±1μm,高精密慢走絲加工掌控(kòng)以下核(hé)心技巧
為實現±1μm級超高精度慢走絲加(jiā)工,必須係統性地掌控以下(xià)核心技巧(qiǎo):
一是嚴格保障工藝前提。確保衝液壓力穩定、噴嘴間隙精確(0.05-0.10mm),表麵要求Ra<0.35µm時選用鍍鋅絲,精(jīng)修時保持水(shuǐ)質純(chún)度(μS<10)。
二是精(jīng)確控製溫度(dù)影響。維持20±3℃恒溫環(huán)境,大(dà)型工件單次開機完成。加工前必須進行機床預熱(30分鍾(zhōng)至數十分鍾),通過多軸聯動使機(jī)床達到熱平衡狀態(tài)。
三是(shì)精細維護機(jī)床狀態。定期清理導電塊與導輪,確保冷卻水路通暢,檢(jiǎn)查並調整絲張(zhāng)力與絲速。
四是有效控製加工變形。通過加工穿絲孔(kǒng)、采用應力釋放(fàng)切割(如兩次主切法)、優化切割路徑(從夾(jiá)持(chí)端開始)、多型孔模(mó)板分階段(duàn)加工等工藝,最大限度消除材料(liào)內(nèi)應力影響。對複雜工件建議設置多段暫留量,最後切割連接部位。
唯有將環境穩定性、機床維護、工藝參數與變形控製技術係統結(jié)合,才能穩定(dìng)實現微米級加工精度。
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慢走絲機床屬(shǔ)於高精密加(jiā)工機床,當下先進的慢(màn)走絲加工已經(jīng)達到了令人驚歎的精度水準,尺寸精度可控製在1μm以內,精(jīng)密定位可實現納(nà)米級當量(liàng)的控製,表(biǎo)麵(miàn)粗糙度指標可達Ra0.05μm以內。
但有些工廠(chǎng)在使用(yòng)慢走絲機床時,沒(méi)有(yǒu)精密加工概念(niàn),以為好機床隨便就能實現高精密(mì)加工。事實上,精密加工務必注意一係列加工細節。
01、高精密加工的(de)工藝前提
慢走絲(sī)機(jī)床都帶有工藝參數(shù)庫,其工藝參數一般都是(shì)在(zài)具體條件下(如工件材料(liào)、電極(jí)絲、溫(wēn)度20±1℃、濕度40-80%等)試驗得出的。如果下述條件發生變化(huà)或者不能達標,可能(néng)會(huì)導致加工結果產生(shēng)偏差。
1)衝水規範:按標準參數加工時,水壓表(biǎo)指示值與理論值相比較後,差值應小於0.5bar;
2)工(gōng)件與噴嘴間隙:0.05~0.10mm;
3)表(biǎo)麵粗糙度要求Ra≧0.35µm時可選用注重效率型的切割絲(推薦使用與機床隨機所配相同類型的絲),當Ra<0.35µm時(shí),為了獲得好的加工表麵,選用(yòng)注重表麵的鍍鋅絲進行加工;
4)精(jīng)加工時,請保證水µS<10,尤其(qí)在精修加工時,請按工藝參數要求。必要時,請更換樹脂或純淨水。
02、溫(wēn)度對加工(gōng)精度的影響(xiǎng)
為了進行高精確和高質量的慢走絲線切割加工,環境穩定必須符合規(guī)定的(de)要求,不(bú)能有任何陽光的直射或氣流,應監(jiān)控溫度變(biàn)化。機床保證工作精度的溫度範圍為20±3º,如果溫(wēn)差較大,則會影響加工(gōng)精度(dù)及表麵粗糙(cāo)度。
室溫變化對加工精度有較大(dà)的影響,其影響反映在尺寸、位置、形狀三方麵。如下圖所示,溫度變化越大、工件尺寸(cùn)越大,其受(shòu)溫度的影響就更明顯。例(lì)如長度200mm的工件,溫度相差5度時會產生0.01mm的尺寸誤差(chà)。一個較(jiào)大的零件最好在一次開機中完(wán)成,如果放(fàng)了一個晚上,隻是主切影響不大,但要是(shì)修切中停止就很難保(bǎo)證加工精度了。
室溫變化對加工精度的影響
數控機床的熱特性對加工精度有重(chóng)要影響,幾乎占到加工精(jīng)度的半數以上。機床在長時間停止運行狀態下和(hé)熱平衡狀態下的加(jiā)工精度差異較大,究其(qí)原因,是因為數控機床的主軸和(hé)各(gè)運動軸在運行(háng)一段(duàn)時間後,其溫度相對維(wéi)持在某一固定水平,且隨著(zhe)加工時間的變化,數控機床的(de)熱(rè)態(tài)精度趨(qū)於(yú)平穩,這就表明了即使是高精(jīng)密的機床也隻有(yǒu)在穩定的溫度環境與熱平衡狀態下才(cái)能獲得穩(wěn)定的加工精度。在開機後就要投入高精密加工生產的情況,對機床進行預熱是最基本的精密加工常(cháng)識。然而,機(jī)床的“熱身運動”這個準備環節被很多工廠忽視(shì)或者不知曉。
