有關(guān)數(shù)控電火花線切割機(jī)的斷絲問題探索

慕善利

摘要：斷絲在數(shù)控電火花切割機(jī)使用中經(jīng)常發(fā)生，造成加工被迫中斷，浪費(fèi)許多時(shí)間，并對工件表面的完整性也造成很大影響。本文主要以數(shù)控電火花線切割機(jī)在使用過程中所出現(xiàn)的斷絲問題進(jìn)行研究，找出原因，提出解決方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)控電火花；線切割機(jī)；斷絲；解決辦法

1.數(shù)控電火花線割機(jī)的工作原理解析

控制機(jī)負(fù)責(zé)命令的接收，在收到加工命令后，會主動(dòng)開始插補(bǔ)運(yùn)算，并在每次運(yùn)算后都發(fā)出脈沖信號，信號在傳遞給后級之后，經(jīng)過功率放大，來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，工作臺在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，完成切割任務(wù)。在運(yùn)絲系統(tǒng)中，貯絲筒是由走絲電機(jī)帶動(dòng)的，由行程開關(guān)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)電絲完成切割任務(wù)。在高速走絲切割加工中，切割機(jī)斷絲的問題是極為常見的。

2.關(guān)于斷絲原因的分析以及解決辦法

2.1與電極絲有關(guān)的斷絲

2.1.1走絲速度和張力。在切割工作中，隨著走絲速度的提高，在一定范圍內(nèi)，加工速度也會提高。高速切割一般會選擇抗拉強(qiáng)度高、耐損耗、而且不易變脆斷絲的銅絲。絲的張力是影響加工穩(wěn)定性的重要因素，想要提高電極絲的張力，應(yīng)先從減少絲振著手，這樣可有以效提高切割速度，保證切割精度[1]。

2.1.2電極絲的選擇。電極絲在選擇上，應(yīng)以種類和直徑為主要條件。電極絲常用的材料包括鉬絲、鎢絲、黃銅絲、鎢鉬絲、銅鎢絲等多種。因?yàn)楣ぷ餍枰懈罴庸ぶ惺褂玫碾姌O絲材料要較高，要強(qiáng)度大，導(dǎo)電性好，本身不能彎曲打結(jié)。在以上諸多材料中，以鉬絲和黃銅絲最為常用。鉬絲加工速度最快，但在放電后卻容易斷絲、變脆。而黃銅絲因?yàn)閮r(jià)格低，盡管性能不如鎢絲好，卻得到了廣泛應(yīng)用。

2.1.3鉬絲工作中容易自斷。鉬絲切割速度最快，但在工作中，表面會生成一層黑色氧化物，使其表面呈現(xiàn)出粗黑色。這時(shí)候容易因?yàn)殡娫茨芰刻蠖鴶嘟z。所以對于鉬絲而言，在工作一段時(shí)間后，需要將電流減小，等電極絲表面發(fā)白后，才可以恢復(fù)正常使用[2]。

2.1.4關(guān)于電極絲損耗。選用比較粗的電極絲能夠提高加工速度，因?yàn)榫€徑越粗，能夠通過的電流也會越大，其弊端是會造成切縫變寬，一般選擇的是φ0.15～0.02的電極絲。在安裝電極絲時(shí)，最好將電極絲繞得緊一點(diǎn)，使其固有的振動(dòng)頻繁變高，不過也要在拉力范圍內(nèi)。

2.2斷絲與工件有關(guān)

2.2.1薄工件加工中出現(xiàn)的斷絲。一般厚度小于3mm以下的工件被稱為薄工件。加工薄工件斷絲的原因是：導(dǎo)絲輪距離線架上下的開距是固定的，在加工厚工件時(shí)，會用到冷卻液，從而產(chǎn)生阻尼作用，而在加工薄件時(shí)，高速走絲外加火花塞的放電，使電極絲易產(chǎn)生抖動(dòng)而引起斷絲。

2.2.2厚件加工中所出現(xiàn)的斷絲。凡是大于10cm的工件都可稱為厚件。切割厚件時(shí)的斷絲往往發(fā)生在剛產(chǎn)生電火花時(shí)，或者工作完成時(shí)。

