±1μm,高精密慢走絲加(jiā)工掌控以下(xià)核心技巧
為實現±1μm級超高精度慢走絲加工,必須係統性地(dì)掌控以下核心技巧:
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(biǎo)麵要求Ra<0.35µm時選用(yòng)鍍鋅絲,精修時保持水質純度(μS<10)。
二是精確控製溫度影響。維持20±3℃恒溫環境,大型工件單(dān)次開機完成。加工前必須進行機床預熱(30分鍾至數十(shí)分鍾),通過多(duō)軸聯動使機床達到熱平衡狀態。
三是精細維(wéi)護機床狀態。定期清理導電塊與導輪,確保冷卻水路通暢,檢查並調整絲張力(lì)與絲速。
四是(shì)有(yǒu)效控製加工變形。通過加工穿(chuān)絲孔、采(cǎi)用應力釋放切(qiē)割(如兩次主切法)、優化切割路徑(jìng)(從夾持端開始)、多型孔模板分階段加工等工藝,最大限度消除材料內應力影響。對複雜工件建議設置多段暫留量,最(zuì)後切割連接部位。
唯有將環境穩定性、機床維(wéi)護、工(gōng)藝參數與變形控製技術係統結合,才(cái)能穩定實現微米級加工精度。
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慢走絲機床屬於高精密加工(gōng)機床,當下先(xiān)進的慢走絲加工已經達到了令人(rén)驚歎的精(jīng)度水準,尺寸精度可控製在1μm以內,精密定位可實現納米級(jí)當量的控製(zhì),表(biǎo)麵粗糙(cāo)度指(zhǐ)標可達Ra0.05μm以內(nèi)。
但有(yǒu)些工廠在使用慢走絲機床時,沒有精密加工概念,以為好機床隨便就(jiù)能實現高精密加工。事實上,精密加工務必注意一係列加工細節。
01、高精密加工的工藝前提
慢(màn)走絲機床都帶有工(gōng)藝參數庫,其工藝參數一般(bān)都(dōu)是在具體條件下(如工(gōng)件材料、電極絲、溫度20±1℃、濕度40-80%等)試驗得出的。如果下述條件發生變化或(huò)者不能(néng)達標(biāo),可能會導致加工結果產生偏差。
1)衝水規範(fàn):按標準(zhǔn)參數加工時,水壓表指示值與理論值相(xiàng)比較後,差值應小於0.5bar;
2)工件與噴嘴間隙:0.05~0.10mm;
3)表麵粗(cū)糙度要求Ra≧0.35µm時可選用注重效(xiào)率型的切割絲(推薦使用與機床隨(suí)機所配相同類型的絲),當(dāng)Ra<0.35µm時(shí),為了獲得好的加工表麵,選(xuǎn)用注重表麵的鍍鋅絲進(jìn)行加工;
4)精加工時(shí),請(qǐng)保證水µS<10,尤其在精修加工時,請按工藝參數要求(qiú)。必要時,請更換樹脂或純淨水(shuǐ)。
02、溫度對加工精度的影響
為了進行高精確和高質量的慢走絲線切(qiē)割加工,環境穩定必須符合規定的要求,不能有任(rèn)何陽光的直射或(huò)氣流,應監控溫度(dù)變化。機(jī)床保證工作精度的溫度範圍為20±3º,如果溫差較大(dà),則會影響加工精度及表麵粗糙度。
室溫變化對加工精度有較大的(de)影響(xiǎng),其影(yǐng)響反(fǎn)映在尺寸、位置、形狀三方麵。如下圖所示(shì),溫(wēn)度變化越大(dà)、工件尺(chǐ)寸越大,其受溫度的影響就更明顯。例如長度200mm的工件,溫度(dù)相差5度時會產生0.01mm的(de)尺(chǐ)寸誤差。一個(gè)較大的零件最好在一次開機(jī)中完成,如果放了一個晚上,隻是主切影響不大,但要是修切中停止就很難保證加工精度了。
室溫變化對加工精度的影響
數控機床的熱特性對加工精(jīng)度有重要影(yǐng)響,幾乎(hū)占到加工精(jīng)度的半數以上。機(jī)床在長時間(jiān)停止運行狀(zhuàng)態下和熱平衡狀態下的加工精度(dù)差異較大,究其原因,是因為數控機床的主軸和各運動軸在運行一段(duàn)時(shí)間後,其溫度相對維持在某(mǒu)一固定水平,且隨著加工時間的變化,數控機床的熱態精度趨(qū)於平穩,這就表明了即使是高精密的機床也隻有在穩定的溫度環境與(yǔ)熱平衡狀態下才能獲得穩定的加工精度。在開機後就要投入高精密加工生產的情況,對機床進行預(yù)熱是最基本的精密加工常(cháng)識(shí)。然而,機床的“熱身(shēn)運(yùn)動”這個準備環節被很多工廠忽視或者不知曉。
如果機床擱置狀態達到多天以上時,建議在高精密加工前進行30分鍾以上的預熱;如果擱置狀態僅為數小時,建議在(zài)高精密加工前進(jìn)行5-10分鍾的預熱。預熱的過(guò)程就是(shì)讓機床參與加工軸的反複移動,最好進行多軸聯動(dòng),比如讓XYZ軸從坐標(biāo)係的(de)左下角位置(zhì)移動到右上角位置,反複走對角線。執行的時候可以在機(jī)床上編(biān)寫一個宏程序,讓機床(chuáng)反複執行預熱的動作。
