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线切割技术六大基本途径以提高模具质量
2021-04-10
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      世界范围内,制造业的竞争变得越来越激烈,企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,已成为企业竞争能力的一个标志。
有专家表示,模具质量的高低,将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投产及老产品更新换代的周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力,因此,经济形势对模具的质量提出了越来越高的要求。
如何才能更合理地提高模具质量,是制造业实现飞跃的关键。怎么样才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下,更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件,这已经越来越成为人们关注的焦点。
一.研发优质替代钢材
钢材是不可替代的高能耗产品。提高质量和性能,实现减量化用钢带来的节能减排效果,要远远大于钢铁生产过程中的潜力。
近几年,中国钢铁业节能减排并取得了显著成效,但中国钢铁业*大的节能潜力已不在钢材生产过程,而在提高钢材质量、减少钢材消耗。这是因为我国钢材质量和性能普遍较低,用户为了保证使用性能,不得不以粗代细。
以汽车为例,我国乘用车使用优质高强钢材的比例仅占21%,比国际平均水平40%-50%低一倍,比欧洲先进水平(47%-80%)低一到三倍。由于多用了钢材,国产乘用车自重比欧、日车高10%以上,平均百公里耗油8.13升,比欧洲(6.6升)高23.2%,比日本(5.9升)高37.8%。我国造船业与此相似,每载重吨平均耗钢300公斤,比日本平均耗钢(220公斤)高36%,同样增加了运行油耗。
模具领域同样存在巨大的节材节能潜力,如以中高档钢材取代低档钢标准,可节约钢材10%-20%;模座用轻质高强合金工具钢替代普通钢,可节约钢材30%-50%。据专家表示,2010年,我国消费6亿多吨钢材基础上减少1亿吨是完全可能的,如果实现这一目标,仅钢材生产过程中至少可以少耗能6200万吨标准煤,减排二氧化碳1.6亿吨以上。同时,钢铁行业将减少6亿-7亿吨物料运输,车船等运输工具会因使用高强钢而减重从而降低油耗,这些都可以大大降低能耗和减少污染排放。另外,减少1亿吨钢材,还可减少铁矿石消耗1.5亿吨以上,相当于去年进口矿石的四分之一,可大大缓解钢铁行业进口矿石的困境。
二.优化工艺结构方案
制件的设计者,要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。
三.注重模具钢材选材
这是提高模具质量的*重要的一步,需要考虑到很多因素,包括模具钢材材料的选用,模具结构的可使用性及安全性,模具零件的可加工性及模具维修的方便性,这些在设计之初应尽量考虑得周全些。
①模具钢材材料的选用,既要满足客户对产品质量的要求,还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度,当然,还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。
②模具结构设计时,尽量结构紧凑、操作方便,还要保证模具零件有足够的强度和刚度。在模具结构允许时,模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡,以避免应力集中;对于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用组合或镶拼结构来消除应力集中;细长凸模或型芯,在结构上需采取适当的保护措施;对于冷冲模,应配置防止制件或废料堵塞的装置(如:弹顶销、压缩空气等)。与此同时,还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具质量的影响。
③在设计中,必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围,特别是易损件更换时,尽可能减少其拆装范围。
四.重视制造过程的加工精度
这也是确保模具质量的重要一环,模具制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具的使用寿命。
各零部件的精度直接影响到模具整体装配情况,除掉设备自身精度的影响外,则需通过改善零件的加工方法,提高钳工在模具装配过程中的技术水平,来提高模具零件的加工精度;若模具整体装配效果达不到要求,则会在试模中让模具在不正常状态下动作的几率提高,对模具的总体质量将会有很大影响。
为保证模具具有良好的原始精度—原始的模具质量,在制造过程中,首先要合理选择高精度的加工方法,如电火花、线切割、数控加工等等,同时,应注意模具的精度检查,包括模具零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具的精度。在检查时,还需尽量选用高精度的测量仪器,对于那些成形表面曲面结构复杂的模具零件,若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据,这时,就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备,来确保测量数据的准确性。
