電火花線切割表面粗糙度的影響因素及解決方法

劉雄清

[摘 要] 從影響電火花線切割加工表面粗糙度的電極絲因素、電參數(shù)因素、工件因素及機(jī)械因素等方面進(jìn)行分析，提出合理選擇技術(shù)參數(shù)的方法，提高工件的加工表面質(zhì)量。

[關(guān) 鍵 詞] 電火花線切割；表面粗糙度；影響因素

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）04-0148-01

電火花線切割機(jī)按切割速度可分為高速走絲和低速走絲兩種，低速走絲線切割機(jī)的加工精度比高速走絲線切割機(jī)高，但低速走絲線切割機(jī)床的機(jī)床成本和使用成本都比較高，目前在國內(nèi)還沒有普及，而我國獨(dú)創(chuàng)的高速走絲線切割機(jī)床它結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)床成本和使用成本低，其最高切割速度可達(dá)220 mm2/min，最佳加工面粗糙度Ra可達(dá)2.0 μm；經(jīng)近40年發(fā)展，已成為我國產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的機(jī)床種類之一，在模具制造、新產(chǎn)品試制和零件加工中得到了廣泛應(yīng)用。

一、問題的提出

2009年9月至10月期間，筆者負(fù)責(zé)松山學(xué)院2007級數(shù)控專業(yè)的電加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。按教學(xué)要求，學(xué)生需掌握電火花線切割機(jī)床的基本操作（如穿絲、緊絲等），同時(shí)需要完成規(guī)定的課題（工件）。在課題結(jié)束后，收集學(xué)生工件進(jìn)行檢測、評分，發(fā)現(xiàn)有部分工件表面粗糙度差（Ra>5.0 μm），出現(xiàn)明顯的換向條紋，表面質(zhì)量不符合技術(shù)要求。

二、影響線切割表面粗糙度的原因分析

對線切割表面粗糙度有直接影響的因素主要有電極絲因素、電參數(shù)因素、機(jī)械因素及工件因素等，具體分析如下：

（一）電極絲因素的影響

1.走絲速度：快走絲線切割的走絲速度為9～11m/s，走絲速度過高，會(huì)影響到鉬絲運(yùn)行的平穩(wěn)性，為保證加工表面質(zhì)量，應(yīng)盡可能降低走絲速度。

2.鉬絲長度。在加工條件不變的情況下，增加鉬絲的有效工作長度，可減少鉬絲的換向次數(shù)，減少鉬絲的抖動(dòng)，促進(jìn)加工過程的穩(wěn)定，提高加工表面質(zhì)量。

3.鉬絲的張緊力。線切割的放電間隙是0.01mm，如果鉬絲太松，鉬絲運(yùn)行時(shí)保證不了穩(wěn)定的放電間隙，則會(huì)造成加工不穩(wěn)定，工件表面粗糙度差。加工前要先檢查鉬絲的松緊度是否合適，若太松則需緊絲。

（二）電參數(shù)因素的影響

1.脈沖寬度、加工峰值電流等電參數(shù)的選擇。放電加工使用的電源是脈沖電源，是影響加工表面粗糙度的重要因素。加工表面粗糙度數(shù)值隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大及脈沖間隔的減小而增大，加工過程中要根據(jù)加工情況合理地選擇電參數(shù)。

2.工件的進(jìn)給速度。放電加工時(shí)，如進(jìn)給速度（變頻）調(diào)節(jié)過快或過慢會(huì)造成頻繁的短路或開路現(xiàn)象，使加工不穩(wěn)定，工件表面出現(xiàn)不穩(wěn)定的條紋或表面燒蝕現(xiàn)象。

（三）機(jī)械因素的影響

1.工作臺(tái)的定位精度和靈敏度。線切割機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是通過絲桿螺母副實(shí)現(xiàn)的，為保證工作臺(tái)的定位精度和靈敏度，必須消除傳動(dòng)絲桿和螺母之間的間隙。

2.導(dǎo)電塊與導(dǎo)輪質(zhì)量情況。導(dǎo)電塊和導(dǎo)輪質(zhì)量不好或磨損嚴(yán)重，也會(huì)引起電極絲的振動(dòng)，加工表面易產(chǎn)生條紋，引起工件表面粗糙度變差。

3.盡可能調(diào)小絲架距。跨距過大，鉬絲運(yùn)行不穩(wěn)定，工件表面粗糙；實(shí)驗(yàn)證明，工件上表面至噴水板距離在15～30mm范圍內(nèi)加工較為穩(wěn)定。

4.線切割工作液。工作液具有絕緣、冷卻及清洗的作用。使用時(shí)間過長，臟污后的工作液功能失效，影響加工的穩(wěn)定性。工作液使用壽命一般為80～100小時(shí)，超過時(shí)間則需更換。

（四）工件材料的影響

1.工件厚度的影響。工件太薄，電極絲容易抖動(dòng)；工件太厚，排屑困難，都會(huì)引起工件表面粗糙度差。實(shí)驗(yàn)證明，工件厚度在20～100 mm范圍內(nèi)放電加工較為穩(wěn)定。

2.工件材料的影響。工件材料不同，性能不一樣，即使按同樣的方式加工，所得到的表面粗糙度值也不一樣；加工時(shí)，應(yīng)盡量選擇穩(wěn)定性好或熱處理變形小的材料。

三、全面檢查機(jī)床與試加工

針對以上引起線切割加工表面粗糙度差的原因分析，對加工不符合要求的機(jī)床進(jìn)行檢查、處理及試加工。

（一）檢查機(jī)床與采取措施

1.檢查電極絲：鉬絲使用有效長度約為絲筒的三分之二，松緊程度合適，符合加工使用要求。

2.檢查導(dǎo)電塊及導(dǎo)輪：發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電塊工作面被鉬絲切出較深溝槽，上絲架前面導(dǎo)輪磨損嚴(yán)重，轉(zhuǎn)動(dòng)偏緊。處理辦法：（1）將導(dǎo)電塊工作面轉(zhuǎn)過90°使用；（2）更換損壞的導(dǎo)輪與軸承。

3.檢查坐標(biāo)工作臺(tái)：轉(zhuǎn)動(dòng)x、y坐標(biāo)工作臺(tái)絲桿，感覺順暢、無阻滯，絲杠螺母副的配合間隙良好，不需調(diào)整。

4.檢查工作液情況：啟動(dòng)水泵，檢查發(fā)現(xiàn)工作液清潔度較好，滿足加工使用要求。

（二）試加工（切割六角體工件）

加工材料選用的是50 mm厚的40 Cr合金材料；采用Ф0.18 mm的鉬絲，絲速選擇在11m/s；電參數(shù)選用如下：脈沖寬度ti=32 us，脈沖間隔t0=7ti，加工電流Ie=2.5A，電壓Ui=80V。加工完成后檢測工件，表面粗糙度值Ra<3.2 μm，無明顯的加工條紋，達(dá)到加工技術(shù)要求。

四、效果

通過全面的檢查，調(diào)整導(dǎo)電塊工作位置、更換導(dǎo)輪與軸承后，成功解決了線切割加工工件表面粗糙度差的問題。確保了工件的質(zhì)量，使學(xué)生較全面地掌握線切割加工的技術(shù)，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語

影響線切割加工表面粗糙度的因素除了以上分析的四大因素外，還有其他一些因素，例如加工路線（方向）的選擇、工件的裝夾等。在實(shí)踐中我們要具體問題具體分析，總結(jié)加工經(jīng)驗(yàn)，不斷提高線切割加工的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉晉春.特種加工[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[2]周旭光.特種加工技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社， 2004.