线切割技术在机械加工中的应用

1、线切割技术原理及分类

线切割机床的钼丝通过贮丝筒、上下丝架控制做高速来回往返运动，钼丝的线性度和垂直精度由上下丝架的导轮控制，加工零件通过上下丝架间的垫板固定。将钼丝和加工零件分别接上脉冲电源的正、负极，加工零件利用放电产生的高温而熔化，切除加工零件的多余部分，得到需要的模具形状。

线切割机床分为慢速走丝机床和快速走丝机床，慢走丝加工精度高，但其成本也较高。快走丝机床因为结构比较简单、生产效率高、生产成本较低等优点而被国内大多数厂家广泛使用，虽然其加工精度较低，但一般都能满足生产的需要。从总的发展趋势来看，慢走丝线切割机床是发展方向。我们平时所说的线切割机一般是指快走丝机床。

2、线切割技术的特点

科学技术和工业生产的发展推动了模具加工尤其是复杂模具加工的发展。作为模具加工行业最常用也是最关键的技术，数控电火花线切割技术集电子、机械、计算机应用和控制数学等多领域技术于一体，主要用于加工小锥度型腔模具和直壁模具，不仅能满足模具精度的要求，而且还缩短了生产时间、提高了生产效率、降低了生产成本。

2.1 加工不同形状的零件

随着科技的发展，线切割技术已经形成了一套完整的智能化数字控制系统，加工什么样的零件就编制相应的控制程序，只要在机床上输入加工零件的图形就可以自动完成加工过程。线切割技术的自动化使得生产过程更加灵活方便，任何形状的零件都可以实现自动加工，尤其是加工形状复杂和难度较高的零件(如冲压模具中的凸凹模和注塑模中的镶块、复杂模具型腔中出现的尖角和带有小锥度的通孔等)，线切割更能发挥其技术优势。

2.2 加工高硬度材料

线切割机床正负极放电产生的温度可高达一万摄氏度以上，能熔化各种金属材料。因此，在加工过程中不受零件硬度的限制，可加工任何高硬度材料，如硬质合金、聚晶金刚石和淬火的工具钢等。

2.3 提高零件的精度

线切割机利用电和热能对零件进行加工，可以灵活调整影响零件精度的各项参数，有利于提高零件精密度，从而实现加工过程的自动化。

线切割机床的缺点：只适合量少、形状复杂的零件或研发产品的加工，而对大批量、相对形状简单的零件来说则成本太高;而且也不能加工非导电材料。

3、机械加工中线切割技术的运用

3.1 精确设置过渡圆半径

机械加工过程中运用线切割技术，要精确设置过渡圆半径，在实际应用中过渡圆半径会受加工工件外形和零件加工精度的影响。一般情况下，机械加工零件壁厚度越大，过渡圆半径也越大。同时，机械加工过程中，模具配合时应结合间隙大小适当调整过渡圆半径，并且为了满足机械加工零件切割精度，应加强机床精度控制，准确确定过渡圆半径。

3.2 凸角和凹角加工

线切割技术在机械加工中的运用，根据电极丝运动情况设置细金属丝运动轨迹，在实际应用中电极丝直径有误差，因此细金属丝和工件加工表面产生一定间隙，使得机械加工产生误差，为了最大程度的控制机械零件加工误差，在计算电极丝运动轨迹时，要考虑到放电间隙和电极丝直径误差，运用线切割技术进行机械加工时，电极丝半径越大，放电间隙和计算误差就越大，而且凹角经过机械切割加工后只能成为圆角。

因此工作人员在加工凸角和凹角机械零件时，应具体问题具体分析，实际应用中加工凹形零件时，电极丝运动轨迹应减去放电间隙长度;加工凸形零件时，电极丝运动轨迹应加上放电间隙长度，这样才能确保机械零件加工精度。

3.3 定模加工

如果模板型孔半径在0.06——0.1mm 时，应尽量采用直径小于0.1mm 的切割线，细线切割技术比粗线切割技术精度更高，在进行机械加工时，应合理控制加工速度，避免经常发生断丝问题，但是整个型孔进行机械加工时全部使用细线，一方面会造成材料浪费。

另一方面机械加工效率较低，因此应结合模板的实际情况，仔细比较和分析，比如，使用粗丝切割所有型孔时，达到机械加工要求后，适当调节拐角半径，再采用细丝讲来切割型孔，最后使所有型孔都满足机械切割加工要求，并且应注意机械加工时更换粗丝和细丝，应重新确定加工工件中心，确保工件原有中心和定位中心距离控制在0.15mm 以内。

3.4 动模加工

在模具机械加工中动模加工是一项非常重要的工艺，设计形状、材料硬度、尺寸精度等因素对于模具冲裁质量有着直接影响，并且影响模具零件的使用寿命和冲压精度。

动模机械加工工艺分为以下几个步骤：

第一，按照机械加工要求，在毛坯合适位置穿孔机成型或者电火花，将工件加工好然后穿入控死，穿孔丝中心和动模轮廓线之间的切线段应保持在7——9mm;

第二，凸模轮廓线和毛坯边缘宽度应小于毛坯厚度的1/4;

第三，选择后续切割预留暂停点时，应尽量缩小工件毛坯中心点和暂停点之间的距离，结合工件尺寸，设置合适的宽度，通常情况下，宽度应大于3mm 小于4mm;

第四，工件扭曲变形时，一次性粗切割残留变形，将偏移量控制在0.12——0.16mm，反复几次进行精细切割，尽量减少切割余量，最大程度的控制工件扭曲变形量;

第五，机械加工工件完成4 次外形切割后，整个机械加工差不多已完成，工作人员使用酒精清洗干净毛坯端面，利用压缩空气将毛坯端面吹干，然后再使用粘结剂或者502 胶水，在毛坯上粘贴金属薄片，薄片厚度约0.25mm，并且为了避免胶水不导电影响机械加工，应严禁在工件预留连接区域滴胶水，最后按照机械加工偏移量来切割工件。

4、结语

随着现代工业的迅猛发展，机械加工行业会向着生产周期短、成本低而精度高的方向发展。线切割技术因为在提高产品质量和工作效率、扩大生产范围及降低生产成本等方面的优势，在机械加工行业占据着重要地位，因此对线切割技术进行研究和探索具有重大而深远的意义!