淺談線切割的錐度加工

【摘 要】錐度加工是線切割數控機床一項重要的功能，明確其工作原理和工作流程，深入探究提升線切割錐度加工效率的措施，對于不斷提高線切割錐度加工的質量，推動線切割錐度加工工藝發(fā)展具有極為重要的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】線切割數控機床；錐度加工；機理與流程；效率提升措施

伴隨著電子計算機相關技術的飛速發(fā)展，數控機床已成為現(xiàn)代制造業(yè)不可或缺的重要加工手段。而線切割機床則在數控機床總體數量中占據了一定的比例，這是由于在數控技術條件下，線切割機床能夠完成包括錐度切割在內的很多較大難度工作?？梢哉f，利用數控線切割機床進行錐度加工，甚至進行上下異形體加工正在成為一種趨勢。但線切割機床錐度加工技術較難掌握，下面就對線切割錐度加工相關問題展開深入探討。

1、何謂錐度加工

顧名思義，錐度加工就是指加工具有錐度工件的工作過程。而利用線切割數控機床來進行錐度加工則是目前最為常用的方法之一。

一般認為，錐度加工主要包括常規(guī)的錐度加工與上下面異形錐度加工兩類。

常規(guī)錐度加工指工件的錐度是一定的，且其上下表面具備相似的表面形狀，在加工過程中，電極絲以加工工件要求為依據，按方向和錐度傾斜一定角度，而工作臺只需按照工件輪廓軌跡進行移動即可完成的加工過程。常規(guī)錐度加工還可細分為尖錐度加工、恒錐度加工和等半徑切割等不同類型。

而上下表面形狀不盡相同，但上下兩表面間過渡較為平滑工件的錐度加工被稱為上下異形面錐度加工。加工此類工件，電極絲傾斜角度在加工過程中會不斷發(fā)生變化。

2、線切割數控機床實現(xiàn)錐度加工的機理分析

若想利用線切割數控機床來實現(xiàn)錐度切割工件的目的，首先應當改變電極絲傳統(tǒng)的垂直穿越形式，想方設法使其與工作面產生適當的傾斜，當然電極絲和工件面的傾斜度絕不能只保持一個固定的狀態(tài)，即固定的傾斜方向，這是因為：這樣的話，最多只能于某一方向加工出錐度，在改變加工方向面后，所得到的錐度與期望可能不一致，甚至可能得不到錐度。真正的線切割數控機床錐度加工應當能夠以所加工具體工件為依據，自動地隨著加工方向面的改變而改變傾斜的具體角度和方向，從而確保加工出的工件錐度每一橫截面形狀均是按照相應比例縮放得到的。也就是說，在加工過程中，電極絲在不同方位上產生相應的傾斜，但電極絲與垂直面傾斜的角度通常應當保持恒定。

在加工實踐中，錐度切割加工的實現(xiàn)常常通過上下絲架導向器來進行，即讓上下絲架導向器按預設的程序軌跡移動完成錐度加工。根據數控機床的布局結構，主要有：上絲架可動，下絲架不動；下絲架可動，上絲架不動；上、下絲架均可動三種實現(xiàn)方式。其中最后一種結構較復雜，實踐中應用較少，只有當需要加工特別大錐度工件的情況下，才可能使用這一方式。前兩種方式的結構復雜程度差不多，主要以操作使用環(huán)境為依據，選擇需要的方式即可。

3、采用線切割數控機床來實現(xiàn)錐度加工的具體流程

線切割數控機床利用雙坐標的聯(lián)動裝置，依靠上絲架做U、V兩軸的移動，和工作臺X、Y軸共同構成X一Y、U一V四軸實現(xiàn)聯(lián)動控制，這樣可以實現(xiàn)工件的錐度加工。

采用線切割數控機床實現(xiàn)工件錐度加工，數控系統(tǒng)應以給定的工件高度、輪廓、錐度值等信息為依據，自動計算出電極絲的運動軌跡。由于上下兩表面形狀基本相似，常規(guī)錐度加工只需將某一截面圖形信息作為參考平面給定，即可實現(xiàn)錐度加工。當然，給定的截面圖形信息既可是加工零件上的，也可在零件外部空間，但都必須平行于加工工件表面。對于上下異形面工件的錐度加工，要得到正確的電極絲軌跡就必須同時知道其上下表面的形狀，才能進行正確的處理。

