線切割技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，以電火花線切割技術(shù)為代表的數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工尤其是在模具加工中的應(yīng)用就是很好的例證。本文介紹了線切割技術(shù)的原理、使用條件、在機(jī)械加工的具體應(yīng)用和發(fā)展前景等。

【關(guān)鍵詞】線切割；機(jī)械加工；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工尤其是模具加工技術(shù)得以快速發(fā)展。在經(jīng)歷了50多年的發(fā)展后數(shù)控加工技術(shù)已日益完善并廣泛應(yīng)用到各個(gè)制造領(lǐng)域，數(shù)控電火花線切割（簡(jiǎn)稱(chēng)線切割）技術(shù)在機(jī)械加工尤其是模具數(shù)控加工中的應(yīng)用更加廣泛。

一、線切割技術(shù)原理及分類(lèi)

線切割機(jī)床的鉬絲通過(guò)貯絲筒、上下絲架控制做高速來(lái)回往返運(yùn)動(dòng)，鉬絲的線性度和垂直精度由上下絲架的導(dǎo)輪控制，加工零件通過(guò)上下絲架間的墊板固定。將鉬絲和加工零件分別接上脈沖電源的正、負(fù)極，加工零件利用放電產(chǎn)生的高溫而熔化，切除加工零件的多余部分，得到需要的模具形狀。

線切割機(jī)床分為慢速走絲機(jī)床和快速走絲機(jī)床，慢走絲加工精度高，但其成本也較高。快走絲機(jī)床因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家廣泛使用，雖然其加工精度較低，但一般都能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。從總的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，慢走絲線切割機(jī)床是發(fā)展方向。我們平時(shí)所說(shuō)的線切割機(jī)一般是指快走絲機(jī)床。

二、線切割技術(shù)的特點(diǎn)

科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展推動(dòng)了模具加工尤其是復(fù)雜模具加工的發(fā)展。作為模具加工行業(yè)最常用也是最關(guān)鍵的技術(shù)，數(shù)控電火花線切割技術(shù)集電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和控制數(shù)學(xué)等多領(lǐng)域技術(shù)于一體，主要用于加工小錐度型腔模具和直壁模具，不僅能滿(mǎn)足模具精度的要求，而且還縮短了生產(chǎn)時(shí)間、提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本。

1、加工不同形狀的零件。隨著科技的發(fā)展，線切割技術(shù)已經(jīng)形成了一套完整的智能化數(shù)字控制系統(tǒng)，加工什么樣的零件就編制相應(yīng)的控制程序，只要在機(jī)床上輸入加工零件的圖形就可以自動(dòng)完成加工過(guò)程。線切割技術(shù)的自動(dòng)化使得生產(chǎn)過(guò)程更加靈活方便，任何形狀的零件都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，尤其是加工形狀復(fù)雜和難度較高的零件（如沖壓模具中的凸凹模和注塑模中的鑲塊、復(fù)雜模具型腔中出現(xiàn)的尖角和帶有小錐度的通孔等），線切割更能發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2、加工高硬度材料。線切割機(jī)床正負(fù)極放電產(chǎn)生的溫度可高達(dá)一萬(wàn)攝氏度以上，能熔化各種金屬材料。因此，在加工過(guò)程中不受零件硬度的限制，可加工任何高硬度材料，如硬質(zhì)合金、聚晶金剛石和淬火的工具鋼等。

3、提高零件的精度。線切割機(jī)利用電和熱能對(duì)零件進(jìn)行加工，可以靈活調(diào)整影響零件精度的各項(xiàng)參數(shù)，有利于提高零件精密度，從而實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化。

線切割機(jī)床的缺點(diǎn)：只適合量少、形狀復(fù)雜的零件或研發(fā)產(chǎn)品的加工，而對(duì)大批量、相對(duì)形狀簡(jiǎn)單的零件來(lái)說(shuō)則成本太高；而且也不能加工非導(dǎo)電材料。

三、線切割加工技術(shù)所需的條件

1、脈沖電源正負(fù)兩個(gè)電極之間的電壓必須達(dá)到60v—300v，放電間距也要保持適當(dāng)?shù)木嚯x，放電間距過(guò)大大則不能擊穿介質(zhì)，形不成火花放電；放電間距過(guò)小則會(huì)形成積炭，甚至可能會(huì)產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象，導(dǎo)致工作無(wú)法進(jìn)行。正負(fù)兩個(gè)電極間必須充滿(mǎn)離子水或乳化液等介質(zhì)。

2、正負(fù)兩個(gè)電極間要有足夠的脈沖能量，放電通道的電流密度要能滿(mǎn)足工作需要，而且必須是瞬間的脈沖放電，以保證放電所產(chǎn)生的熱量全部作用在很小的工作范圍內(nèi)。脈沖放電不能一次完成，需要多次進(jìn)行并且在空間和時(shí)間上要分散開(kāi)，避免局部傷面過(guò)大而使零件報(bào)廢。同時(shí)要保證放電后所產(chǎn)生的廢物及時(shí)隨循環(huán)的介質(zhì)液體排出，使廢物不在放電間距之內(nèi)，以便順利進(jìn)行重復(fù)放電。

四、線切割技術(shù)在機(jī)械加工中的具體應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，作為電加工技術(shù)中的一種主要方式，線切割技術(shù)在機(jī)械加工特別是模具加工行業(yè)得到了普遍的應(yīng)用。線切割技術(shù)在淬火鋼模具和硬質(zhì)合金等零件的加工過(guò)程中被廣泛采用，還特別適合加工窄縫和復(fù)雜形狀的細(xì)小零件，對(duì)于擠壓模和沖模加工等更能體現(xiàn)線切割技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。具體如下：

