[发明专利]一种针对模具钢的切割头、及其切割加工方法

说明书

一种针对模具钢的切割头、及其切割加工方法。本发明在切割头的支撑柱与电极丝之间设置带有通孔或孔隙的介质喷头，通过该介质喷头在切割状态下为所述电极丝与待加工的模具钢工件相接触的部位提供气体介质或液体介质。由此，本发明的切割头在进行电火花线切割的过程中，可利用介质降低切割过程中所形成的奥氏体，减少切割面变质层厚度。进而，本发明通过上述的工艺可保证切割后成品切割面的机械强度和热应变性能，提高切割面使用寿命，有效防止工件变形、开裂，提高切割精度。

技术领域

本发明涉及模具钢加工设备领域，尤其涉及一种针对模具钢的切割头、及其切割加工方法。

背景技术

模具钢常用于制造冷冲模、热冲模或压铸模，其具有较大的硬度，因而不易加工。切割过程中，易造成切割刀断刀，切割面粗糙，难以符合加工精度要求。

由于模具钢本身硬度较高，切割过程中，作用于其上的切割刀容易断刀，或者打滑，偏移，切割刀或待切割的模具钢工件之间易在切割过程中产生位置的偏移。

为方便切割，现有技术经常采用热处理的方式降低模具钢加工难度。然而模具钢本身具有热疲劳特性，加工过程中的热处理，尤其热处理淬火温度会影响模具钢切割面的奥氏体晶粒大小、合金元素的固溶度以及工件表面的组织均匀性，进而影响模具钢工件成品的整体的热疲劳性能。

在模具钢服役过程中，其切割面还需在每次脱模的过程中经受冷却、润滑处理，其服役过程中这种频繁的骤热骤冷作用会进一步恶化模具钢工件的热疲劳性能。现有模具钢工件切割后的表面由于加工过程中急热急冷的影响，形成热影响层，其结晶结构异化，向内形成热变质层，影响工件应力强度，使切割后的工件易变形、开裂。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种针对模具钢的切割头、及其切割加工方法。

首先，为实现上述目的，提出一种针对模具钢的切割头，包括支撑柱、走丝机构和电极丝，所述电极丝绕过所述支撑柱的下端，所述走丝机构驱动所述电极丝相对待加工的模具钢工件运动，切割状态下，所述电极丝与待加工的模具钢工件之间放电，蚀除所述待加工的模具钢工件表面与所述电极丝接触的部位。其中，所述支撑柱为中空结构，其下端连接有介质喷头，所述介质喷头设置在所述支撑柱和所述电极丝之间，所述支撑柱的上端连接有气液三通阀用于向所述中空结构内导入气体介质或液体介质，所述气体介质或液体介质沿所述支撑柱内部的中空结构流向所述介质喷头；所述介质喷头的外表面设置有容纳所述电极丝的凹槽，所述凹槽的深度不超过所述电极丝的直径，所述凹槽的内壁或外侧还设置有通孔或孔隙，所述通孔或孔隙至少部分地与所述支撑柱内部中空结构所容纳的气体介质或液体介质接触；切割状态下，所述通孔或孔隙在所述电极丝相对待加工的模具钢工件运动的过程中，将所述中空结构内的气体介质或液体介质引出至所述电极丝的表面与所述待加工的模具钢工件相接触的部位；或者所述通孔或孔隙将所述中空结构内的气体介质或液体介质引出并包覆于所述电极丝的表面；所述气体介质包括惰性气体、除硫气体、除碳气体或其混合物；所述液体介质为去离子水或油性介质，所述液体介质内还混合有金属粉末，所述金属粉末包括铁、铼、钛、钨、锰、铬、镁中的任一中或其混合；所述走丝机构包括导轮，所述电极丝由所述导轮上绕过，所述导轮表面与所述电极丝接触的部位还设有温度传感器，用于检测所述电极丝的温度，在所述电极丝的温度超过预设值时扩大所述气液三通阀的开度，增加由所述通孔或孔隙引出的气体介质或液体介质的流量。

可选的，上述的针对模具钢的切割头，其中，所述介质喷头为球体、扁球体或轮盘状结构，其直径方向设置有连接件，所述连接件与所述支撑柱的下端连接，所述球体、扁球体或轮盘状结构绕所述连接件的径向转动；容纳所述电极丝的凹槽设置于所述介质喷头表面垂直于所述连接件的周向上，所述凹槽的方向与所述介质喷头转动的方向相同；所述通孔或孔隙沿所述球体、扁球体或轮盘状的转动方向排布。

可选的，上述的针对模具钢的切割头，其中，所述气体介质包括氮气、氧气或其混合物。