線切割數控機床的錐度加工具體流程如下：在確定了加工工件形狀時，首先應依相關數據信息編寫出G代碼，來表示工件形狀坐標、加工錐度、刀具半徑等信息，然后在人機交互界面將G代碼輸入，這些代碼通過譯碼轉化為系統(tǒng)可識別形式；接著，進行刀具的補償；最后，按照G代碼的要求來進行具體的錐度加工。

4、線切割數控機床錐度加工效率的提升措施

對于線切割數控而言，錐度切割的尺寸常常難以控制，且與無錐度切割相較，切割效率要低很多，錐度越大，這種差別也就越大。下面對提升線切割數控機床錐度加工效率進行探討。

4.1合理選擇電參數。首先，應選擇適宜的脈沖寬度。脈沖寬度與單個脈沖能量及線切割數控機床的切割效率是成正比的，在加工錐度工件時，選擇更大的脈沖寬度，就能產生更大的能量，也就產生更多的電蝕產物，若這些電蝕產物排出不及時，就會降低加工的穩(wěn)定性，增加工件表面的粗糙度；若要減小工件表面的粗糙度，則宜使用小脈寬來降低單個脈沖的能量，但這種加工效率就會下降。因此，應以具體的加工要求為依據，選擇適宜的的脈沖寬度。

其次，應選擇適宜的脈沖間隙。工件越厚，加工中排屑就越困難，這就需要合理加大脈沖間隙，不僅方便排屑，還可減少蝕除物的生成，防止斷絲現(xiàn)象的發(fā)生，提高加工穩(wěn)定性。所以，通常情況下要求脈沖間隙和工件厚度應當成正比。

最后，合理選擇功放管。為了提高加工效率，保證加工穩(wěn)定性，在選用窄脈沖寬度進行加工時，應盡量多的并聯(lián)功放管。

4.2合理選擇工作液濃度。線切割數控機床錐度加工的切割速度與工作液介電系數、洗滌性和流動性等關系極大，可以說，在進行錐度加工時，工作液質量優(yōu)劣會直接對加工效率產生影響。因此，線切割機床加工錐度工件時，要通過過濾工作液或強近工作液循環(huán)的方法來保持工作液清潔。此外，在使用兩至三個月后，工作液必須須更換。在加工大厚度錐度工件或更追求切割速度的情況下，可選擇約5%～8%較淡濃度的工作液配比，以在保證排屑容易、加工穩(wěn)定的基礎上，提升加工效率。為了改善排屑狀況，應盡量減小上噴嘴與工件上表面之間的距離。

4.3合理選擇工件材料。要提高加工效率，合理選擇工件材料也是重要影響因素。所以在加工參數選擇正確，工作液正常的前提下，要正確選擇工件的材料。盡量選擇那些鍛造性好、淬透性好、熱處理變形小的加工材料。此外，針對工件厚度選取相應直徑的電極絲，也有利于排屑與提高加工穩(wěn)定性，從而提升加工效率。

4.4選擇適宜的進給速度。進給速度過快或過慢，也會影響錐度加工效率。如進給速度過快，就可能造成短路，嚴重時還會因短路而斷絲。反之，進給速度過慢，遠落后于工件蝕除速度，也會降低加工效率。因此，應當設置合理的進給速度。

結語

采用線切割數控機床進行錐度加工是當前主要生產方式之一，要提高錐度加工的效率，一方面要保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，即嚴格控制電參數，避免發(fā)生燒絲現(xiàn)象，確保電極絲導向機構能夠可靠工作。另一方面，在機床處于穩(wěn)定工作狀態(tài)的前提下，電參數方面可稍加大峰值電流和選擇大的脈沖寬度，脈沖搭配方案應考慮控制電極絲的損耗。此外，工作液濃度要小些，工作液流出時要蓋住上下電極絲絲口。通過以上方法提升線切割數控機床錐度加工效率是可行的。