五.表面强化成形零部件
这样可以提高模具零件表面耐磨性,从而更好地提高模具质量。
对于表面强化,要根据不同用途的模具,选用不同的强化方法。另外,近几年发展起来的一种称为FCVA真空镀金刚石膜技术,能在零件表层形成一层与基体结合异常牢固又十分光滑均匀密实的保护膜,这种技术特别适合于模具表面保护性处理,也是提高模具质量的一种效果显著的方法。
六.正确使用与维护模具
模具的安装调试方式应恰当。在有热流道的情况下,电源接线要正确,冷却水路要满足设计要求,模具在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。
在正确使用模具时,还需对模具进行定期维护保养,模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油。对于锻模、塑料模、压铸模之类,模具在每模成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。
对模具进行有计划的防护性维护,并通过维护过程中的数据处理,则可预防模具在生产中可能出现的问题,还可提高维修工作效率。有专家认为,要想提高模具的质量,首先必须每个环节都要考虑到对模具质量的影响,其次,还须通过各部门的通力合作。模具的质量是模具企业自身实力的真实体现。
质量是一个古老而又常新的话题!模具的质量,无论是模具的设计者和制造者、制件的设计者,还是模具的使用者,都应积极关心的问题。随着技术的不断创新、新材料的广泛采用、加工工艺的不断变革、使用与维护条件的差异等等,都不同程度的影响模具的质量。

如何区分中走丝、慢走丝、中走丝  在日常生活中,我们常常听说中走丝、慢走丝、中走丝,对于业内人来说,可能是非常的简单,但是对于业外人来说,不知道三者之间到底应如何区分?  首先,中走丝、慢走丝、中走丝都是指的电火花中走丝线切割机床。电火花中走丝线切割(WirecutElectricalDischargeMachining简称WEDM).  1.什么是中走丝中走丝线切割,中走丝电火花中走丝线切割机(Medium-speedWirecutElectricalDischargeMachining简写MS-WEDM),属往复高速走丝电火花中走丝线切割机床范畴,是在高速往复走丝电火花中走丝线切割机上实现多次切割功能,被俗称为“中走丝中走丝线切割”。中走丝技术在这里指出,所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是复合走丝中走丝线切割机床,即走丝原理是在粗加工时采用高速(8-12m/s)走丝,精加工时采用低速(1-3m/s)走丝,这样工作相对平稳、抖动小,并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差,使加工质量也相对提高,加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说,用户所说的“中走丝”,实际上是往复走丝电火花中走丝线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术,并实现了无条纹切割和多次切割。  中走丝技术在实践中得出,在多次切割中第一次切割任务主要是高速稳定切割,可选用高峰值电流,较长脉宽的规准进行大电流切割,以获得较高的切割速度。第二次切割的任务是精修,保证加工尺寸精度。可选用中等规准,使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4~1.7μm之间。为了达到精修的目的,通常采用低速走丝方式,走丝速度为1~3m/s,并对跟踪进给速度限止在一定范围内,以消除往返切割条纹,并获得所需的加工尺寸精度。第三次、第四次或更多次切割(目前中走丝控制软件*多可以实现七次切割)的任务是抛磨修光,可用*小脉宽(目前*小可以分频到1μs)进行修光,而峰值电流随加工表面质量要求而异,实际上精修过程是一种电火花磨削,加工量甚微,不会改变工件的尺寸大小。走丝方式则像第二次切割那样采用低速走丝限速进给即可。中走丝技术在加工过程中,多次切割还需注意变形处理,因为工件在中走丝线切割加工时,随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的影响,将产生不定向、无规则的变形,使后面的切割吃刀量厚薄不均,影响了加工质量和加工精度。因此需根据不同材料预留不同加工余量,以使工件充分释放内应力及完全扭转变形,在后面多次切割中能够有足够余量进行精割加工,这样可使工件*后尺寸得到保证。  2.中走丝是电火花中走丝线切割的一种,也叫高速走丝电火花中走丝线切割机床(WEDM-HS),其电极丝(一般采用钼丝)作高速往复运动,走丝速度为8~10m/s,电极丝可重复使用,加工速度较高,走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿,使加工质量下降,是我国生产和使用的主要机种,是我国**的电火花中走丝线切割加工模式。1960年,苏联首先研制出靠模中走丝线切割机床。中国于1961年也研制出类似的机床。早期的中走丝线切割机床采用电气靠模控制切割轨迹。当时由于切割速度低,制造靠模比较困难,仅用于在电子工业中加工其他加工方法难以解决的窄缝等。1966年,中国研制成功采用乳化液和中速走丝机构的高速走丝中走丝线切割机床,并相继采用了数字控制和光电跟踪控制技术。此后,随着脉冲电源和数字控制技术的不断发展以及多次切割工艺的应用,大大提高了切割速度和加工精度。  2.