01線切割加工工件變形的原因

將一根竹子從中間劈開，竹片兩半都會(huì)變彎，大半彎得少，小半彎得多。這就是材料本身會(huì)有應(yīng)力，劈開的過程打破了材料原有應(yīng)力的平衡狀態(tài)，通過變形來恢復(fù)平衡。線切割加工工件變形也是同樣的道理，其切割過程打破了工件原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)。

線切割加工的變形大小與工件的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。窄長形狀的凹模、凸模易產(chǎn)生變形，其變形的大小與形狀復(fù)雜程度、長寬比等有關(guān)系；壁厚較薄的工件容易產(chǎn)生變形。

如果變形非常小，在加工要求的精度范圍以內(nèi)，這種變形幾乎可以忽略不計(jì)。但如果變形超出了加工精度要求，會(huì)使尺寸出現(xiàn)明顯偏差，影響工件的加工形狀。

造成變形的原因是多方面的，譬如，材料問題、熱處理問題、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題、工藝安排問題及線切割時(shí)工件的裝夾和切割路徑選擇問題等等。這些多方面的原因?qū)?dǎo)致材料內(nèi)部應(yīng)力作用發(fā)生變形。

熱應(yīng)力作用對工件形狀的影響
02工件加工變形的預(yù)防措施

可以采取一定的措施對線切割加工的變形予以控制，防止變形現(xiàn)象的發(fā)生。

1）切割前的粗加工或應(yīng)力釋放切割

如果需要在一塊材料上進(jìn)行大面積切割，會(huì)使材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對平衡狀態(tài)受到破壞，材料會(huì)產(chǎn)生很大的變形。我們可以先消除材料的大部分應(yīng)力，辦法是進(jìn)行粗加工（粗加工），把大部分的余量先去掉，或者是進(jìn)行釋放應(yīng)力的路徑切割。

對于大件凹模的電火花線切割加工，可以做兩次主切，先將主切的偏移量加大單邊0.1-0.2mm進(jìn)行第一次主切，讓其應(yīng)力釋放，再用標(biāo)準(zhǔn)偏移量進(jìn)行第二次主切，如下圖所示。
進(jìn)行釋放應(yīng)力的粗加工減少變形

對于長的狹窄外形，先在此型孔內(nèi)部進(jìn)行釋放應(yīng)力的路徑切割，再加工型孔外形，如下圖所示：

釋放應(yīng)力切割
2）加工穿絲孔

切割凸模時(shí)，如果不加工穿絲孔，直接從材料外切入，如下圖（a），因材料應(yīng)力不平衡產(chǎn)生變形，會(huì)產(chǎn)生張口變形或閉口變形?？稍诓牧仙霞庸ご┙z孔，進(jìn)行封閉的輪廓加工，如下圖（b）可明顯減少電火花線切割加工帶來的變形。

（a）變形較大       (b)變形較小
加工穿絲孔減少變形
3）優(yōu)化加工路徑

一般情況下，最好將加工起割點(diǎn)安排在靠近夾持端，將工件與其夾持部分分離的切割段安排在加工路徑的末端，將暫停點(diǎn)設(shè)在靠近坯件夾持端部位。一些加工中由于加工路徑安排不合理，也是造成線切割加工變形的原因。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(shí)針方向：A→L→K→J……→A，由于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響。

加工路徑的安排
4）多次切割

有的工件在采取某些措施后，仍有一些變形，為了滿足工件的精度要求，可改變一次切割到尺寸的傳統(tǒng)習(xí)慣，采用多次切割的方法?？熳呓z線切割加工采用多次切割方法，主要是為了達(dá)到更佳的表面粗糙度，但采用多次切割方法對減少因應(yīng)力問題帶來的模具零件變形有很重要的實(shí)際意義。

5）多型孔凹模板加工工藝優(yōu)化模板在線切割加工時(shí)，隨著原有內(nèi)應(yīng)力的作用及線切割所產(chǎn)生的熱應(yīng)力的影響，將產(chǎn)生不定向、無規(guī)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。
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切掉，取出廢料后，再由機(jī)床的自動(dòng)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。
這種切割方式能使每個(gè)型孔加工后有足夠的時(shí)間釋放內(nèi)應(yīng)力，能將各個(gè)型孔因加工順序不同而產(chǎn)生的相互影響、微量變形降低到最小程度，較好地保證模板的加工尺寸精度。

但是這樣加工穿絲次數(shù)多，工作量較大，更適合于帶有自動(dòng)穿絲機(jī)構(gòu)的慢走絲線切割機(jī)床。這樣切割完后經(jīng)測量，形位尺寸符合高精度要求。

6）設(shè)置多段暫留量

大型、復(fù)雜形狀的工件加工情況，應(yīng)設(shè)置兩處或以上的暫留量，設(shè)置多個(gè)起割點(diǎn)，如下圖所示。編程時(shí)以開放形狀的方式加工，編程前先把圖形分解成多段，并分別串接起來，加工時(shí)先加工輪廓，最后加工暫留量部分。