数控电火花线切割在塑料模加工中的应用方法

分析了数控WEDM在塑料模具加工中的应用场合，探讨了数控WEDM在塑料模具加工中的几种特殊方法。关键词：WEDM；塑料模具加工；摘要：介绍了数控电火花线切割加工在塑料模具加工中的应用方法，并讨论了塑料模具加工中特殊的线切割加工方法。关键词： WEDM；塑料模制过程；特殊方法介绍1数控WEDM是一门涉及多学科的综合性技术，是模具制造中的主要设备。用于成型塑料制品的模具简称塑料模具。塑料模具生产的塑料制品广泛应用于机械和电子行业。在金属加工中，数控WEDM始终是塑料模具加工的利器。WEDM在塑料模具加工中会发挥越来越重要的作用，无论是动模、定模、零件还是特殊加工场合，只要编制正确的数控程序。2数控WEDM的特点由于数控WEDM是在数字系统的控制下，直接利用电能对工件进行加工的一种方法，与其他加工方法相比，它有自己独立的特点：(1)直接利用线状电极丝作为电极，不需要制作特殊的电极，可以节省电极的设计和制造成本。(2)可以加工传统切削方法难以或不可能加工的形状复杂的工件。通过编写不同的控制程序，很容易实现不同工件的自动加工。非常适合加工小批量的复杂零件、单件和试制产品，加工周期短。(3)利用电腐蚀原理，电极丝不与工件直接接触，它们之间的相互作用很小，所以电极丝和夹具不需要太高的强度。(4)传统的车、铣、钻时，刀具的硬度必须大于工件的硬度，而数控WEDM机床的电极丝材料不必比工件硬，可以节省辅助时间和刀具成本。(5)直接利用电能和热能进行加工，可以方便地调整加工参数(脉宽、间隔、伺服速度等。)影响加工精度，有利于提高加工精度，实现加工过程的自动控制。(6)一般采用水基乳液或纯水作为工作液，成本低，不会引起火灾。(7)采用四轴或五轴联动，可加工锥度、上下异形或回转体等零件。(8)由于电极丝比较细，所以便于加工微小形状的孔、窄缝以及截面复杂的异形柱和孔。由于狭缝很窄，实际金属去除量很小，材料利用率很高。这对贵金属的加工和节约具有重要意义。(9)采用移动的长电极丝进行加工，电极丝单位长度的损耗较小，对加工精度影响较小。特别是在线切割WEDM中，线电极使用一次，线电极的损耗对加工精度的影响较小。由于WEDM具有许多突出的特点，在国内外发展迅速，在塑料模具加工中得到了广泛的应用。3数控WEDM在塑料模具加工中的应用3.1数控WEDM在动模和定模加工中的应用在塑料模具中，动模和定模是塑料模具的主要组成部分。动模又称型芯或冲头，是成型塑料件内表面的模具部件，多安装在注塑机的动模板上。模具又称型腔或凹模，是成型塑料件外表面的模具部件，多安装在注塑机的固定模板上。动模和定模通常是淬火的，硬度极高，用一般加工方法很难加工，特别是小孔和特殊孔。数控WEDM在动模加工中的应用，经常涉及到镶块孔、顶销孔、钻孔和斜顶孔的加工。在定模加工的应用中，经常要加工镶孔和销孔。图1:数控WEDM在动模加工中的应用；图2:数控WEDM在定模加工中的应用。

图1:CNC WEDM在动模加工中的应用图2:CNC WEDM在定模加工中的应用3.2 CNC WEDM在工具电极加工中的应用在塑料模具中，尤其是在动模和定模中，有很多微小的零件不适合用工具加工，或者是形状复杂的表面，需要制作工具电极，用电火花加工。电极有细小的异形孔、窄缝、圆柱和复杂斜面的孔，刀具不适合加工，需要使用数控WEDM机床进行切割成型。因为铣刀总是有半径R，所以在要求尖角的模具中，经常用CNC WEDM清洗电极。边角清理充分利用了电极丝R小，变锥度大的优点。图3:数控WEDM在工具电极加工中的应用。图3:数控WEDM在电极加工中的应用在电极切割的过程中，切记要考虑电极成型时使用的火花电位。一般有粗、细两种电极，放电火花电位约为0.15MM和0.05MM分别在一边。在加工大型工件时，需要粗电极和细电极三种电极，放电火花位置分别在0.3MM、0.15MM和0.05MM左右。加工孔时，修正值要减去一侧放电的火花电位，即孔要用两侧两个火花电位切割。如果加工一个10MM的孔，如果火花位置在一边0.3MM，那么加工出来的孔的尺寸就是10.6MM，加工形状的时候，修正值也是减去单边放电火花电位，也就是在电极形状的两边切两个放电火花电位。如果加工一个10MM*10MM的方柱，如果火花位置为0.3MM，则加工的尺寸为9.4MM*9.4MM。配件中的3.3 CNC WEDM加

图四：数控电火花线切割在零配件加工中的应用

零配件加工时常常也考虑配合间隙，一般取值的规则是将镶孔割大0.003～0.005MM，而镶件照正常数据加工。或者在不知镶孔大小的情况下将镶件单边放大0.003～0.008MM，以免镶件过小不能使用。在斜度镶件加工时，底部顶部一般都放长1MM左右。因为在装配时可以把镶件装得很紧，不留一点缝隙，多余的部分可以用铣刀或钞轮加工去掉。 4.数控电火花线切割在塑料模加工中的几种特殊应用方法 4.1数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用方法 顶针是塑料模中最简单的脱模零件，常设计在脱模阻力较大的部位。顶针孔就是供顶针通过到达产品内表面，顶出产品的通道。如图五：数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用。

