿孔机床等等。

合理采用“工艺孔”不仅可以大大提高线切割加工的精度，也可以提高线切割的加工效率。笔者从多年的实际操作经验出发，简单介绍一下“工艺孔”在模具线切割加工时的应用。

1利用“工艺孔”保证位置精度

线切割加工中，通常采用人工碰火花的方法来确定加工时电极丝的位置。该方法虽然简便、易行，但电极丝逐步逼近工件基准面时，开始产生脉冲放电的距离往往并非正常加工条件下电极丝与工件的放电距离。因此，对于位置精度要求较高的模具零件，很难用人工碰火花的方法来保证其精度。

如图1所示，要在某尺寸为120ⅹ70mm的工件上加工出一个直径大小为φ20mm的圆孔。由于该圆孔的位置要求较高，为±0.01mm，很难用人工碰火花的的方法直接保证。

 此时，可以采用预先加工“工艺孔”的办法来保证其精度。如图2所示，先采用人工碰火花的操作步骤在图纸所示的圆孔中心处切割一边长为4ⅹ4mm的正方形孔作为工艺孔。之后，用量具测量一下方孔的中心位置是否与圆孔的中心位置一致，若有误差，可以在切割圆孔时作适当的调整，以保证所切割的圆孔的中心位置符合图纸的要求。这样，就可以很好地保证该圆孔的中心位置的精度。

2利用“工艺孔”保证大型（超行程）工件的切割精度

用线切割机床加工尺寸大小超过机床工作行程的模具零件，往往采用分段加工的方法。而采用分段加工方法的关键在于几次切割时的定位基准必须一致。

如图3所示，要在1120ⅹ440mm的工件内割出一个960ⅹ280mm的内腔。由于内腔的长度尺寸较长，采用DK7740机床需要三次加工才能完成。

 如图4所示，加工前先用百分表校准工件的侧面，第一次切割（区域A）完成后加工出一适当尺寸的工艺方孔作为第二次切割（区域B）时定位基准之用；第二次加工完后同样切割一尺寸适当的工艺方孔作为第三次切割（区域C）时定位基准之用。当然，每次切割之前，均需要用百分表校准工件的侧面。

若工件的侧面不够光滑而不能作为校准的基准，则加工前可先做一表面光滑、长度适当的导向板作为校准基准并用适当的方法（一般可用502胶水粘结）固定在工件的适当位置。

3利用“工艺孔”减小工件变形

模具线切割加工中，经常要切割经过热处理的金属材料。热处理能极大地提高金属材料的机械性能，但同时也使材料的内部产生大量的残余应力，这些残余应力随着线切割加工的进行，不断地失去平衡，其结果使加工的工件产生变形，最终影响其精度。

为防止变形，可以在切割的轨迹之外，先用钻床（淬火前）或电火花穿孔机（淬火后）在工件的适当位置作出一个适当大小的孔作为线切割加工时的穿丝孔。

如图5所示，用“工艺孔”作为穿丝孔以后，在整个切割过程中工件毛坯的四周始终处于封闭状态，可以大大减少在切割过程中出现的变形现象。

4利用“工艺孔”更换电极丝

当切割的工件的轨迹较长或厚度特别高时，通常可以在切割到一定的位置时，割一个“工艺孔”，作为更换电极丝时的穿丝孔。如图6所示的模具型腔厚度较高，达到320mm。在切割过程中由于排屑不好而容易发生“断丝”现象，而一旦“断丝”，就必须从头开始切割，不仅浪费时间，而且由于重复切割会导致加工的精度及表面质量下降。合理的做法是电极丝使用一定的时间后进行及时更换。因此，在切割轨迹的适当位置（如图6所示在四个角落）切割3个“工艺孔”，作为更换电极丝时的穿丝孔，可以大大减少由于断丝而造成的一系列麻烦。

5利用“工艺孔”在斜度线切割机床上同时加工出凹凸模

采用斜度线切割机床加工各种冲压落料模时，借助适当的“工艺孔”可以同时加工出落料模的凹凸模。

如图7所示，线切割加工前，先在坯料适当位置处做出具有适当斜度的工艺孔作为穿丝孔。

在凹凸模加工过程中，电极丝所倾斜的角度θ是根据凹凸模的间隙以及坯料的高度H而定的。它们之间应满足如下关系：

公式中  H-模具坯料的厚度

        g-电极丝的切割宽度

        c-凹凸模单侧工作间隙

根据以上分析及斜度线切割的最大工作锥度情况，工艺孔的倾斜角度应该处于斜度线切割的最大工作锥度和电极丝所倾斜的角度θ之间。