數(shù)控電火花線切割在塑料模具加工中的應(yīng)用方法

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:2795

1 引言 


    數(shù)控電火花線切割加工是一項涉及多門學科的綜合性技術(shù),是模具制造中的主力裝備。成型塑料制品的模具簡稱為塑料模具,塑料模具生產(chǎn)的塑料制品在機械、電子工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。在金屬加工中,數(shù)控電火花線切割始終是塑料模加工的利器。不論是動模、定模、零配件,還是特殊加工場合,只要編制出正確的數(shù)控程式,電火花線切割定會在塑料模加工中發(fā)揮出越來越重要的作用。 

2 數(shù)控電火花線切割的特點 

    因為數(shù)控電火花線切割是數(shù)字系統(tǒng)控制下直接利用電能加工工件的一種方法,因些與其他加工方式相比有自己獨立的特點: 

(1)直接利用線狀的電極絲作電極,不需要制作專用電極,可節(jié)約電極的設(shè)計、制造費用。 

(2)可以加工用傳統(tǒng)切削加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件。對不同的工件只需編制不同的控制程序,對不同形狀的工件都很容易實現(xiàn)自動加工,很適合小批量形狀復(fù)雜零件、單件和試制品的加工,且加工周期短。 

(3)利用電蝕加工原理,電極絲與工件不直接接觸,兩者之間的作用很小,故而電極絲、夾具不需要太高的強度。 

(4)傳統(tǒng)的車、銑、鉆加工中,刀具硬度必須比工件大,而數(shù)控電火花線切割機床的電極絲材料不必比工件材料硬,可節(jié)省輔助時間和刀具費用。 

(5)直接利用電、熱能進行加工,可以方便地對影響加工精度的加工參數(shù)(脈沖寬度、間隔、伺服速度等)進行調(diào)整,有利于加工精度的提高,便于實現(xiàn)加工過程的自動化控制。 

(6)工作液一般采用水基乳化液或純水,成本低,不會發(fā)生火災(zāi)。 

(7)利用四軸或五軸聯(lián)動,可加工錐度、上下面異形體或回轉(zhuǎn)體等零件。 

(8)由于電極絲比較細,可以方便地加工微細異形孔、窄縫和復(fù)雜截面的型柱、型孔。由于切縫很窄,實際金屬去除量很少,材料的利用率很高。對加工、節(jié)約貴重金屬有重要意義。 

(9)采用移動的長電極絲進行加工,使單位長度電極絲的損耗較少,從而對加工精度的影響比較小,特別在慢走絲線切割加工中,電極絲一次性使用,電極絲損耗對加工精度的影響更小。 

 

    正是由于電火花線切割加工有許多突出的特點,因而在國內(nèi)外發(fā)展都很快,在塑料模具加工中已獲得了廣泛的應(yīng)用。 

3 數(shù)控電火花線切割在塑料模加工中的應(yīng)用場合 

3.1數(shù)控電火花線切割在動模和定模加工中的應(yīng)用 

    在塑料模具中,動模和定模是塑料模具的主要組成部分。動模也稱型芯或凸模,是成型塑件內(nèi)表面的模具零件,多裝在注塑機的動模板上。定模也稱型腔或凹模,是成型塑件外表面的模具零件,多裝在注塑機的定模板上。動模和定模通常都要經(jīng)過淬火處理,硬度極高,一般加工方法難以加工,特別是小孔與異型孔。數(shù)控電火花線切割在動模加工中的應(yīng)用常有鑲件孔、頂針孔、司筒孔、斜頂孔等的加工。在定模加工中的應(yīng)用常有鑲件孔、鑲針孔等的加工。見圖一:數(shù)控電火花線切割在動模加工中的應(yīng)用;圖二:數(shù)控電火花線切割在定模加工中的應(yīng)用。 


圖一:數(shù)控電火花線切割在動模加工中的應(yīng)用




圖二:數(shù)控電火花線切割在定模加工中的應(yīng)用



3.2 數(shù)控電火花線切割在工具電極加工中的應(yīng)用 

    在塑料模具中,特別是動模、定模有許多微小的地方刀具不宜加工,或者形狀較復(fù)雜的面,這時就需要制作工具電極,采用電火花成型加工。工具電極苦有細異形孔、窄縫和復(fù)雜斜面的型柱、型孔,刀具不宜加工,就必須使用數(shù)控電火花線切割機床進行切割成形。由于銑刀總存在著半徑R,在要求尖角的模具中,電極也常常要用數(shù)控電火花線切割進行清角。清角加工充分利用了電極絲R小,可變錐度大的優(yōu)點。如圖三:數(shù)控電火花線切割在工具電極加工中的應(yīng)用。


