技術(shù)文章
線(xiàn)切割技術(shù)六大基本途徑以提高模具質(zhì)量
2021-04-10
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? ? ??世界范圍內,制造業(yè)的競爭變得越來(lái)越激烈,企業(yè)在盡可能短的時(shí)間內高效率、低消耗地為顧客提供個(gè)性化高質(zhì)量產(chǎn)品的能力,已成為企業(yè)競爭能力的一個(gè)標志。
有專(zhuān)家表示,模具質(zhì)量的高低,將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本、新產(chǎn)品投產(chǎn)及老產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期、企業(yè)產(chǎn)品結構調整速度與市場(chǎng)競爭力,因此,經(jīng)濟形勢對模具的質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。
如何才能更合理地提高模具質(zhì)量,是制造業(yè)實(shí)現飛躍的關(guān)鍵。怎么樣才能讓模具在高精度、低成本、高效率條件下,更長(cháng)時(shí)間地、更多模次地生產(chǎn)出質(zhì)量合格的制件,這已經(jīng)越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
一.研發(fā)優(yōu)質(zhì)替代鋼材
鋼材是不可替代的高能耗產(chǎn)品。提高質(zhì)量和性能,實(shí)現減量化用鋼帶來(lái)的節能減排效果,要遠遠大于鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的潛力。
近幾年,中國鋼鐵業(yè)節能減排并取得了顯著(zhù)成效,但中國鋼鐵業(yè)*大的節能潛力已不在鋼材生產(chǎn)過(guò)程,而在提高鋼材質(zhì)量、減少鋼材消耗。這是因為我國鋼材質(zhì)量和性能普遍較低,用戶(hù)為了保證使用性能,不得不以粗代細。
以汽車(chē)為例,我國乘用車(chē)使用優(yōu)質(zhì)高強鋼材的比例僅占21%,比國際平均水平40%-50%低一倍,比歐洲先進(jìn)水平(47%-80%)低一到三倍。由于多用了鋼材,國產(chǎn)乘用車(chē)自重比歐、日車(chē)高10%以上,平均百公里耗油8.13升,比歐洲(6.6升)高23.2%,比日本(5.9升)高37.8%。我國造船業(yè)與此相似,每載重噸平均耗鋼300公斤,比日本平均耗鋼(220公斤)高36%,同樣增加了運行油耗。
模具領(lǐng)域同樣存在巨大的節材節能潛力,如以中高檔鋼材取代低檔鋼標準,可節約鋼材10%-20%;模座用輕質(zhì)高強合金工具鋼替代普通鋼,可節約鋼材30%-50%。據專(zhuān)家表示,2010年,我國消費6億多噸鋼材基礎上減少1億噸是完全可能的,如果實(shí)現這一目標,僅鋼材生產(chǎn)過(guò)程中至少可以少耗能6200萬(wàn)噸標準煤,減排二氧化碳1.6億噸以上。同時(shí),鋼鐵行業(yè)將減少6億-7億噸物料運輸,車(chē)船等運輸工具會(huì )因使用高強鋼而減重從而降低油耗,這些都可以大大降低能耗和減少污染排放。另外,減少1億噸鋼材,還可減少鐵礦石消耗1.5億噸以上,相當于去年進(jìn)口礦石的四分之一,可大大緩解鋼鐵行業(yè)進(jìn)口礦石的困境。
二.優(yōu)化工藝結構方案
制件的設計者,要考慮到制件的技術(shù)要求及其結構必須符合模具制造的工藝性和可行性。
三.注重模具鋼材選材
這是提高模具質(zhì)量的*重要的一步,需要考慮到很多因素,包括模具鋼材材料的選用,模具結構的可使用性及安全性,模具零件的可加工性及模具維修的方便性,這些在設計之初應盡量考慮得周全些。
①模具鋼材材料的選用,既要滿(mǎn)足客戶(hù)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求,還需考慮到材料的成本及其在設定周期內的強度,當然,還要根據模具的類(lèi)型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素來(lái)選材。