03、與機床維護保養相關(guān)
慢走絲(sī)加工的(de)精度與機(jī)床(chuáng)的維護(hù)保養狀況(kuàng)直接相關(guān),尤其是對運絲係統的維護保養。要注(zhù)重以下(xià)這些方麵:
1)需檢查(chá)導(dǎo)電塊冷(lěng)卻水是(shì)否正常(cháng)。尤其是下導(dǎo)電塊的冷卻水(shuǐ)是(shì)否(fǒu)有,因為切割的過程中會掉(diào)銅末,長期使用機床後可能會堵塞下導電塊冷卻水(shuǐ)甚至下(xià)噴嘴(zuǐ)加工用衝水,應進行清理(lǐ)、疏通;
2)下臂上的下導輪轉動是靈(líng)活(huó)。檢查並清洗;
3)收絲輪(lún)是否正常;
4)檢查絲的張力及(jí)絲速,必要時重新調節(jiē);
5)檢查並清洗導絲嘴和導(dǎo)電塊。
04、防止加工變形(xíng)影響加工精度
可以采取一(yī)定的措施對(duì)慢走絲加工(gōng)的變(biàn)形予以控製,防止變形對加工(gōng)精度產生影響。
1)切割前的粗加工或應力釋放切割(gē)
如果需要在一塊材料上進行大麵(miàn)積切割,會使材料內部殘餘應力的(de)相對平衡狀態受到破壞,材料會產(chǎn)生很大的變形。我(wǒ)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),把大部分的餘量先去掉,或者是進行釋放(fàng)應力的路徑切割。
對於大件凹模的慢走絲加工(gōng),可以做兩次主切,先將主切的偏移量加大單邊0.1-0.2mm進行第一次主切(qiē),讓其應力釋放,再用標準偏移量進行第二次主切,如(rú)下圖所示。
進行釋放應力的粗加工減少變形
對於(yú)長的狹窄外形,先在此型孔(kǒng)內部進行釋放(fàng)應力的路徑(jìng)切割,再加工(gōng)型孔外形,如下(xià)圖所示,
釋放應力切割
2)加工穿絲孔
切割(gē)凸(tū)模時,如果不(bú)加工穿絲孔,直接從材料外切入,如下圖(a),因材料應力不平衡產生變形,會(huì)產生張口變(biàn)形或閉口變形。可在材料上加工穿絲孔,進行封閉的輪廓(kuò)加(jiā)工,如下圖(b)可(kě)明顯減少(shǎo)慢走絲加工帶來的變形。
(a)變形較大(b)變形較(jiào)小
加工(gōng)穿絲孔減少變形
3)優化(huà)加工路徑
一般情況下,最好將加工起割點安排在(zài)靠近夾持端,將工件與其夾持部分分(fèn)離的切割(gē)段安排在加工路徑的末端,將暫停點設在靠近(jìn)坯件夾持端部位。一些加工中(zhōng)由於加工路徑安排不合理,也是造(zào)成線切割加工(gōng)變形的原因。如下圖所示,比較合理的加工路徑是:A→B→C→D……→A。如果按照順時針方向:A→L→K→J……→A,由於(yú)切割開始就將工件與夾持部分切斷,加工到程序的末段時(shí),凸模的切割精度直接受到夾持不可靠因素的影(yǐng)響(xiǎng)。
加工路徑的(de)安排
4)多型孔凹模板加工工藝優化
模板在慢走絲加工時,隨著原有內應力的作用及線切割所產生的(de)熱應力的影響,將產生不定向、無規則的(de)變形(xíng),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。
針對此種情況,對精度要求比較高的模板,在多次切割加工(gōng)中。第1次切割將所有型孔的廢料切掉,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,取廢料→主切b腔,取廢料→主切c腔,取廢料→……→主切n腔,取廢料→a腔修切→b腔修切→……→n腔修切,加工完畢。
這種切割方(fāng)式能使每個(gè)型孔加工後有足夠的時間釋(shì)放內應力,能將各個型(xíng)孔因加工順序不同而產生(shēng)的相互影響、微量變形降低到(dào)最小程度,較好地保證(zhèng)模板的加工尺寸精度。
但是這樣加工穿絲次數多,工作量較大,更(gèng)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(gāo)精度(dù)要求。
5)設置多段暫留量
大型、複雜形(xíng)狀(zhuàng)的工件加工情況,應設置(zhì)兩處或以上的暫(zàn)留(liú)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工,編(biān)程前先把圖形分解成多段(duàn),並分別串接起來,加工時先加工輪廓,最後加工暫留量(liàng)部(bù)分。
±1μm,高精密慢走(zǒu)絲加工掌控以下核心技(jì)巧
11-11-2025
