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搞定模具的数控线切割加工技术（WEDM），就这几招！

当前，很多模具都采用快走丝线割机加工，线切割后的工件表面粗糙度Ra≥2.5μm，硬度分布和内应力状态都很差。模具加工中，线切割是非常重要的一个加工工艺，大到模板，小到小冲头，只要是需要保证精度的零件，都会用到。

电火花线切割加工是实现工件尺寸加工的一种技术。在一定设备条件下，合理的制定加工工艺路线是保证工件加工质量的重要环节。

1.电火花线切割加工基本原理

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。英文为Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM，又称线切割。

2.电火花线切割加工基本设备：电火花线切割加工机床。

3.电火花线切割加工主要特点

电火花线切割加工，除具有电火花加工的基本特点外，还有一些其他特点：

①不需要制造形状复杂的工具电极，就能加工出以直线为母线的任何二维曲面；

②能切割0.05毫米左右的窄缝；

③加工中并不把全部多余材料加工成为废屑，提高了能量和材料的利用率；

④在电极丝不循环使用的低速走丝电火花线切割加工中，由于电极丝不断更新，有利于提高加工精度和减少表面粗糙度；

⑤电火花线切割能达到的切割效率一般为20-60毫米2/分，最高可达300毫米2/分；加工精度一般为±0.01至±0.02毫米，最高可达±0.004毫米；表面粗糙度一般为Ra2.5至1.25微米，最高可达Ra0.63微米；切割厚度一般为40-60毫米，最厚可达600毫米。

4.电火花线切割加工使用范围

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。

5.电火花线切割加工模具或零件的过程，对图样进行分析和审核,不是神马都可以用线切割搞定!

分析图样对保证工件加工质量和工件的综合技术指标是有决定意义的第一步。以冲裁模为例，根据现有加工设备的情况，考虑这种工艺方法的可行性，在消化图样时首先要挑出不能或不易用电火花线切割加工的工件图样，如下列情况就不能实现加工：

1.表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后无法进行手工研磨的工件；

2.窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件，或图形内拐角处不允许带有电极死板井架放电间隙所形成的圆角的工件；

3.非导电材料；

4.厚度超过丝架跨距的零件；

5.加工长度超过x,y拖板的有效行程长度，且精度要求较高的工件。

6.窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件。

7.图形内角不允许有R角或者内角要求的R角比电极丝直径要小的工件。

在符合线切割加工工艺的条件下，应根据零件的加工要求，如表面质量、尺寸精度要求，决定选用中走丝线切割加工还是慢走丝线切割加工来进行。对于尺寸精度要求很高，表面粗糙度要好的零件，应采用慢走丝线切割机床来完成。

6.数控线切割编程注意事项

1）.冲模间隙和过渡圆半径的确定

合理确定冲模间隙。冲模间隙的合理选用，是关系到模具的寿命及冲制件毛刺大小的关键因素之一。不同材料的冲模间隙一般选择在如下范围：

软的冲裁材料，如紫铜、软铝、半硬铝、胶木板、红纸板、云母片等，凸凹模间隙可选为冲材厚度的10%—15%。

硬质冲裁材料，如铁皮、钢片、硅钢片等，凸凹模间隙可选为冲裁厚度的15%—20%。

这是一些线切割加工冲裁模的实际经验数据，比国际上流行的大间隙冲模要小一些。因为线切割加工的工件表面有一层组织脆松的熔化层，加 工电参数越大，工件表面粗糙度越差，熔化层越厚。随着模具冲次的增加，这层脆松的表面会渐渐磨去，是模具间隙逐渐增大。

合理确定过渡圆半径。为了提高一般冷冲模具的使用寿命，在线线、线圆、远远相交处，特别是小角度的拐角上都应加过渡圆。过渡圆的大小 可根据冲裁材料厚度、模具形状和要求寿命及冲制件的技术条件考虑，随着冲制件的曾厚，过渡圆亦可相应增大。一般可在0.1—0.5㎜范围内选用。

对于冲件材料较薄、模具配合间隙较小、冲件又不允许加大的过渡圆，为了得到良好的凸凹模配合间隙，一般在图形拐角处也要加一个过渡圆。因为电极丝加工轨迹会在内拐角处自然加工出半径等于电极丝半径加单面放电间隙的过渡圆。

