快走絲線切割機(jī)斷絲原因淺析

樊 榮

(陜西省機(jī)械高級(jí)工軍技校，陜西 漢中723003)

快走絲線切割機(jī)是我國(guó)特有的加工模式，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廉價(jià)可靠，在加工中有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，加工中斷絲是一種最常見的問題，在切割過程中發(fā)生斷絲，不僅會(huì)帶來重新上絲的麻煩，而且會(huì)在工件上產(chǎn)生斷絲痕跡，影響加工質(zhì)量，嚴(yán)重的甚至?xí)斐晒ぜ?bào)廢。因此，有效的減少斷絲，具有重要意義。

總的來說，造成斷絲的原因不外乎以下幾點(diǎn)：

1）鉬絲受力超過強(qiáng)度極限后折斷，受力來源有：工件夾絲；材料內(nèi)部有不導(dǎo)電物將絲勒?。磺行寂c割縫的摩擦力；張力；熱脹冷縮及往復(fù)纏絲等產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等。

2）放電時(shí)產(chǎn)生高溫又未能及時(shí)冷卻而熔斷。

3）前兩者的綜合作用。

線切割整個(gè)工作系統(tǒng)大致由電極絲、工件、脈沖電源、走絲裝置、工作液幾部分構(gòu)成，因此無論是受力還是高溫基本都與這幾項(xiàng)因素有關(guān)，現(xiàn)分析如下：

1 與電極絲相關(guān)的斷絲原因

1.1 絲張力的影響

提高電極絲的張力可減少絲振的影響，從而提高精度和切割速度。但過大的張力不僅使絲承受了較大的拉力還會(huì)使一段時(shí)間后電極絲伸長(zhǎng)，電極絲的伸長(zhǎng)必然導(dǎo)致絲張力下降，加上貯絲筒上的電極絲正反運(yùn)動(dòng)時(shí)張力不一樣，工作中頻繁的換向必然致使絲張力產(chǎn)生波動(dòng)。波動(dòng)的后果是：絲振加劇，形成電弧放電，將絲燒斷。因此張力不宜過大也不宜太小，一般認(rèn)為張力在12～15N較為合適。若機(jī)床停用，應(yīng)將貯絲筒搖至末端并松掉鉬絲。

1.2 走絲速度的影響

走絲速度的提高有利于電極絲把工作液帶入工件放電間隙中，有利于電蝕產(chǎn)物的排除，但走絲速度過高，電極絲抖動(dòng)嚴(yán)重，反而破壞了加工的穩(wěn)定性。走絲速度過低，加工屑不能及時(shí)排出，加工時(shí)絲損耗大，也易斷絲。一般經(jīng)驗(yàn)以小于10m／s為宜。

1.3 電極絲材料及直徑的影響

快走絲線切割加工所用的電極絲材料以鉬絲最多，常用的在0.12～0.18mm之間。電極絲直徑越小，能承受的電流越小，切縫也窄，不利于排屑和穩(wěn)定加工，容易發(fā)生斷絲，因此應(yīng)盡量選用較粗的鉬絲，這樣主要有兩點(diǎn)好處：（1）提高鉬絲的張力，減少抖動(dòng)；（2）割縫較寬利于排屑。

2 與工件相關(guān)的斷絲原因

2.1 加工薄工件時(shí)的斷絲

薄工件一般指其厚度在3mm以下。其斷絲的主要原因是：當(dāng)切割薄工件時(shí)，電極絲失去了加工厚工件時(shí)產(chǎn)生的冷卻液的阻尼作用，加上火花放電的影響，絲易抖動(dòng)，從而造成斷絲。解決的辦法是：降低加工電壓、電流，調(diào)整脈寬，使之較小，以減小火花放電對(duì)抖動(dòng)的影響；在上下導(dǎo)輪之間采用輔料加厚的方法加大厚度，增加阻尼，防止鉬絲抖動(dòng)。

2.2 加工厚工件時(shí)的斷絲

1）切割起始的斷絲。剛產(chǎn)生火花就斷絲，這是因初始切割時(shí)，鉬絲在工件之外，由于鉬絲沒有阻尼而抖動(dòng)，使鉬絲和工件之間的間隙處于不佳狀態(tài)，放電間隙中包含了電弧放電而造成絲燒傷。燒傷越嚴(yán)重，斷絲的可能性就越大。

2）切割過程中的斷絲。當(dāng)鉬絲切入工件后，由于切縫窄，工作液滲透困難，切縫中的電蝕物出不來，加工條件變壞，間隙處于不佳狀態(tài)，形成電弧放電，把鉬絲燒斷。

3）切割快完時(shí)的斷絲。在快切割完時(shí)斷絲。產(chǎn)生這種情況除上述原因外，還可能是工件的自重或工件材料的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的變形，在快割完時(shí)將絲夾住、拉斷。解決的辦法是，對(duì)可能落下部分設(shè)法予以固定以及材料在加工前作必要的熱處理。

2.3 工件中有不導(dǎo)電物引起的斷絲。

材料中夾有不導(dǎo)電雜質(zhì)，致使最終勒斷鉬絲。解決的辦法是，編制一段每進(jìn)0.05～0.1mm便后退0.5～1mm的程序，在加工中反復(fù)使用，并加大冷卻液流量，一般可沖刷掉雜質(zhì)，恢復(fù)正常切割。