②模具結構設計時(shí),盡量結構緊湊、操作方便,還要保證模具零件有足夠的強度和剛度。在模具結構允許時(shí),模具零件各表面的轉角應盡可能設計成圓角過(guò)渡,以避免應力集中;對于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用組合或鑲拼結構來(lái)消除應力集中;細長(cháng)凸?;蛐托?,在結構上需采取適當的保護措施;對于冷沖模,應配置防止制件或廢料堵塞的裝置(如:彈頂銷(xiāo)、壓縮空氣等)。與此同時(shí),還要考慮如何減少滑動(dòng)配合件及頻繁撞擊件在長(cháng)期使用中磨損所帶來(lái)的對模具質(zhì)量的影響。
③在設計中,必須減少在維修某一零部件時(shí)需拆裝的范圍,特別是易損件更換時(shí),盡可能減少其拆裝范圍。
四.重視制造過(guò)程的加工精度
這也是確保模具質(zhì)量的重要一環(huán),模具制造過(guò)程中的加工方法和加工精度也會(huì )影響到模具的使用壽命。
各零部件的精度直接影響到模具整體裝配情況,除掉設備自身精度的影響外,則需通過(guò)改善零件的加工方法,提高鉗工在模具裝配過(guò)程中的技術(shù)水平,來(lái)提高模具零件的加工精度;若模具整體裝配效果達不到要求,則會(huì )在試模中讓模具在不正常狀態(tài)下動(dòng)作的幾率提高,對模具的總體質(zhì)量將會(huì )有很大影響。
為保證模具具有良好的原始精度—原始的模具質(zhì)量,在制造過(guò)程中,首先要合理選擇高精度的加工方法,如電火花、線(xiàn)切割、數控加工等等,同時(shí),應注意模具的精度檢查,包括模具零件的加工精度、裝配精度及通過(guò)試模驗收工作綜合檢查模具的精度。在檢查時(shí),還需盡量選用高精度的測量?jì)x器,對于那些成形表面曲面結構復雜的模具零件,若用普通的直尺、游標卡就無(wú)法達到精確的測量數據,這時(shí),就需選用三坐標測量?jì)x之類(lèi)的精密測量設備,來(lái)確保測量數據的準確性。
五.表面強化成形零部件
這樣可以提高模具零件表面耐磨性,從而更好地提高模具質(zhì)量。
對于表面強化,要根據不同用途的模具,選用不同的強化方法。另外,近幾年發(fā)展起來(lái)的一種稱(chēng)為FCVA真空鍍金剛石膜技術(shù),能在零件表層形成一層與基體結合異常牢固又十分光滑均勻密實(shí)的保護膜,這種技術(shù)特別適合于模具表面保護性處理,也是提高模具質(zhì)量的一種效果顯著(zhù)的方法。
六.正確使用與維護模具
模具的安裝調試方式應恰當。在有熱流道的情況下,電源接線(xiàn)要正確,冷卻水路要滿(mǎn)足設計要求,模具在生產(chǎn)中注塑機、壓鑄機、壓力機的參數需與設計要求相符合等等。
在正確使用模具時(shí),還需對模具進(jìn)行定期維護保養,模具的導柱、導套及其他有相對運動(dòng)的部位應經(jīng)常加注潤滑油。對于鍛模、塑料模、壓鑄模之類(lèi),模具在每模成形前都應將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。
對模具進(jìn)行有計劃的防護性維護,并通過(guò)維護過(guò)程中的數據處理,則可預防模具在生產(chǎn)中可能出現的問(wèn)題,還可提高維修工作效率。有專(zhuān)家認為,要想提高模具的質(zhì)量,首先必須每個(gè)環(huán)節都要考慮到對模具質(zhì)量的影響,其次,還須通過(guò)各部門(mén)的通力合作。模具的質(zhì)量是模具企業(yè)自身實(shí)力的真實(shí)體現。
質(zhì)量是一個(gè)古老而又常新的話(huà)題!模具的質(zhì)量,無(wú)論是模具的設計者和制造者、制件的設計者,還是模具的使用者,都應積極關(guān)心的問(wèn)題。隨著(zhù)技術(shù)的不斷創(chuàng )新、新材料的廣泛采用、加工工藝的不斷變革、使用與維護條件的差異等等,都不同程度的影響模具的質(zhì)量。

