中速走絲線切割機(jī)床電極絲非正常斷絲原因分析及預(yù)防

【摘 要】中速走絲電火花線切割機(jī)床的電極絲在加工過程中，受各種因素的影響，往往會(huì)出現(xiàn)非正常斷絲的情況，嚴(yán)重影響加工效率和精度。因此，本文從實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，從影響電極絲斷絲的電參數(shù)和非電參數(shù)出發(fā)，對(duì)斷絲情況作了較深入的分析并提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】中速走絲；線切割；電極絲；斷絲

中速走絲電火花線切割機(jī)床（本文以下簡稱中速機(jī)床）在實(shí)際加工生產(chǎn)過程中，斷絲是一種不可避免的常見現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，中速機(jī)床加工斷絲與高頻參數(shù)的選擇、脈沖電源的質(zhì)量，貯絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)度、電極絲的選擇、工作液的選擇等因數(shù)有直接關(guān)系。斷絲的情況發(fā)生，不僅會(huì)影響加工效率，而且還會(huì)在工件上產(chǎn)生斷絲痕跡，影響加工質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還可能造成工件報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失。

因此，作者根據(jù)線切割加工理論和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，從電參數(shù)和非電參數(shù)等因素對(duì)其非正常斷絲的情況進(jìn)行了分析并提出對(duì)策，以此提高中速機(jī)床的加工效率和加工精度。

1 電參數(shù)對(duì)中速機(jī)床電極絲非正常斷絲的影響

中速機(jī)床正常加工時(shí)，按照加工精度、表面粗糙度、加工工件材料、加工面積和加工深度等要求，一般需要設(shè)置伺服參考電壓，選擇脈沖電源的脈寬脈間、電流幅值等電參數(shù)，來實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝過程。因此，電參數(shù)對(duì)加工過程中電極絲的斷絲影響作用，是十分重要和顯著的。

1.1 與高頻參數(shù)相關(guān)的斷絲及預(yù)防措施

合理的選擇高頻參數(shù)是預(yù)防斷絲的重要措施，也是提高加工效率的及加工質(zhì)量的重要途徑。因?yàn)樵诩庸み^程中電極絲是傳遞脈沖能量的載體，且電極絲本身有電阻，當(dāng)通過的電流或加載的電壓過大時(shí)，溫度就會(huì)迅速升高，增加電極絲承載的能量，當(dāng)負(fù)載過大時(shí)，就容易造成斷絲[1]。但是脈沖能量的大小取決于高頻參數(shù)的設(shè)置，通過實(shí)驗(yàn)，得到（表1：高頻參數(shù)變化）高頻參數(shù)中脈寬、脈間、峰值電壓、峰值電流的關(guān)系。

分析表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)脈沖間隙相同時(shí)，脈沖寬度越寬，加工能量與峰值電壓、電流成正比，加工效率提高；當(dāng)脈沖寬度相同時(shí)，脈沖間隙越小，加工電壓、電流越大，加工能量就越大，加工效率提高，但不利于排屑，也容易引起斷絲。

因此，在加工的過程中根據(jù)工件厚度及材料種類，在滿足工藝要求的同時(shí)盡量選用大脈沖、大電流，這樣會(huì)增加放電間隙，提高排屑效果及切割穩(wěn)定性，可以有效的預(yù)防斷絲現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 與脈沖電源質(zhì)量的相關(guān)斷絲及預(yù)防措施

一般情況，脈沖電源的故障會(huì)直接造成加工過程中的斷絲。因?yàn)槊}沖電源能否正常工作，會(huì)直接影響輸出的波形規(guī)整度與穩(wěn)定性，影響電極絲在加工過程中放電連續(xù)性與穩(wěn)定性，從而造成電極絲發(fā)生連續(xù)瞬間短路而斷絲[2]。根據(jù)加工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出脈沖電源引起斷絲現(xiàn)象、原因及檢測方法如下：

（1）當(dāng)脈沖電源的輸出變?yōu)橹绷鬏敵鰰r(shí)，加工電流過大，火花放電異常。此時(shí)，應(yīng)逐級(jí)檢查多諧振蕩器波形，確定并更換損壞原件，調(diào)試輸出規(guī)則、穩(wěn)定波形。