图五：数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用

一般模具中顶针孔都较多，在线切割中穿丝频繁，故适宜带有自动穿丝的慢走丝机床加工。在编程软件上也适宜选用带有多件编程的软件进行程序编制，如台湾的统达软件。该软件能一次框选所有顶针孔，只需一次设置加工参数或条件，就能自动生成所有顶针孔的加工程式。不像有些软件，对顶针孔的加工需要一次又一次的选择顶针孔或加工参数及条件。在顶针孔的加工时，第一个顶针孔的大小往往需要进行试配。如果最后一次加工顶针仍然放不进去则要进行二次重割。重割时将程序的第一刀删除，第二刀补正值不变，第三刀补正值略加。如果能进去一小半，则第一刀、第二刀匀删除，第三刀补正值略加。这是一个经验积累的工作，往往要多次才能取得合适的配合补正值。 4.2数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法 斜顶也是塑料模中常见的一零件，它常常是成对的在动模左右两边出现。斜顶孔也就是斜顶顶出的通道。斜顶孔一般都有斜度，而且它的斜度是两边同向而斜，两边为直身，不同于一般的斜度工件加工。在编程时切记要小心，分清楚它的斜向，注意检查程式中的偏斜代码与偏斜值正负。如图六：数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法。

图六：数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法

斜顶孔的程式例如下： G54 G21 G90 G92 X0. Y0. T84 C101 H001 M98 P0001 T85 C102 H002 M98 P0002 C103 H003 M98 P0001 M02 N0001 G91 G42G52A0. G01 X-1.0167 Y12.5 G52 A5.X26.0167 G50 Y-25. A0. G51 X-50. A5. G50 Y25. A0. G52 X23.9833 A5. G40 G50 X1.0167 Y-12.5 A0. G90 M99 N0002 G91 G41 G01 G51A0 X-1.0167 Y12.5 X-23.9833 A5. G50 Y-25. A0. G52 X50. A5. G50 Y25. A0. G51 X-26.0167 A5. G40 G50 X1.0167 Y-12.5 A0. G90 M99 在上面的程式中注意G51和G52的区别，以及两个子程序中来回正走与反走G51和G52的不同。 4.3数控电火花线切割在上下异形件加工中的应用方法 上下异形是指工件的上端与下端形状不一样，如上端为一个圆，下端为一正方形。如图七：数控电火花线切割在上下异形加工中的应用方法。

图七：数控电火花线切割在上下异形加工中的应用方法

上下异形的程式例如下： G54 G21 G90 G92 X0. Y-31.25 U0. V0. T84 C101 H001 G142 G01 Y-25. : G01 Y-18.75 X25. : G03 X13.2582 Y-13.2583 J18.75 Y25. : X13.2583 Y13.2583 I-13.2582 J13.2583 X-25. : X-13.2582 I-13.2583 J-13.2583 Y-25. : Y-13.2583 I13.2582 J-13.2583 X0. : X0. Y-18.75 I13.2582 J13.2583 Y-31.25 : G01 Y-31.25 G140 M02 在上面的程式中，以两点隔开，前面的程式是下面的形状为正方形，后面的程式是上面的形状为圆形。它为一个复合程式，是将上下两个程式并在一起走，下面数据走X、Y轴，上面的数据走U、V轴。 4.4 数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法

斜导柱是抽芯滑块中的一个零件，斜导柱孔也就是导柱斜向通过的通道。由于是圆孔，又有单向斜度，常是线切割加工中的难题。如图八：数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法。

图八：数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法

斜导柱孔简单加工方法是用辅助夹具进行辅正加工，采用一条边线碰数或画线取数加工，故该方法加工精度低不准确，采用软件分析处理才是较合理的加工方案。在编程取数时切记要小心，在它的程式面上是一个椭圆，而不是一个标准圆。它的程式上实际上就是两个椭圆的上下异形程式。 斜导柱孔的程式例如下： G54 G21 G90 G92 X0. Y0. U0. V0. T84 C101 H001 G142 G01 X-5.3557 : G01 X4.2409 。。。。。。。。。 。。。。。。。。。 。。。。。。。。。 X-5.1994 Y1.1993 I4.6364 J-.7839 : X4.3972 Y1.1993 I4.6364 J-.7839 X-5.335 Y-.4391 I4.632 J.658 : X4.2616 Y-.4391 I4.6321 J.658 X-5.3506 Y-.2198 I4.6525 J.4394 : X4.2461 Y-.2198 I4.6525 J.4394 X-5.3557 Y0. I4.6627 J.2198 : X4.2409 Y0. I4.6627 J.2198 G01 X0. : G01 X0. G140 M02 在上面程式中的省略号代表省略去了中间的程式。因为椭圆是splines，而线切割机的控制器只能执行线和圆弧指令，故splines打断为圆弧，才造成上面的程式有好几十甚至上百条。 在实际加工中如果斜度较大，还必须考虑补偿值offset的更改。因为程序上的补偿值是在XY平面内求出的，与斜度加工时的实际补偿值存在误差，因此还需要考虑这部分多出的补偿值，对实际补偿值进行修正。 在实际加工中，因机器控制器不同，上述各种程式还必须经过手工略作修改，才能应用于工业生产。 5 总结 因此，数控电火花线切割始终是塑料模加工的利器，广泛应用于动模、定模、电极以及零配件。在特殊加工场合，只要能编制出正确的数控程式，电火花线切割定会在塑料模加工中发挥出越来越重要的作用。