2.4 工件剩磁引起的斷絲。

若工件平磨加工后未退磁，線切割加工產(chǎn)生的電腐蝕顆粒吸附在割縫中，特別是工件較厚時(shí)，更易造成加工條件變壞導(dǎo)致斷絲。

2.5 工藝孔壁有油污、毛刺或某些不導(dǎo)電的物質(zhì)導(dǎo)致斷絲。

穿絲孔壁有油污、毛刺或某些不導(dǎo)電的物質(zhì)時(shí)，電極絲移動(dòng)到孔壁時(shí)未火花放電，致使工件將鉬絲支持彎，最后勒斷鋼絲。

2.6 工件材料因素造成的斷絲。

在切鋁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量氧化鋁或表面粘有氧化鋁的顆粒，他們表面極硬具并有磨粒性質(zhì)，以此做研磨劑使鉬絲與導(dǎo)電塊接觸部位很快就會(huì)磨出深溝，軟的鋁和硬的磨粒夾雜在一起，充塞在溝槽處，一旦被帶進(jìn)去，就會(huì)把溝槽擠死，絲也就被卡斷了。導(dǎo)電塊很快形成深溝的另一原因是氧化鋁在鉬絲與導(dǎo)電塊間，使運(yùn)動(dòng)的兩者時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而絕緣形成火花放電，使導(dǎo)電塊蝕去的更快。

不單是切鋁，切導(dǎo)電陶瓷，切氮化硅和氮化硼時(shí)也有類似的現(xiàn)象。

采用密度更大的材質(zhì)做導(dǎo)電塊，在導(dǎo)電塊與導(dǎo)輪間加橡膠刮板，使用更潔凈的冷卻液，勤更換導(dǎo)電塊的工作位置，使用小脈寬大間隔以減少絲的反粘，均有改善效果但都不太顯著，對(duì)于這一問題，目前仍沒有更好更徹底地解決辦法投入實(shí)用。

3 與脈沖電源相關(guān)的原因

3.1 加工電流很大，火花放電異常，導(dǎo)致斷絲

這種故障多數(shù)是脈沖電源的輸出已變?yōu)橹绷鬏敵鏊?。更換損壞的元件，使輸出為合乎要求的脈沖波形時(shí)才能投入使用。

3.2 鉬絲上出現(xiàn)燒傷點(diǎn)發(fā)生斷絲

鉬絲上出現(xiàn)“疙瘩”狀的燒傷點(diǎn)，這是粘附在電極絲上的加工屑（陽(yáng)極物質(zhì)）所為，該粘附物起到了使放電集中在電極絲上的作用，此時(shí)若冷卻散熱條件差，就很可能使該處的溫度升高，在連續(xù)的放電中就可能繼續(xù)有其他加工屑粘附在該點(diǎn)附近，最后導(dǎo)致該處發(fā)生燒傷斷絲現(xiàn)象。

解決的辦法是，提高脈沖電源的空載電壓幅值，加大冷卻液流量，改善冷卻條件。

4 與走絲裝置及工作液相關(guān)的斷絲原因

4.1 與走絲裝置相關(guān)的斷絲

走絲裝置引起斷絲的因素主要來自于貯絲筒和導(dǎo)輪。

貯絲筒和導(dǎo)輪相比而言，導(dǎo)輪部件精度的喪失概率遠(yuǎn)大于貯絲筒。因此應(yīng)經(jīng)常檢查導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)的精度，及時(shí)更換磨損的軸和軸承等零件，大致可從以下幾方面判斷導(dǎo)輪精度：

1）貯絲筒正反換向時(shí)出現(xiàn)不進(jìn)給或跳進(jìn)給的現(xiàn)象，表明電極絲在Y軸方向產(chǎn)生往復(fù)位移，導(dǎo)輪V形槽變寬，需更換導(dǎo)輪。

2）用手搖動(dòng)貯絲筒時(shí)發(fā)現(xiàn)電極絲在X軸方向前后移位，這表明導(dǎo)輪V形槽的底徑不圓，這多數(shù)是由于支撐導(dǎo)輪的軸承損壞或?qū)л喛ㄋ楞f絲將導(dǎo)輪拉出深槽所致，需更換軸承。

3）電流表指針左右擺動(dòng)大，進(jìn)給速度快慢不均勻。有時(shí)電流表指針退回到零，而控制臺(tái)進(jìn)給速度很快，表明導(dǎo)電軸與導(dǎo)電輪接觸不好，這時(shí)要更換新的導(dǎo)電輪和導(dǎo)電軸。

4.2 工作液對(duì)斷絲的影響

1）切割大厚度工件，其工作液的配比應(yīng)適當(dāng)?shù)恍s5%～8%的濃度，這樣工作液較易帶入工件放電間隙中，有利于電蝕產(chǎn)物的排除和放電加工的穩(wěn)定。

2）工作液使用時(shí)間長(zhǎng)后臟污，綜合性能變差是引起斷絲的重要原因。

3）用高純水配置的工作液加工時(shí)工作穩(wěn)定，較少斷絲。

5 其他原因造成的斷絲

5.1 在拆絲、上絲時(shí)，剪下很多短頭，可能會(huì)混到電器部位中或夾在走絲裝置中，引起短路，造成斷絲。

5.2 某些時(shí)候需要手動(dòng)切割時(shí)，超過正常切割時(shí)的變頻速度，造成斷絲。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，減少斷絲現(xiàn)象應(yīng)重點(diǎn)從減少絲的抖動(dòng)、充分冷卻、排屑通暢、選擇合適的加工參數(shù)、及時(shí)更換喪失精度的導(dǎo)輪部件等方面入手。在實(shí)際的加工過程中，由于加工設(shè)備、加工工藝等各個(gè)方面的因素的影響，造成斷絲的原因很多，一定要綜合分析，抓住主要矛盾，才能事半功倍。