±1μm,高精(jīng)密慢走絲加工掌控以下核心技巧
11-11-2025
  ±1μm,高精密慢走絲加工掌控以下核心技(jì)巧
  為實現±1μm級超高精度慢走絲加工,必須係統性地掌控以下核心技巧:
  一(yī)是嚴格保障工藝前提(tí)。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,精修時保持水質純度(μS<10)。
  二(èr)是精確控(kòng)製溫度影響。維持20±3℃恒溫環境,大型工件(jiàn)單次開機完成。加工前必須進行機床預熱(30分鍾至數十分鍾),通(tōng)過多軸聯動使機床達到熱平衡狀(zhuàng)態。
  三是精細維(wéi)護機床狀態(tài)。定期清理(lǐ)導電塊與導輪,確保冷卻水(shuǐ)路通暢,檢查並調整絲張力與(yǔ)絲速。
  四是有效控製加工變形(xíng)。通過加工穿絲孔、采用(yòng)應力釋放切割(如兩次主切法)、優化切割路徑(從夾持端開始)、多型孔模板分(fèn)階段加工等工藝,最大限度消除材料內應力影響。對複雜工(gōng)件建議設置多段暫(zàn)留量,最(zuì)後切割連接部位。
  唯有(yǒu)將環境穩定性、機床維(wéi)護、工藝參數與變形控製技術係統(tǒng)結合,才能穩定實現微(wēi)米級加(jiā)工精度。
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  慢走絲機床屬(shǔ)於高(gāo)精密加工機床(chuáng),當下先進的慢走絲加工已經達(dá)到了令(lìng)人驚歎的精度水準(zhǔn),尺寸精度可控製(zhì)在1μm以內,精(jīng)密定位可實現納米級當量的控製,表麵粗(cū)糙度指標可達Ra0.05μm以內。
  但(dàn)有(yǒu)些工廠在使用慢走絲機床時(shí),沒有精密加工概念(niàn),以為(wéi)好機床隨(suí)便就能實現高(gāo)精密加(jiā)工。事實上,精密加工務必注意一(yī)係列加工細節(jiē)。
  01、高精(jīng)密加工的工藝(yì)前提
  慢走絲機床都帶有工藝參數(shù)庫,其工藝參數一般都是(shì)在具體條(tiáo)件下(如工件材料、電(diàn)極絲、溫度20±1℃、濕度(dù)40-80%等)試驗得(dé)出的。如果下述條件發生變化或者不能(néng)達標,可能會導致加工結果(guǒ)產生偏差。
  1)衝水規範:按標準參數加工時,水壓表指示值與理論值相比較後,差值(zhí)應小(xiǎo)於(yú)0.5bar;
  2)工件與(yǔ)噴嘴間隙:0.05~0.10mm;
  3)表麵粗糙度要求Ra≧0.35µm時可選用注重效率型的切割絲(推(tuī)薦使用與機床隨機(jī)所配相(xiàng)同類(lèi)型的(de)絲),當Ra<0.35µm時,為了獲得好的(de)加工表麵,選用注重(chóng)表麵的鍍鋅絲進行加工;
  4)精(jīng)加工時,請保證(zhèng)水µS<10,尤其在精修加工時,請按工藝(yì)參數要求。必要時,請更換樹脂或純淨(jìng)水(shuǐ)。
  02、溫度(dù)對(duì)加(jiā)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(guī)定的要求,不能有任何陽光的直射或氣流,應監控溫度變化。機床保證工作(zuò)精度的溫度範圍為20±3º,如果溫差較(jiào)大,則(zé)會影(yǐng)響加工(gōng)精度(dù)及(jí)表麵粗糙度(dù)。
  室溫變化對加工精度有較大的影響,其影響(xiǎng)反映在尺寸、位置、形狀三方麵。如下圖所(suǒ)示,溫度變化越大、工件尺(chǐ)寸越大(dà),其受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。一(yī)個較大的零件最好在(zài)一次開機中完(wán)成,如果(guǒ)放了一個(gè)晚上,隻是主切影響不大,但要是修(xiū)切(qiē)中停止(zhǐ)就很難保證加(jiā)工精度了。
  室(shì)溫變化對加工精度的影響
  數控機床的熱特(tè)性(xìng)對加工精度有重要(yào)影響,幾(jǐ)乎占(zhàn)到加工精度的半數以上。機床在長時間停止(zhǐ)運行狀態下和熱平衡狀態下的加工精度(dù)差(chà)異較大,究其(qí)原因,是因為數控(kòng)機床的主軸和(hé)各運動軸在運行一(yī)段時間後(hòu),其溫度相對維持在某一固定水平,且隨著加工時(shí)間的變化(huà),數控機(jī)床的熱態精度(dù)趨於平穩,這就表明了即使是高精密的機床也隻有在穩(wěn)定的溫度環境與熱平衡狀(zhuàng)態下才能(néng)獲得穩定的(de)加(jiā)工精(jīng)度(dù)。在開機後就要投入高(gāo)精密加工生產的情況,對機床進行預熱是最(zuì)基本的精密加工常識。然而,機床的“熱身(shēn)運動”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(zhōng)以上的預熱;如果擱置狀態(tài)僅為(wéi)數小時,建議在高精密加工(gōng)前進(jìn)行5-10分鍾的(de)預(yù)熱。預熱的過程就是讓機床參與加工軸的反複移動,最好進行多軸聯動,比如讓XYZ軸從坐標係的左下角位置(zhì)移動到右上角位置,反複(fù)走對(duì)角線(xiàn)。執(zhí)行的時候可(kě)以(yǐ)在機床上編寫一個宏程序,讓機床反複執行預熱的動作(zuò)。