如何區分中走絲、慢走絲、中走絲  在日常生活中,我們常常聽(tīng)說(shuō)中走絲、慢走絲、中走絲,對于業(yè)內人來(lái)說(shuō),可能是非常的簡(jiǎn)單,但是對于業(yè)外人來(lái)說(shuō),不知道三者之間到底應如何區分?  首先,中走絲、慢走絲、中走絲都是指的電火花中走絲線(xiàn)切割機床。電火花中走絲線(xiàn)切割(WirecutElectricalDischargeMachining簡(jiǎn)稱(chēng)WEDM).  1.什么是中走絲中走絲線(xiàn)切割,中走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機(Medium-speedWirecutElectricalDischargeMachining簡(jiǎn)寫(xiě)MS-WEDM),屬往復高速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機床范疇,是在高速往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機上實(shí)現多次切割功能,被俗稱(chēng)為“中走絲中走絲線(xiàn)切割”。中走絲技術(shù)在這里指出,所謂“中走絲”并非指走絲速度介于高速與低速之間,而是復合走絲中走絲線(xiàn)切割機床,即走絲原理是在粗加工時(shí)采用高速(8-12m/s)走絲,精加工時(shí)采用低速(1-3m/s)走絲,這樣工作相對平穩、抖動(dòng)小,并通過(guò)多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來(lái)的誤差,使加工質(zhì)量也相對提高,加工質(zhì)量可介于高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說(shuō),用戶(hù)所說(shuō)的“中走絲”,實(shí)際上是往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機借鑒了一些低速走絲機的加工工藝技術(shù),并實(shí)現了無(wú)條紋切割和多次切割?! ≈凶呓z技術(shù)在實(shí)踐中得出,在多次切割中第一次切割任務(wù)主要是高速穩定切割,可選用高峰值電流,較長(cháng)脈寬的規準進(jìn)行大電流切割,以獲得較高的切割速度。第二次切割的任務(wù)是精修,保證加工尺寸精度??蛇x用中等規準,使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4~1.7μm之間。為了達到精修的目的,通常采用低速走絲方式,走絲速度為1~3m/s,并對跟蹤進(jìn)給速度限止在一定范圍內,以消除往返切割條紋,并獲得所需的加工尺寸精度。第三次、第四次或更多次切割(目前中走絲控制軟件*多可以實(shí)現七次切割)的任務(wù)是拋磨修光,可用*小脈寬(目前*小可以分頻到1μs)進(jìn)行修光,而峰值電流隨加工表面質(zhì)量要求而異,實(shí)際上精修過(guò)程是一種電火花磨削,加工量甚微,不會(huì )改變工件的尺寸大小。走絲方式則像第二次切割那樣采用低速走絲限速進(jìn)給即可。中走絲技術(shù)在加工過(guò)程中,多次切割還需注意變形處理,因為工件在中走絲線(xiàn)切割加工時(shí),隨著(zhù)原有內應力的作用及火花放電所產(chǎn)生的加工熱應力的影響,將產(chǎn)生不定向、無(wú)規則的變形,使后面的切割吃刀量厚薄不均,影響了加工質(zhì)量和加工精度。因此需根據不同材料預留不同加工余量,以使工件充分釋放內應力及完全扭轉變形,在后面多次切割中能夠有足夠余量進(jìn)行精割加工,這樣可使工件*后尺寸得到保證?! ?.中走絲是電火花中走絲線(xiàn)切割的一種,也叫高速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機床(WEDM-HS),其電極絲(一般采用鉬絲)作高速往復運動(dòng),走絲速度為8~10m/s,電極絲可重復使用,加工速度較高,走絲容易造成電極絲抖動(dòng)和反向時(shí)停頓,使加工質(zhì)量下降,是我國生產(chǎn)和使用的主要機種,是我國**的電火花中走絲線(xiàn)切割加工模式。1960年,蘇聯(lián)首先研制出靠模中走絲線(xiàn)切割機床。中國于1961年也研制出類(lèi)似的機床。早期的中走絲線(xiàn)切割機床采用電氣靠??刂魄懈钴壽E。當時(shí)由于切割速度低,制造靠模比較困難,僅用于在電子工業(yè)中加工其他加工方法難以解決的窄縫等。1966年,中國研制成功采用乳化液和中速走絲機構的高速走絲中走絲線(xiàn)切割機床,并相繼采用了數字控制和光電跟蹤控制技術(shù)。此后,隨著(zhù)脈沖電源和數字控制技術(shù)的不斷發(fā)展以及多次切割工藝的應用,大大提高了切割速度和加工精度?! ?.