2）.计算和编写加工程序

编程时，要根据配料的情况，选择一个合理的装夹位置，同时确定一个合理的起割点和切割路线。

起割点应取在图形的拐角处，或在容易将凸尖修去的部位。

切割路线主要以防止或减少模具变形为原则，一般应考虑使靠近装夹着一边的图形最后切割为易。

3）.穿制加工用的程序纸带和校对纸带

根据程序单把纸带制作完毕后，一定把程序单与制作好的纸带逐条进行校对，用校对好的纸带把程序输入控制器后才能试切样板，对简单有把握的工件可以直接加工。对尺寸精度要求高、凸凹模配合间隙小的模具，必须要用薄料试切，从事切件上可检查其精度和配合间隙。如发现不符合要求，应及时分析，找出问题，修改程序直至合格后才能正式加工模具。这一步骤是避免工件报废的一个重要环节。

根据实际情况，也可以直接由键盘输入，或从编程机直接把程序传输到控制器中。

7.模具制造中的电火花线切割加工工艺操作要点：

线切割机加工时，放电区电流密度高达10000A/mm2，温度高达10000℃-12000℃，加注的介质液急剧冷却，致使切割面表层硬度仅20HRC左右，而内部淬火层硬度却高达70HRC以上，其后为热影响区，再后才是原硬度区。

尤为严重的是，原材料内部因为淬火呈拉应力状态，线切割所产生的热应力也是拉应力，两种应力叠加的结果很容易达到材料的强度极限而产生微裂纹，从而大大缩短冲模寿命，因此，线切割不能作为凸模、凹模的最终加工工序。

目前，多数模具加工企业是在线切割后，用研磨的办法去掉表层20HRC的灰白层（即白层）后便进行装配使用。这样做虽然可以去掉硬度低的白层，但没有改变线切割造成的应力区的应力状态，即使增大线切割后的研磨余量，但因高硬层硬度高（达70HRC），研磨困难，过大的研磨量容易破坏零件几何形状，故线切割产生的高硬度层并不能提高冲模寿命，因为其脆性大是产生裂纹、崩刃的根本原因。

线切割后磨削加工，可去掉低硬度的白层和高硬层，提高冲模寿命。因为磨削时产生的热应力也是拉应力，与线切割产生的热应力叠加，无疑也会加剧冲模损坏。若在磨削后，再进行低温时效处理，则可消除应力影响，显著提高冲模韧性，使冲模寿命提高。因为几何形状复杂的冲模大多数是采用线切割加工，所以，磨削形状复杂的冲模必须采用价格昂贵的坐标磨床和光学曲线磨床，而这两种设备一般线切割厂家都不具备，故推广困难。

高速走丝电火花线切割加工中，工作液是脉冲放电的介质，对加工的影响很大。工作液一般要求有一定的绝缘性能、较好的洗涤性能、较好的冷却性能和对环境无污染，对人体无危害。工作液的配置也相当重要，太浓、太淡时，均会引起断丝，—般水液浓度比均在1:10到1:20范围内。切割速度要求高或大厚度工件切割时，浓度适当低些，这样加工比较稳定，且不易断丝。但工作液浓度也不能太低，否则，将使工作液绝缘性能降低，电阻率减小，冷却能力增强，从而降低了对工件的润滑作用，不利于排屑，也容易断丝。

为保证工作液通道无阻塞，工作液流量的大小也应适当控制，一般在切割完毕时，因工件被切割段在工作液力作用下产生下垂，切割部位脱落，电极丝极易被夹断，此时，应使工作液保持一定的压力和流量，及时把腐蚀物排出，从而防止断丝现象的产生。切割铝、铜等软性材料时，特别是在切割材料比较厚的情况下，为了提高加工效率和表面光洁度，减少断丝现象，可采用一些专用冷却液，也有利于环境保护。

　　高速走丝电火花线切割加工中，为了高效地加工出符合要求的工件，对操作人员也有一定的要求。操作人员要正确地理解图样的各项技术要求。工作液要及时更换，保持一定的清洁度，保证上、下喷嘴不阻塞、流量合适。电极丝校准垂直，工件装夹正确。合理选用脉冲电源参数，加工不稳定时要及时调整变频进给速度等。切换功能键时，切勿在加工过程中进行，以免开关接触不良造成短路或引起电极丝烧伤，以至断丝。在切割完毕时，切除部位会在重力的作用下坠落，电极丝极易被夹断，可采用磁铁吸附、夹板夹持等方法及时固定，避免断丝。