  03、與機床維護保養相關
  慢走絲(sī)加工的精度與機床的維護保養狀況直接相關,尤(yóu)其是對運絲係統的維護保養。要注重以(yǐ)下這些方麵:
  1)需檢查(chá)導電塊冷卻水是否正常。尤其是下導電塊的冷卻水是否有,因為切割的過程中會掉銅(tóng)末,長期使用機床後(hòu)可能會堵塞下導電塊冷(lěng)卻水甚至(zhì)下噴嘴加工用衝水,應進行清理、疏通;
  2)下臂上的下導輪轉(zhuǎn)動是靈活。檢查並清洗;
  3)收絲輪是否正常;
  4)檢查絲的張力及絲速,必要時重(chóng)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對慢走絲加工的變形予以控製(zhì),防止變形對加工精度產生影響。
  1)切(qiē)割前的粗加工或應力釋放切割
  如果(guǒ)需要在一塊材料上(shàng)進行大麵積切割,會使(shǐ)材料內(nèi)部殘餘應力的相對平衡狀態受到破壞,材料會產生很大(dà)的變形(xíng)。我們可以先(xiān)消除材料的大部分應(yīng)力,辦(bàn)法是進行(háng)粗加工(粗加工),把(bǎ)大部分的(de)餘(yú)量先去掉,或者是進行釋放應力的路(lù)徑切割。
  對於(yú)大件凹模的慢走絲加工(gōng),可以做(zuò)兩次(cì)主(zhǔ)切,先(xiān)將主切的偏移(yí)量加大單邊0.1-0.2mm進行第一次主切,讓其應力釋放,再用(yòng)標準偏(piān)移量進行第二次主切,如下圖所示(shì)。
  進行釋放應力的(de)粗加工減少變形(xíng)
  對於長(zhǎng)的狹窄外形,先(xiān)在此型孔內部進行釋放應(yīng)力的路徑切割,再加工型孔外形,如下圖所示,
  釋放應力切割
  2)加工穿絲孔
  切割(gē)凸模時,如果不加(jiā)工穿(chuān)絲孔,直接(jiē)從材料(liào)外切入,如(rú)下圖(a),因材料應力不平(píng)衡產生變形,會產生張口變形或閉口變形。可在材料上加工穿絲(sī)孔,進行封閉的輪廓加工,如下圖(b)可明顯減少慢走絲加工帶來的變形。
  (a)變形較大(b)變(biàn)形較小
  加(jiā)工穿絲孔減少(shǎo)變形
  3)優化加工路徑
  一般情況下,最好將加(jiā)工起割點安排在靠近(jìn)夾持端,將工件與其夾持部(bù)分(fèn)分離的切割段安排在加工路徑的末端,將暫停點設在靠近坯(pī)件夾持端部位。一些加工中由於加工路(lù)徑(jìng)安排(pái)不合理,也是造成線切割加(jiā)工變形的原因。如下圖(tú)所示,比較合理的(de)加工路徑是:A→B→C→D……→A。如果按照順時針方向:A→L→K→J……→A,由於切割開始(shǐ)就將工件與夾持部分切斷,加工到程序的末段時,凸模(mó)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)多型孔凹模板加工(gōng)工藝優化(huà)
  模板在慢走絲加工時,隨著原有內應力的作用及線切(qiē)割所產生(shēng)的熱(rè)應力的影響,將產生不定(dìng)向、無規則(zé)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。
  針對此種情況,對精度要求比較高的模板(bǎn),在多次(cì)切割加工中。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(wèi)功能,依次完成型孔的修切:主(zhǔ)切a腔,取廢料→主切b腔,取廢(fèi)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(qiāng)修切,加工完畢。
  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,能將各個(gè)型孔因加工順序不同而產生的相互影響、微量(liàng)變形降(jiàng)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,更適合於帶有自動穿絲機構的慢走絲線切割(gē)機床。這樣切割完後經測量,形位尺寸符合高(gāo)精度要求。
  5)設置多段暫留量
  大型、複雜形(xíng)狀的工件加工情況(kuàng),應設置兩處或以(yǐ)上(shàng)的暫留量,設置多個起割點(diǎn),如下圖所示。編程時以開放形狀的方式加(jiā)工,編程前先把圖形分(fèn)解成多段,並分別串接起來(lái),加工時先加工輪廓,最後加工暫留量部分。
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