如果機床擱置(zhì)狀態達到(dào)多天以上時,建議在(zài)高精密加工前進行30分鍾以上的預熱;如果擱置(zhì)狀態(tài)僅(jǐn)為數小時,建議在高精密加(jiā)工(gōng)前進行(háng)5-10分鍾(zhōng)的預熱(rè)。預熱的過程就(jiù)是讓機床(chuáng)參與加工軸的(de)反複移動,最好進行多軸聯動,比如讓(ràng)XYZ軸從坐(zuò)標係的左下角位置移動到(dào)右(yòu)上角位置,反複走對角線。執行的時候可以在機床上編寫(xiě)一個宏程序,讓機床反複執行預熱的動作(zuò)。
03、與機床(chuáng)維護保養相(xiàng)關
慢走絲加(jiā)工的精度與機床的維護保養狀況直接相關,尤其是對運(yùn)絲係統的維護保養。要注重(chóng)以下(xià)這些方(fāng)麵:
1)需檢查(chá)導(dǎo)電塊冷卻水是否正常。尤其是下導電塊的冷卻水是否有,因(yīn)為切割的過程中會掉銅末,長期使用機床(chuáng)後可能會堵塞下導電塊冷卻水甚至下噴嘴(zuǐ)加工用衝水,應進行清(qīng)理、疏通(tōng);
2)下臂上的下導輪轉動是靈活。檢查並清洗;
3)收絲輪是否正常;
4)檢查絲的(de)張力及絲速,必要時重新調節;
5)檢查並清洗導絲嘴和導電塊。
04、防止加工變形影響加工精度
可以采取一定的措施(shī)對慢走絲加工(gōng)的變形予以控(kòng)製,防止變形對加工精度產生影響。
1)切割前的粗加(jiā)工(gōng)或應力釋放切割
如果需要在一塊材料上進行大麵積切割,會使材料內部殘餘應力的相對(duì)平衡狀態受到破壞,材料會產生很大的變形(xíng)。我們可以先消除材料的大部分應力,辦法是進行粗加工(粗加工),把大部分的餘量(liàng)先去掉,或者(zhě)是進行釋放應力的路徑切割。
對於大(dà)件凹模的慢走絲加工,可以做兩次主切,先將主切的偏移量(liàng)加大單邊0.1-0.2mm進行第一次主切,讓其(qí)應力釋放,再用(yòng)標準偏移量進行第二次主切,如下圖所(suǒ)示。
進行釋放應力的粗加工減(jiǎn)少變形(xíng)
對於長的狹窄外形,先在此型孔內(nèi)部進行釋放應力的路(lù)徑切割,再加工型孔(kǒng)外形,如下圖(tú)所示,
釋放應力切割
2)加工穿絲孔
切(qiē)割凸模時,如果不加工穿絲孔,直接從材料外切入,如下圖(a),因材料(liào)應力不平衡產生變形,會產生張口變形或(huò)閉口變形。可在材料上加工穿絲孔,進行封閉的輪(lún)廓加工(gōng),如下圖(b)可明顯(xiǎn)減少慢走絲加工帶來的變(biàn)形。
(a)變形較大(b)變形較小
加工穿(chuān)絲孔減少變形
3)優(yōu)化加工路徑
一(yī)般(bān)情況下,最好將加工起割點安排在靠近夾持(chí)端,將工件(jiàn)與其夾(jiá)持(chí)部分分離(lí)的切割段安排在(zài)加工路(lù)徑的末端,將(jiāng)暫停點設在靠近坯件(jiàn)夾持端部位。一些加工中由於加工路徑安排不合理,也是造成線(xiàn)切割加工(gōng)變形(xíng)的原因。如下圖所示,比較合理(lǐ)的加工(gōng)路徑是:A→B→C→D……→A。如果按照順時針方向:A→L→K→J……→A,由於切割開始就將工件與夾持(chí)部分切斷,加工到程序的末(mò)段(duàn)時,凸模的切割精度直接受到夾持不(bú)可(kě)靠因素的(de)影響。
加工路徑的安排
4)多型孔凹模板加工工藝優化
模板在慢走絲加工時,隨著原有內應力(lì)的作用及線切割所產生的熱(rè)應力的影響,將產生不定向、無規則的變形,使後麵的切割吃刀量厚薄不均,影響了加工質量和加工精度(dù)。
針對此種情況,對精度要求比較高的模板,在多次切割加工中。第1次切割將所有型孔的廢料(liào)切掉,取出廢料後,再由機床的自動移位功能,依次完成型孔的修切:主切a腔,取廢(fèi)料→主切b腔,取廢(fèi)料→主切c腔(qiāng),取廢料→……→主(zhǔ)切n腔(qiāng),取廢料→a腔修切(qiē)→b腔修切→……→n腔修切(qiē),加工完畢(bì)。
這種切割方式能使每個型孔加工後有足夠的時間釋放內應力(lì),能將各個型孔因(yīn)加工(gōng)順序不同而產(chǎn)生的相(xiàng)互影響、微量變形降低到最小程度,較好地保證(zhèng)模板的加工尺寸精度。
但是這樣(yàng)加工穿絲次數多,工作量較大,更適合於帶有自動穿絲機構的慢走絲線切割機床。這樣切割完後經測量,形位尺寸符合高精度要求。
5)設(shè)置多段(duàn)暫留量
大型、複(fù)雜形狀的工件加工情況,應設置兩處或以上的暫留量,設置多個起割點,如下圖所示。編程時以開放形狀的方式加(jiā)工,編程(chéng)前先把圖形分解成多段,並分別串接起來,加工(gōng)時先加(jiā)工輪廓,最後加工暫留量部分。
±1μm,高精密(mì)慢走絲加工掌控以下核心技巧
11-11-2025