低速走絲中走絲線(xiàn)切割機電極絲以銅線(xiàn)作為工具電極,一般以低于0.2m/s的速度作單向運動(dòng),在銅線(xiàn)與銅、鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60~300V的脈沖電壓,并保持5~50um間隙,間隙中充滿(mǎn)脫離子水(接近蒸餾水)等絕緣介質(zhì),使電極與被加工物之間發(fā)生火花放電,并彼此被消耗、腐蝕,在工件表面上電蝕出無(wú)數的小坑,通過(guò)NC控制的監測和管控,伺服機構執行,使這種放電現象均勻一致,從而達到加工物被加工,使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。目前精度可達0.001mm級,表面質(zhì)量也接近磨削水平。電極絲放電后不再使用,而且采用無(wú)電阻防電解電源,一般均帶有自動(dòng)穿絲和恒張力裝置。工作平穩、均勻、抖動(dòng)小、加工精度高、表面質(zhì)量好,但不宜加工大厚度工件。由于機床結構精密,技術(shù)含量高,機床價(jià)格高,因此使用成本也高。單向走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機床早期只有國外公司的獨有機種。臺灣的低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機起步雖然較晚,但這幾年來(lái)發(fā)展迅速。其關(guān)鍵的一個(gè)舉措就是由若干家電加工機床制造企業(yè)共同出資,在有關(guān)部門(mén)一定限度的支持下,由臺灣工業(yè)技術(shù)研究院投入大量的人力、物力做關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)10多年的攻關(guān),在控制系統及電源等關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破。臺灣各企業(yè)制造的低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機目前應屬中檔機的范圍,近3年每年達到20%~30%的增長(cháng)率,估計未來(lái)5年,臺灣低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機的年產(chǎn)量能達2000臺,可占世界市場(chǎng)的25%以上。低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機的技術(shù)含量高、市場(chǎng)前景好,可以獲得較高的回報,是電加工行業(yè)各個(gè)廠(chǎng)家的“必爭之地”、“戰略高地”。也可以說(shuō),誰(shuí)掌握了低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機的技術(shù),誰(shuí)就獲得了下一步企業(yè)發(fā)展壯大的機遇。為了搶占中國市場(chǎng),日本、瑞士、臺灣的電加工機床制造企業(yè)在中國大陸設廠(chǎng)生產(chǎn)這類(lèi)機床。我國的科技工作者在科技部專(zhuān)項基金的支持下,投入了較大的研發(fā)力量,已完成新一代低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機的研發(fā),取得了重大突破,目前已擁有了具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品,并占領(lǐng)了一定的市場(chǎng)份額,其性能指標可達中檔機水平。目前還有一些國內企業(yè)則希望通過(guò)與臺灣相關(guān)企業(yè)的合作,來(lái)發(fā)展低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割加工技術(shù)?! ∨c單向低速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機床相比,往復高速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機床在平均生產(chǎn)率、切割精度及表面粗糙度等關(guān)鍵技術(shù)指標上還存在較大差距。針對這些差距,本世紀初,國內有數家高速往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現了在高速走絲機上的多次切割加工(該類(lèi)機床被俗稱(chēng)為“中走絲”MediumSpeedWirecutElectricalDischargeMachining)。