圖三:數(shù)控電火花線切割在電極加工中的應(yīng)用



    電極的切割過程中,切記要考慮電極成型時所用的火花位。一般勻有粗、精電極兩種,放電火花位分別約為單邊0.15MM、0.05MM;在大型工件加工中還需要用到粗中精三個電極,放電火花位分別約為單邊0.3MM、0.15MM、0.05MM。在加工孔時,補正值要減去單邊放電火花位,也即將孔割大雙邊兩個火花位。如加工一個10MM的孔,若火花位為單邊0.3MM,則加工后的孔的尺寸為10.6MM。在加工外形時,補正值也是要減去單邊放電火花位,也即將電極外形雙邊割小兩個放電火花位。如加工一個10MM*10MM的正方柱,若火花位為0.3MM,則加工后的尺寸為9.4MM*9.4MM。 

3.3 數(shù)控電火花線切割在零配件加工中的應(yīng)用 

    數(shù)控電火花線切割在零配件加工中的應(yīng)用常有:動模定模鑲件、斜頂、滑塊、銷釘孔、以及一些耐磨板、壓板壓條等。如圖四:數(shù)控電火花線切割在零配件加工中的應(yīng)用。


圖四:數(shù)控電火花線切割在零配件加工中的應(yīng)用



    零配件加工時常常也考慮配合間隙,一般取值的規(guī)則是將鑲孔割大0.003~0.005MM,而鑲件照正常數(shù)據(jù)加工;蛘咴诓恢偪状笮〉那闆r下將鑲件單邊放大0.003~0.008MM,以免鑲件過小不能使用。在斜度鑲件加工時,底部頂部一般都放長1MM左右。因為在裝配時可以把鑲件裝得很緊,不留一點縫隙,多余的部分可以用銑刀或鈔輪加工去掉。

4.數(shù)控電火花線切割在塑料模加工中的幾種特殊應(yīng)用方法 

4.1數(shù)控電火花線切割在頂針孔加工中的應(yīng)用方法 

    頂針是塑料模中最簡單的脫模零件,常設(shè)計在脫模阻力較大的部位。頂針孔就是供頂針通過到達產(chǎn)品內(nèi)表面,頂出產(chǎn)品的通道。如圖五:數(shù)控電火花線切割在頂針孔加工中的應(yīng)用。


圖五:數(shù)控電火花線切割在頂針孔加工中的應(yīng)用



    一般模具中頂針孔都較多,在線切割中穿絲頻繁,故適宜帶有自動穿絲的慢走絲機床加工。在編程軟件上也適宜選用帶有多件編程的軟件進行程序編制,如臺灣的統(tǒng)達軟件。該軟件能一次框選所有頂針孔,只需一次設(shè)置加工參數(shù)或條件,就能自動生成所有頂針孔的加工程式。不像有些軟件,對頂針孔的加工需要一次又一次的選擇頂針孔或加工參數(shù)及條件。在頂針孔的加工時,第一個頂針孔的大小往往需要進行試配。如果最后一次加工頂針仍然放不進去則要進行二次重割。重割時將程序的第一刀刪除,第二刀補正值不變,第三刀補正值略加。如果能進去一小半,則第一刀、第二刀勻刪除,第三刀補正值略加。這是一個經(jīng)驗積累的工作,往往要多次才能取得合適的配合補正值。

4.2數(shù)控電火花線切割在斜頂孔加工中的應(yīng)用方法 

    斜頂也是塑料模中常見的一零件,它常常是成對的在動模左右兩邊出現(xiàn)。斜頂孔也就是斜頂頂出的通道。斜頂孔一般都有斜度,而且它的斜度是兩邊同向而斜,兩邊為直身,不同于一般的斜度工件加工。在編程時切記要小心,分清楚它的斜向,注意檢查程式中的偏斜代碼與偏斜值正負。如圖六:數(shù)控電火花線切割在斜頂孔加工中的應(yīng)用方法。


圖六:數(shù)控電火花線切割在斜頂孔加工中的應(yīng)用方法



斜頂孔的程式例如下: 

G54 

G21 

G90 

G92 X0. Y0. 

T84 

C101 H001 

M98 P0001 

T85 

C102 H002 

M98 P0002 

C103 H003 

M98 P0001 

M02 

N0001 

G91 

G42G52A0. G01 X-1.0167 Y12.5 

G52 A5.X26.0167 

G50 Y-25. A0. 

G51 X-50. A5. 