（2）當(dāng)輸出電流超過限值時(shí)，加工過程中火花放電變?yōu)樗{(lán)色弧光放電。此時(shí)用示波器檢測輸入端和振蕩部分都無波形輸入或輸出，則問題為振蕩器三極管已經(jīng)受損，更換后調(diào)節(jié)波形即可。

2 非電參數(shù)對(duì)中速機(jī)床電極絲非正常斷絲的影響

從電火花加工的微觀過程來看，很多非電參數(shù)對(duì)電極絲損耗的影響作用也是不可忽視的，諸如電極絲材料的選擇、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)、工作液成分的作用等。因此，要優(yōu)化其加工工藝參數(shù)，就必須考慮到非電參數(shù)對(duì)電極絲斷絲的影響情況，才能達(dá)到中速機(jī)床高效低耗加工的目地。

2.1 與電極絲本身相關(guān)的斷絲預(yù)防措施

電極絲是線切割機(jī)床的重要組成部分，其電極絲的材料種類、直徑大小等參數(shù)的選擇將會(huì)直接影響到加工效率與加工質(zhì)量。因此，合理的選擇電極絲參數(shù)可以預(yù)防加工過程中斷絲現(xiàn)象的發(fā)生。

2.1.1 電極絲的材料

電極絲材料要求具有高熔點(diǎn)及良好的導(dǎo)電性等特性。目前常用的電極絲有鉬絲、鎢絲、鎢鉬絲、銅絲等，但是根據(jù)不同的走絲機(jī)構(gòu)及加工工藝要求，合理的選擇電極絲是預(yù)防斷絲的有效方法。鎢絲，可獲較高加工速度，但放電后電極絲變脆、易斷絲，適用于慢走絲機(jī)構(gòu)、小電參數(shù)使用；鉬絲，熔點(diǎn)與抗拉強(qiáng)度低，但韌性好，不易斷絲，中、快走絲機(jī)構(gòu)較為廣泛；鎢鉬絲，使用壽命長，加工速度高，但是價(jià)格昂貴，適用于快走絲機(jī)構(gòu)。

2.1.2 電極絲的直徑

電極絲的直徑選擇，與加工工藝要求有關(guān)，根據(jù)理論研究得出：在達(dá)到加工工藝要求的情況下，電極絲越粗的越好，因?yàn)樵酱值碾姌O絲張力越大、振動(dòng)幅度越小，同時(shí)承受大電流，輸出較大的脈沖能量，也有利于工作也的滲入，更有利于排屑，提高加工效率；但是，根據(jù)實(shí)踐加工過程中發(fā)現(xiàn)，選取直徑較大的電極絲，加工中易出現(xiàn)以下問題：（1）電極絲本身有直徑，難加工精細(xì)的形狀和很小的圓角半徑，加工精度降低；（2）電極絲腐蝕的材料較多，誤差較大；（3）加工過程中偏移量過大，難保證加工精度。

因此，在保證加工質(zhì)量的同時(shí)合理恰當(dāng)?shù)倪x擇電極絲直徑，可以有效的預(yù)防斷絲現(xiàn)象的發(fā)生，還能提高加工效率。

2.1.3 電極絲的張力大小

電極絲在切割加工過程中，要保證合適的張力大小，電極絲的松緊程度會(huì)影響到加工過程中的穩(wěn)定性。如果電極絲安裝過松，張力較小，抖動(dòng)幅度較大，造成無數(shù)次的極小短路，會(huì)容易造成斷絲，還會(huì)影響工件加工精度。但是，如果安裝得過緊就增大其自身內(nèi)部的應(yīng)力，也容易造成斷絲，同時(shí)，貯絲筒在變向時(shí)電極絲的張力也不一樣，用久的電極絲會(huì)變長，抖動(dòng)會(huì)增加，也會(huì)極易造成斷絲。所以，根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)預(yù)防電極絲張力引起的斷絲措施有：（1）在電極絲安裝過程中借助儀器調(diào)整張力至最佳狀態(tài)；（2）在用一定的時(shí)間后緊絲。