對(duì)于中小型沖模的加工方法，目前通常采用線切割技術(shù)進(jìn)行整體加工，這樣不僅提高了沖模的配合精度，而且也縮短了周期降低了生產(chǎn)成本；而對(duì)于形狀復(fù)雜、帶有窄縫或尖角的小型凹模型孔，首先對(duì)零件整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行淬火，然后再進(jìn)行加工，這樣不僅能使模具設(shè)計(jì)和制造簡(jiǎn)單化，而且還能確保模具精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。目前數(shù)控線切割機(jī)床大多數(shù)都采用四軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)，這樣對(duì)于傳統(tǒng)加工方法不能完成的上下異型面扭轉(zhuǎn)體和錐體等零件，通過(guò)線切割技術(shù)可以輕易完成而且質(zhì)量很好，使得數(shù)控線切割技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用前景更加廣闊。

五、線切割技術(shù)常見(jiàn)的問(wèn)題及解決辦法

1、鉬絲頻繁燒斷。出現(xiàn)斷絲的原因很多，在工作中要具體分析：一是導(dǎo)電塊與鉬絲不良接觸，導(dǎo)致在加工過(guò)程中產(chǎn)生火花；二是導(dǎo)輪長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致噴嘴有雜物堵塞而造成斷絲；三是長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有更換介質(zhì)液而使液體太臟，導(dǎo)致加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢屑不能及時(shí)排出而造成斷絲；四是脈沖電源的參數(shù)調(diào)節(jié)不合適致使加工電流不穩(wěn)定而斷絲；五是因?yàn)閷?dǎo)絲機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)時(shí)間使用，機(jī)械傳動(dòng)精度達(dá)不到使用要求，導(dǎo)致貯絲筒和導(dǎo)輪的竄動(dòng)而斷絲；六是零件加工結(jié)束后因被切除部分傾斜或脫落而導(dǎo)致電極絲被夾斷。

解決辦法：如果在零件加工過(guò)程中出現(xiàn)斷絲，必須首先要把變頻、脈沖電源、走絲電動(dòng)機(jī)和介質(zhì)液泵關(guān)閉，把變頻開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“手動(dòng)”位置后再打開(kāi)變頻開(kāi)關(guān)，使機(jī)床工作臺(tái)按程序繼續(xù)走完并回到起點(diǎn)位置，這樣操作后才可以穿絲。如果零件的厚度非常小，可以不讓工作臺(tái)回到初始位置，而是關(guān)閉電源后在現(xiàn)在的位置進(jìn)行穿絲。若斷的電極絲不能再重復(fù)利用，則必須更換新的電極絲，這時(shí)要對(duì)新絲的直徑進(jìn)行認(rèn)真測(cè)量，如果現(xiàn)有的新絲直徑與斷絲直徑之間相差懸殊，則必須重新計(jì)算加工參數(shù)，以確保零件的精度。

2、短路。發(fā)生短路的原因比較簡(jiǎn)單，主要有：加工參數(shù)的設(shè)置或選擇不合理；沒(méi)有及時(shí)清理導(dǎo)電塊和導(dǎo)輪上的廢物致使堆積嚴(yán)重；由于加工零件的變形導(dǎo)致切縫變窄或介質(zhì)液濃度過(guò)高致使產(chǎn)生的電蝕物排放不通暢。解決辦法：出現(xiàn)短路現(xiàn)象要立刻把變頻關(guān)閉，觀察短路現(xiàn)象能否自行消除。如果不能自行消除，則要把高頻電源關(guān)閉，把短路部分用汽油、酒精或者丙醇等溶劑沖洗干凈。

六、數(shù)控線切割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

線切割技術(shù)的加工過(guò)程非常復(fù)雜，目前人們對(duì)線切割技術(shù)的原理研究不夠，多數(shù)成果是在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得到的。因此深入研究線切割技術(shù)的原理并廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工實(shí)踐是十分必要的。同時(shí)，針對(duì)慢走絲線切割機(jī)床精度高但成本相對(duì)較高，而快走絲線切割機(jī)床雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低但加工精度卻相對(duì)較低這一情況，人們必須創(chuàng)新思路，不斷研發(fā)新的工藝，使二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，做到精度較高卻成本較低，這也是人們研究線切割技術(shù)的必然方向。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)控線切割機(jī)床在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)上會(huì)向著更加科學(xué)合理的方向發(fā)展，在加工技術(shù)上會(huì)向著自動(dòng)化和智能化程度更高的方向發(fā)展。目前高科技的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)開(kāi)始試用網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，相信隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)會(huì)被普遍應(yīng)用，系統(tǒng)管理效果會(huì)更好。相信數(shù)控線切割技術(shù)在將來(lái)的發(fā)展空間必然十分廣闊！

總之，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)會(huì)向著生產(chǎn)周期短、成本低而精度高的方向發(fā)展。線切割技術(shù)因?yàn)樵谔岣弋a(chǎn)品質(zhì)量和工作效率、擴(kuò)大生產(chǎn)范圍及降低生產(chǎn)成本等方面的優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械加工行業(yè)占據(jù)著重要地位，因此對(duì)線切割技術(shù)進(jìn)行研究和探索具有重大而深遠(yuǎn)的意義！

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