放電加工技術の向上

Nov 20, 2023

金型のワイヤ放電加工における品質不良と改善策

ワイヤ放電加工機（EDM）は、大きな切削抵抗が発生せず、加工効率が高いため、金型製造分野での採用が進んでいます。 航空宇宙部品や精密金型の技術要件が継続的に向上するにつれて、ワイヤ放電加工機の品質要件もますます高くなっています。 しかし、金型の製造工程においては、ワイヤー放電加工の加工効率や加工品質に影響を与える現象が必ず発生します。 ここでは、いくつかの種類の加工品質欠陥に対していくつかの改善策が提案されています。

崩壊角度。 コラプスとは、ワイヤ放電加工機が回転する際に、金型の角が理論寸法とならず、電極ワイヤによって切断される現象を指します。 崩壊角度は実際の要件を満たしていないため、金型の加工角度に応じて異なる解決策を講じる必要があります。

たとえば、外側のコーナーの崩壊を防ぐために、電極ワイヤプログラムはコーナーでの電極の回転を回避するためにコーナーで0.5mm延長し続けることができ、それによって崩壊を解消します。 また、角で 0.5 mm 前方に移動してから切り戻すこともできます。プログラムにより電極ワイヤの半径がオフセットされるため、不要な部分に潰れが残ります。 同時に、電極線の張力を高め、ガイドプーリーや導電性ブロックなどの脆弱な部品を交換することで、電極線のジッター振幅を低減し、ダイの崩壊を低減することができます。

ダイワイヤ放電加工機の表面粗さは、加工条件、放電時間、ピーク電流、加工速度などの多くの要因に依存します。 切削速度が速いほど、切削面は粗くなります。 矩形波パルス電源を使用してワイヤ放電加工を行う場合、ワークの材質、厚さ、サイズに関係なく、周波数変換送りノブを調整して加工電流（つまり、電流計の平均電流）～短絡電流（パルス電源が短絡したときの電流計の表示電流）の70％～80％程度が基本的に最良の動作条件となります。

金型の加工精度を向上させ、一定の加工速度を確保するために、複数回に分けて切削する方法が採用されます。 荒加工では、まず強い加工条件でオフセットを大きくし、余裕を持たせて早く切り込み、その後弱い加工条件でオフセットを小さくし、逆方向に仕上げ加工を行います。 特に凹型の切削では、予め加工代を確保して高速で粗切削を行い、その後電源のパルス幅を狭めて精密切削を行います。 複数回切削法と比較して、同じ面粗さが得られる場合、平均切削速度が速いだけでなく、残留応力が徐々に解放されるため、ワークの変形が小さく、寸法精度が明らかに向上します。ワークピース。

WEDMでは放電熱を利用して加工を行うため、放電による高温により金型表面が溶け、その後の急冷により変成層が形成され、変成層上の材料が熱により急激に凝固します。急速な冷却。 収縮により引張熱応力が発生し、多数の微小亀裂が発生します。 また、熱間加工時の各種応力を回避し、金型キャビティの変形やクラックの発生を防ぎ、金型の成形精度を向上させるために、金型の熱処理後にワイヤ放電加工を配置することがよくあります。 しかし、WEDM による材料除去のプロセスでは、切断面上のワークの対称的にバランスのとれた応力が変化し、新たな変形が発生し、切断中に材料の各部分の応力バランスが崩れ、応力を調整する必要があります。再配布されました。 この応力再調整プロセスにより、ワークピースの変形や亀裂が発生する可能性もあります。 変形やクラックの原因に応じて以下の点から改善します。

金型の材質は通常、T8A T10A などの高炭素工具鋼や合金工具鋼 Crl2、Crl2MV です。 一般に、高炭素工具鋼は、単純な形状、小体積、低寿命の要件を持つ金型に使用できますが、合金工具鋼は、複雑な形状、高寿命の要件、大体積の金型に適しています。 鋼の組成は焼入れ変形や残留内部応力に大きく影響し、また高炭素工具鋼は焼入性が悪いため、高炭素工具鋼の焼入れ時の熱応力や組織応力は合金工具鋼に比べて大きくなります。 、そのため、高炭素工具鋼の焼入れ変形割れがよく発生します。 また、高炭素工具鋼をワイヤ放電加工で加工する場合、残留内部応力の解放により割れが発生することが多いため、ワイヤ放電加工の金型を使用する場合には、可能な限り合金工具鋼を選択する必要があります。