2.2 與運(yùn)絲機(jī)構(gòu)相關(guān)的斷絲及預(yù)防措施

線切割機(jī)的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)是線切割機(jī)的重要組成部分，主要由貯絲筒、排絲輪、導(dǎo)電塊和導(dǎo)輪組成，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

2.2.1 與貯絲筒相關(guān)的斷絲及預(yù)防措施

貯絲筒與伺服電機(jī)不同軸或貯絲筒的內(nèi)外圓不同軸，在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)或竄動(dòng)，繞絲時(shí)受力不均容易導(dǎo)致斷絲[3]。因此，要定期對(duì)貯絲筒進(jìn)行平衡矯正，防止在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中發(fā)生跳動(dòng)或竄動(dòng)。貯絲筒每次在換向時(shí)，行程開關(guān)如果沒有及時(shí)斷開，鉬絲會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)高頻放電產(chǎn)生高溫而被燒斷，同時(shí)，如果貯絲筒的限位開關(guān)失靈后沖出限位行程，也容易造成斷絲。因此，加工前需要及時(shí)檢查貯絲筒下端的行程開關(guān)和限位開關(guān)是否失靈。

2.2.2 與導(dǎo)電塊和導(dǎo)絲輪相關(guān)的斷絲及預(yù)防措施

高速運(yùn)動(dòng)的鉬絲與導(dǎo)絲輪接觸摩擦，易產(chǎn)生較細(xì)的溝槽并夾絲拉斷。因此，需要定期檢查，及時(shí)更換相應(yīng)的磨損件。當(dāng)導(dǎo)輪的V型槽、導(dǎo)電塊與鉬絲長時(shí)間摩擦產(chǎn)生溝槽，會(huì)增大阻力，產(chǎn)生夾絲等現(xiàn)象，易拉斷電極絲。因此要定期檢查運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的精度，及時(shí)更換相應(yīng)的磨損零件。

2.3 與工件相關(guān)的斷絲及預(yù)防措施

工件沒有經(jīng)過工藝處理，內(nèi)部的應(yīng)力沒有得到消除，在加工過程中易開裂、易變形，會(huì)碰斷電極絲或卡斷電極絲。因此，在加工前最好采用低溫回火工藝消除工件內(nèi)應(yīng)力，或選擇加工穩(wěn)定性較好的材料。若加工工件中含有雜質(zhì)，導(dǎo)致整個(gè)工件的導(dǎo)電性急劇下降，加工中不斷發(fā)生小短路或斷路而拉斷電極絲[4]。因此在加工中可以設(shè)置每小段加工后退刀0.6mm的程序處理，并加大工作液的流量。

2.4 與工作液有關(guān)的斷絲及預(yù)防措施

選擇較穩(wěn)定的工作液，不但可以預(yù)防斷絲，還可以提高加工質(zhì)量。但是工作液長時(shí)間的使用，會(huì)變得臟污，綜合性能也會(huì)下降，易引起斷絲。因此，需要定期更換工作液，且工作液的體積濃度在5%-10%時(shí)，其加工性能最后，不易斷絲；工作液用純凈水配置的比自來水配置的工作也效果更好，在加工中更穩(wěn)定，不易斷絲[5]。

以上根據(jù)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出中速走絲線切割機(jī)床電極絲非正常斷絲原因分析及預(yù)防措施，但是在實(shí)際加工中還有很多因數(shù)都會(huì)造成斷絲，如機(jī)床的質(zhì)量、加工工藝、操作規(guī)范程度等，所以必須在加工過程中不斷總結(jié)與分析斷絲的原因，提出合理的預(yù)防措施，提高加工效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]郭燕玲，耿雷.數(shù)控高速走絲電火花線切割加工實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]雷鳴達(dá).電火花加工用脈沖電源[J].1988：1-22，174-178.

[3]蘇峰，高毅.線切割機(jī)床電極絲非正常斷絲的非電參數(shù)原因分析[J].科技與信息，2010（5）：10.

[4]羅永新.數(shù)控線切割操作與加工技能實(shí)訓(xùn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[5]楊川.線切割加工中斷絲產(chǎn)生的原因及排除方法[J].電加工，1995（5）：42-2.

[責(zé)任編輯：湯靜]