2.2.3工件中夾有絕緣物質(zhì)引發(fā)的斷絲。有的材料從外表上看是沒問題的，但在切割時(shí)，卻出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，而且不管怎樣做，都無法排除故障。這可能是在材料的鍛打或熔煉時(shí)摻進(jìn)了絕緣物質(zhì)。對于此類情況，應(yīng)采用以下方法解決：加大冷卻液流量，沖掉雜質(zhì)，使其恢復(fù)正常切割[3]。

2.2.4線切割。適用于線切割的工件都是在平磨以后進(jìn)行的。按照正常的加工流程，工件在磨平，加工前，都應(yīng)該退磁。若是未退磁，在線切割時(shí)容易產(chǎn)生電腐蝕顆粒，并進(jìn)入割縫中，造成表面粗糙度增大而引發(fā)短路、斷絲現(xiàn)象。而在切割厚件時(shí)，若不退磁還會造成切割不均勻。

2.3與脈沖電源有關(guān)的斷絲現(xiàn)象

2.3.1加工過程中電流過大，引發(fā)火花放電異常，從而引發(fā)斷絲。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，有可能是屬于交流電的脈沖電源變成了直流電。在檢修時(shí)，應(yīng)該從脈沖電源的輸出級開始，向多諧振蕩器進(jìn)行逐級檢查波形，對損壞的元件進(jìn)行更換，使輸出的脈沖恢復(fù)為正常的交流脈沖時(shí)就可恢復(fù)使用。

2.3.2輸出電流超過工作電流的最大值而燒絲。在切割工作中，突然出現(xiàn)藍(lán)色的弧光放電，使鉬絲的工作電流變大，從而燒斷電極絲。這種情況，若在檢修時(shí)用示波器對振蕩端和輸入部分電路進(jìn)行檢測，都無波形。毛病可能發(fā)生在振蕩電路。對元件逐一檢查時(shí)，若發(fā)現(xiàn)三極管各極間有擊穿短路現(xiàn)象，將此管更換后，高頻電源工作一般會恢復(fù)正常[3]。

2.3.3鉬絲燒傷后發(fā)生斷絲。在切割工作中，若鉬絲上有 “疙瘩”狀的燒傷點(diǎn)出現(xiàn)，很容易發(fā)生斷絲現(xiàn)象。為何會出現(xiàn)燒傷點(diǎn)，有人認(rèn)為這與粘附在電極絲上的加工屑有關(guān)。

2.4走絲裝置和工作液引發(fā)的斷絲

2.4.1走絲裝置引發(fā)的斷絲，究其原因，是因?yàn)槠渚炔睿菀自斐摄f絲抖動(dòng)，從而影響到火花放電的正常間隙，產(chǎn)生大電流集中放電，使斷絲的機(jī)率大大升高。

2.4.2有的工件比較厚，切割速度也要高，對于這一種，在配備工作液時(shí)，濃度可以適當(dāng)?shù)恍?，這樣工作時(shí)穩(wěn)定性高，也不容易斷絲。

2.4.3工作液臟污也有可能引起斷絲，工作液在使用時(shí)間長后，其性能就有所下降。工作液性能可以用以下方法進(jìn)行衡量：以2A左右的電流， 40mm/min左右的切割速度，連續(xù)工作兩天，每天工作8h，若是連續(xù)使用8～10天后出現(xiàn)斷絲，則要更換新的工作液。

3.結(jié)語

由以上內(nèi)容可以看出，影響數(shù)控電火花切割機(jī)工作質(zhì)量，造成斷線的因素有很多，每種機(jī)床的加工工藝，以及設(shè)計(jì)策略都有所不同，造成斷線的原因也不同。不過，只要對這些常見原因進(jìn)行科學(xué)有序地劃分，就能對這些零亂而復(fù)雜的因素進(jìn)行梳理，做好預(yù)防和維護(hù)，從而避免斷絲現(xiàn)象，提高加工工件質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙洪志，楊剛.球頭碗球面加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)[J].工藝與裝備，2011，（1）.

[2]談國華，陸志明.談自動(dòng)化生產(chǎn)流水線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].雷達(dá)與對抗，2013，（1）.

[3]西門子公司.先進(jìn)數(shù)控機(jī)床的線性技術(shù)[J].產(chǎn)品聚焦，2012，（2）.