所謂“中走絲”并非指走絲速度介于高速與低速之間,而是復合走絲中走絲線(xiàn)切割機床,其走絲原理是在粗加工時(shí)采用8-12m/s高速走絲,精加工時(shí)采用1-3m/s低速走絲,這樣工作相對平穩、抖動(dòng)小,并通過(guò)多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來(lái)的誤差,使加工質(zhì)量也相對提高,加工質(zhì)量可介于高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說(shuō),用戶(hù)所說(shuō)的“中走絲”,實(shí)際上是往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機借鑒了一些低速走絲機的加工工藝技術(shù),并實(shí)現了無(wú)條紋切割和多次切割。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展,國內幾乎所有生產(chǎn)高速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機床的廠(chǎng)家都在生產(chǎn)及銷(xiāo)售中走絲,但*終表明不是所有的往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機都能進(jìn)行多次切割,或者說(shuō)不是所有的往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機采用多次切割技術(shù)后都能獲得好的工藝效果。多次切割是一項綜合性的技術(shù),它涉及到機床的數控精度、脈沖電源、工藝數據庫、走絲系統、工作液及大量的工藝問(wèn)題,并不是簡(jiǎn)單地在高速走絲機上加上一套運絲變頻調速系統即可實(shí)現的,只有那些制造精度高,并在諸方面創(chuàng )造了多次切割條件的往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機才能進(jìn)行多次切割和無(wú)條紋切割,并獲得顯著(zhù)的工藝效果。因此我們的生產(chǎn)企業(yè)必須充分注意到這個(gè)問(wèn)題,一定要按系統工程來(lái)做,真正把這一技術(shù)用好,把這一產(chǎn)品做好。如目前已有一些企業(yè)為進(jìn)一步提高機床本體精度,X、Y坐標工作臺采用了直流或交流伺服電機作驅動(dòng)單元直接驅動(dòng)滾珠絲杠,同時(shí)采用了帶螺距補償功能的全閉環(huán)控制,可以利用數控系統對機床的定位精度誤差進(jìn)行補償和修正。在保證精度的前提下,減小因長(cháng)期使用而導致的加工精度下降,延長(cháng)機床的使用壽命。運絲系統方面采用特殊(大多數采用金剛石)電極絲保持器,保持電極絲的相對穩定,減小加工過(guò)程中電極絲的張力變化。冷卻系統方面改變常用的粗放冷卻方式,采取多級過(guò)濾并對介電常數等關(guān)鍵參數加以控制,確保精加工的順利進(jìn)行??刂栖浖矫嫣峁╅_(kāi)放的加工參數數據庫,可以根據材料的質(zhì)地、厚度、粗糙度等條件選擇對應的加工參數。相信經(jīng)過(guò)我們的努力,多次切割技術(shù)將會(huì )更加完善,往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割加工技術(shù)也將得到更好的應用和發(fā)展。往復走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機采用多次切割技術(shù)后,雖加工質(zhì)量有明顯提高,但它仍然屬于高速走絲電火花中走絲線(xiàn)切割機的范疇,切割精度和光潔度仍與低速走絲機存在較大差距,且精度和光潔度的保持性也需要進(jìn)一步提高?!爸凶呓z機”具有結構簡(jiǎn)單、造價(jià)低以及使用消耗少等特點(diǎn),因此也有其生存的空間,目前執行的標準仍然是高速走絲機的相關(guān)標準,因此生產(chǎn)企業(yè)在對用戶(hù)的宣傳上要注意,一定要實(shí)事求是。 推薦文章(來(lái)源百度

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