低速走丝中走丝线切割机电极丝以铜线作为工具电极,一般以低于0.2m/s的速度作单向运动,在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压,并保持5~50um间隙,间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)等绝缘介质,使电极与被加工物之间发生火花放电,并彼此被消耗、腐蚀,在工件表面上电蚀出无数的小坑,通过NC控制的监测和管控,伺服机构执行,使这种放电现象均匀一致,从而达到加工物被加工,使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。目前精度可达0.001mm级,表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用,而且采用无电阻防电解电源,一般均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好,但不宜加工大厚度工件。由于机床结构精密,技术含量高,机床价格高,因此使用成本也高。单向走丝电火花中走丝线切割机床早期只有国外公司的独有机种。台湾的低速走丝电火花中走丝线切割机起步虽然较晚,但这几年来发展迅速。其关键的一个举措就是由若干家电加工机床制造企业共同出资,在有关部门一定限度的支持下,由台湾工业技术研究院投入大量的人力、物力做关键技术的开发。经过10多年的攻关,在控制系统及电源等关键技术上取得了突破。台湾各企业制造的低速走丝电火花中走丝线切割机目前应属中档机的范围,近3年每年达到20%~30%的增长率,估计未来5年,台湾低速走丝电火花中走丝线切割机的年产量能达2000台,可占世界市场的25%以上。低速走丝电火花中走丝线切割机的技术含量高、市场前景好,可以获得较高的回报,是电加工行业各个厂家的“必争之地”、“战略高地”。也可以说,谁掌握了低速走丝电火花中走丝线切割机的技术,谁就获得了下一步企业发展壮大的机遇。为了抢占中国市场,日本、瑞士、台湾的电加工机床制造企业在中国大陆设厂生产这类机床。我国的科技工作者在科技部专项基金的支持下,投入了较大的研发力量,已完成新一代低速走丝电火花中走丝线切割机的研发,取得了重大突破,目前已拥有了具有自主知识产权的产品,并占领了一定的市场份额,其性能指标可达中档机水平。目前还有一些国内企业则希望通过与台湾相关企业的合作,来发展低速走丝电火花中走丝线切割加工技术。  与单向低速走丝电火花中走丝线切割机床相比,往复高速走丝电火花中走丝线切割机床在平均生产率、切割精度及表面粗糙度等关键技术指标上还存在较大差距。针对这些差距,本世纪初,国内有数家高速往复走丝电火花中走丝线切割机生产企业实现了在高速走丝机上的多次切割加工(该类机床被俗称为“中走丝”MediumSpeedWirecutElectricalDischargeMachining)。所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是复合走丝中走丝线切割机床,其走丝原理是在粗加工时采用8-12m/s高速走丝,精加工时采用1-3m/s低速走丝,这样工作相对平稳、抖动小,并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差,使加工质量也相对提高,加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说,用户所说的“中走丝”,实际上是往复走丝电火花中走丝线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术,并实现了无条纹切割和多次切割。经过几年的发展,国内几乎所有生产高速走丝电火花中走丝线切割机床的厂家都在生产及销售中走丝,但*终表明不是所有的往复走丝电火花中走丝线切割机都能进行多次切割,或者说不是所有的往复走丝电火花中走丝线切割机采用多次切割技术后都能获得好的工艺效果。多次切割是一项综合性的技术,它涉及到机床的数控精度、脉冲电源、工艺数据库、走丝系统、工作液及大量的工艺问题,并不是简单地在高速走丝机上加上一套运丝变频调速系统即可实现的,只有那些制造精度高,并在诸方面创造了多次切割条件的往复走丝电火花中走丝线切割机才能进行多次切割和无条纹切割,并获得显著的工艺效果。因此我们的生产企业必须充分注意到这个问题,一定要按系统工程来做,真正把这一技术用好,把这一产品做好。如目前已有一些企业为进一步提高机床本体精度,X、Y坐标工作台采用了直流或交流伺服电机作驱动单元直接驱动滚珠丝杠,同时采用了带螺距补偿功能的全闭环控制,可以利用数控系统对机床的定位精度误差进行补偿和修正。在保证精度的前提下,减小因长期使用而导致的加工精度下降,延长机床的使用寿命。运丝系统方面采用特殊(大多数采用金刚石)电极丝保持器,保持电极丝的相对稳定,减小加工过程中电极丝的张力变化。冷却系统方面改变常用的粗放冷却方式,采取多级过滤并对介电常数等关键参数加以控制,确保精加工的顺利进行。控制软件方面提供开放的加工参数数据库,可以根据材料的质地、厚度、粗糙度等条件选择对应的加工参数。相信经过我们的努力,多次切割技术将会更加完善,往复走丝电火花中走丝线切割加工技术也将得到更好的应用和发展。往复走丝电火花中走丝线切割机采用多次切割技术后,虽加工质量有明显提高,但它仍然属于高速走丝电火花中走丝线切割机的范畴,切割精度和光洁度仍与低速走丝机存在较大差距,且精度和光洁度的保持性也需要进一步提高。“中走丝机”具有结构简单、造价低以及使用消耗少等特点,因此也有其生存的空间,目前执行的标准仍然是高速走丝机的相关标准,因此生产企业在对用户的宣传上要注意,一定要实事求是。 推荐文章(来源百度

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