焼入れが必要な材料については、焼入性の良い材料を選択し、焼入曲線や材料の総合的特性を比較して最適な材料を決定します。 精度が非常に高い場合には、超硬材料を選択する必要があります。 ステンレス鋼や未焼入れの高炭素鋼は選択しないでください。

熱処理による変形や割れを防ぐためには、前熱処理が有効です。 一般的な焼入れ焼戻し処理は、荒加工後に行う前熱処理です。 その技術工程は、鍛造「球状化焼鈍」荒加工「焼入れ・焼戻し」中仕上げ「焼入れ・焼戻し」仕上げです。 実際の実験では、荒加工後に焼入れおよび焼き戻し処理を追加することは、熱処理の変形を制御するのに効果的であることを示しています。これにより、最終熱処理に向けて微細組織が準備されるだけでなく、粗加工によって引き起こされる機械的応力も除去されます。

焼入れ前のワークに大きな残留応力が存在すると、焼入れ時の変形の不均一性が大きくなる傾向にありますので、焼入れ前に応力除去処理を補足する必要があります。

変形を低減するには、加熱温度の適切な選択が非常に重要です。焼入れ温度が高すぎると、不規則な変形が発生しやすくなります。そのため、性能に影響を与えないことを前提として、加熱温度を低くするように努める必要があります。

球状化焼鈍プロセスは厳密に標準化されており、焼入れには予熱とステップ焼入れを採用して焼入れ応力を低減しています。 焼き入れした鋼は、焼き入れによる内部応力を除去し、脆性を軽減するために適時に焼き戻しを行う必要があります。 2 番目のタイプの焼き戻し脆性ダイス鋼の場合、高温焼き戻し後に急速に冷却 (水冷または油冷) する必要があるため、2 番目のタイプの焼き戻し脆性は除去できます。

正確にはCNCフライス加工部品 、変形を最小限に抑えるために、切断の開始点、プログラムの方向、クランプ位置を部品の形状特性に従って配置する必要があります。 通常、ワイヤ放電加工の開始点は、平坦な部分、仕上げられた部分、またはワークの性能にほとんど影響を与えない部分に設定する必要があります。 同時に、部品加工プログラムを作成する際、図面の分析を通じて切断ルートを決定する際、まず精度要件を満たした側面から切断する必要があります。これにより、部品の精度に対する加工変形の影響を軽減できます。 。

パンチ部品の場合、切断中にワークピースの内部応力バランスが崩れないように、切断による亀裂や変形を避けるために、焼入れ前に形状の開始点のワイヤ穴を凸型ブランクに開ける必要があります。素材の外側から。

ワイヤー放電加工で加工される部品の多くは鍛造・焼入れされており、内部には大きな残留応力があり、電気加工後に解放されて金型が変形します。 この現象を避けるために、従来の一度切削の習慣を荒削りと細かい二次切削に変更し、最初の粗切削後の変形を精密切削中に修正することができます。 オンラインカット部の対称中心に応力狭い隙間を開けて内部応力を解放するなどの前処理を行ってから仕上げを行うことができます。

上記では,ワイヤ放電加工に存在するいくつかの品質問題を詳細に分析し,改善策を提案した。 WEDM の加工精度や表面品質に影響を与える要因は、材料の内部応力、切削部や固定クランプ部の剛性、加工技術や電気的パラメータの選択、工作機械自体の要因など、数多くあります。 通常の作業で注意深く観察および分析し、既存の原因を見つけ出し、常に新しい技術手法を使用して実践し、生産プロセスと生産モードを改善し、ワイヤー放電加工金型の利点を最大限に発揮する必要があります。