G50 Y25. A0. 

G52 X23.9833 A5. 

G40 G50 X1.0167 Y-12.5 A0. 

G90 

M99 

N0002 

G91 

G41 G01 G51A0 X-1.0167 Y12.5 

X-23.9833 A5. 

G50 Y-25. A0. 

G52 X50. A5. 

G50 Y25. A0. 

G51 X-26.0167 A5. 

G40 G50 X1.0167 Y-12.5 A0. 

G90 

M99 

    在上面的程式中注意G51和G52的區(qū)別,以及兩個子程序中來回正走與反走G51和G52的不同。

4.3數(shù)控電火花線切割在上下異形件加工中的應(yīng)用方法 

    下異形是指工件的上端與下端形狀不一樣,如上端為一個圓,下端為一正方形。如圖七:數(shù)控電火花線切割在上下異形加工中的應(yīng)用方法。


圖七:數(shù)控電火花線切割在上下異形加工中的應(yīng)用方法



上下異形的程式例如下: 

G54 

G21 

G90 

G92 X0. Y-31.25 U0. V0. 

T84 

C101 H001 

G142 

G01 Y-25. : G01 Y-18.75 

X25. : G03 X13.2582 Y-13.2583 J18.75 

Y25. : X13.2583 Y13.2583 I-13.2582 J13.2583 

X-25. : X-13.2582 I-13.2583 J-13.2583 

Y-25. : Y-13.2583 I13.2582 J-13.2583 

X0. : X0. Y-18.75 I13.2582 J13.2583 

Y-31.25 : G01 Y-31.25 

G140 

M02 

    在上面的程式中,以兩點隔開,前面的程式是下面的形狀為正方形,后面的程式是上面的形狀為圓形。它為一個復(fù)合程式,是將上下兩個程式并在一起走,下面數(shù)據(jù)走X、Y軸,上面的數(shù)據(jù)走U、V軸。 

4.4 數(shù)控電火花線切割在斜導柱孔加工中的應(yīng)用方法 

    斜導柱是抽芯滑塊中的一個零件,斜導柱孔也就是導柱斜向通過的通道。由于是圓孔,又有單向斜度,常是線切割加工中的難題。如圖八:數(shù)控電火花線切割在斜導柱孔加工中的應(yīng)用方法。


圖八:數(shù)控電火花線切割在斜導柱孔加工中的應(yīng)用方法



    斜導柱孔簡單加工方法是用輔助夾具進行輔正加工,采用一條邊線碰數(shù)或畫線取數(shù)加工,故該方法加工精度低不準確,采用軟件分析處理才是較合理的加工方案。在編程取數(shù)時切記要小心,在它的程式面上是一個橢圓,而不是一個標準圓。它的程式上實際上就是兩個橢圓的上下異形程式。

斜導柱孔的程式例如下: 

G54 

G21 

G90 

G92 X0. Y0. U0. V0. 

T84 

C101 H001 

G142 

G01 X-5.3557 : G01 X4.2409 

。。。。。。。。。 

。。。。。。。。。 

。。。。。。。。。 

X-5.1994 Y1.1993 I4.6364 J-.7839 : X4.3972 Y1.1993 I4.6364 J-.7839 

X-5.335 Y-.4391 I4.632 J.658 : X4.2616 Y-.4391 I4.6321 J.658 

X-5.3506 Y-.2198 I4.6525 J.4394 : X4.2461 Y-.2198 I4.6525 J.4394 

X-5.3557 Y0. I4.6627 J.2198 : X4.2409 Y0. I4.6627 J.2198 

G01 X0. : G01 X0. 

G140 

M02 

    在上面程式中的省略號代表省略去了中間的程式。因為橢圓是splines,而線切割機的控制器只能執(zhí)行線和圓弧指令,故splines打斷為圓弧,才造成上面的程式有好幾十甚至上百條。 

    在實際加工中如果斜度較大,還必須考慮補償值offset的更改。因為程序上的補償值是在XY平面內(nèi)求出的,與斜度加工時的實際補償值存在誤差,因此還需要考慮這部分多出的補償值,對實際補償值進行修正。 

    在實際加工中,因機器控制器不同,上述各種程式還必須經(jīng)過手工略作修改,才能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。 

5 總結(jié) 

    因此,數(shù)控電火花線切割始終是塑料模加工的利器,廣泛應(yīng)用于動模、定模、電極以及零配件。在特殊加工場合,只要能編制出正確的數(shù)控程式,電火花線切割定會在塑料模加工中發(fā)揮出越來越重要的作用。

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