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技術(shù)文章
線切割基礎(chǔ)知識（連載二）
閱讀：1094 發(fā)布時間：2013-12-3
第二篇：線切割機(jī)床如何提率和光潔度
五、切割效率還能再高嗎？
切割效率受兩大因素的影響，一是絲的載流量（電流），二是切縫中的蝕除物不能及時清除，它的導(dǎo)電作用消耗掉了脈沖能量。總之，總能量，能量利用率都是切割效率的問題。
業(yè)內(nèi)就鉬材料快速走絲機(jī)床的切割效率作過許多的典型試驗，結(jié)果證明，鉬絲載流量達(dá)到150A/mm2時，其抗拉強(qiáng)度將被降低到原有強(qiáng)度的1/3~1/4，這個電流值被視作鉬絲載流供作切割的極限，以此算來，Ф0.12載流1.74A，Ф0.15載流2.6,Ф0.18載流3.82A時即達(dá)到了切割鉬絲的極限值。再加大載流量，無疑絲的壽命將是短暫的。在絲速10米/秒，北京油脂化工廠的DX-1冷卻液，切厚度為50的普通鋼，脈寬32MS。脈間200MS時，用蝕除物的體積來計算切割效率則為5.8mm3/分.A。用此效率計算,不同粗細(xì)的鉬絲工作在zui大載流量時的面積切割效率為Ф0.12---70.43mm2/分,Ф0.15---90.41mm2/分,.如此算來,絲經(jīng)加粗即可加大載流量,電流大了效率也可相應(yīng)提高。但是，快速往復(fù)走絲的線切割是不允許（排絲，撓度，損耗等原因）把絲徑加大到0.23以上的.，且因蝕除物排出速度所限,當(dāng)電流加大到均值8A時,間隙將出現(xiàn)短路或電孤放電,免強(qiáng)維持的短時火花放電也將使鉬絲損耗急劇增加,所以一味增粗絲加大電流的辦法是不可取的。.
蝕除物在間隙中所呈現(xiàn)的是電阻負(fù)載的作用，它短路掉了經(jīng)鉬絲向間隙提供的一部分能量，所以當(dāng)切割料加厚，蝕除物排出更為困難的時候，能量損失的多，有效的加工脈沖會更少，放電電流變成了線性負(fù)載電流，形不成加工而只加熱了鉬絲，這是能量被損失和斷絲的主要原因。
針對影響加工效率的兩大主要原因，提高加工速度則應(yīng)在如下幾個方面作相應(yīng)的努力：
加大單個脈沖的能量，即脈沖幅值和峰值電流，為不使絲的載流量負(fù)擔(dān)過大，則應(yīng)相應(yīng)加大脈沖間隔，使電流平均值不致增加太多。保持冷卻液的介電系數(shù)和絕緣強(qiáng)度，維持較高的火花爆炸力和清洗能力，使蝕除物對脈沖的短路作用減到zui小。提高運(yùn)絲導(dǎo)絲系統(tǒng)的機(jī)械精度，因為窄縫總比寬縫走得快，直縫總比折線縫走得快。適當(dāng)?shù)靥岣呓z速，使絲向縫隙內(nèi)帶入的水速加快，水量加大，蝕除物更有效地排出。增加水在縫隙外對絲的包絡(luò)性，即讓水在絲的帶動下起速，起速的水對間隙的清洗作用是較強(qiáng)的。改善變頻跟蹤靈敏度，增加脈沖利用率。減少走絲電機(jī)的換向時間，啟動更快，增加有效的加工時間。
經(jīng)上述努力，把切割效率提高到100~120mm2/分鐘是可能的，是有實際意的，至于把指標(biāo)提得更高，則是以犧牲可靠性和連續(xù)加工時間作代價的。
六、換向條紋能*去掉嗎？
由電蝕原理決定，放電電離產(chǎn)生高溫，液內(nèi)的碳?xì)浠衔锉粺岱纸猱a(chǎn)生大量的碳黑，在電場的作用下，鍍覆于陽極。這一現(xiàn)象在電火花成型加工中被利用作電極的補(bǔ)償。而線切割中，一部分被絲帶出縫隙，也總有一部分鍍覆于工件表面，其特點是絲的入口處少，而絲的出口處多。這就是產(chǎn)生犬牙狀黑白交錯條紋的原因。這種鍍層的附著度隨工件主體與放電通道間的溫差變化，也與極間電場強(qiáng)度有關(guān)。就是說，鍍覆碳黑的現(xiàn)象是電蝕加工的伴生物，只要有加工就會有條紋。碳黑附著層的厚度通常是0.01~2μ，因放電凹坑的峰谷間都有，所以擦掉是很困難的，要隨著表面的拋光和凹坑的去除才能*打磨干凈。只要不是伴隨著切割面的搓板狀，沒有形狀的凸凹僅僅是碳黑的附著，可不必大感煩腦。因為切割效率，尺寸精度，金屬基體的光潔度才是我們所追求的。為使視覺效果好一些，設(shè)法使條紋淺一點，可以從以下幾個方面同時著手，即冷卻液稍稀些、稍舊一些，加工電壓降低一點，變頻跟蹤更緊一點等。要*沒有條紋，則要把產(chǎn)生條紋的條件全部鏟除，即絲不換向，液內(nèi)無乳化的碳?xì)湮锔挠眉兯@樣我們快走絲線切割的主要*也就沒了。目前去掉換向條紋zui有效的辦法仍然是多次切割，就沿輪廓線留量0.005~0.02,切割軌跡修正后再切一遍,不留量沿上次軌跡再重復(fù)一遍,這樣的重復(fù)切割,伴隨脈沖加工參數(shù)的調(diào)整,會把換向的條紋*去除干凈，且把加工精度和光潔度都提高一等。重復(fù)切割的zui基本條件是機(jī)床有足購的重復(fù)定位精度和操作的可重復(fù)性。當(dāng)然還要有操作者的明確思路和準(zhǔn)確操作。
七、搓板紋是怎么產(chǎn)生的？
隨著鉬絲的一次換向，切割面產(chǎn)生一次凸凹，在切割面上出現(xiàn)富于規(guī)律的搓板狀，通常直稱為“搓板紋”。如果不僅僅是黑白顏色的換向條紋，產(chǎn)生有凸凹尺寸差異，這是不能允許的。
應(yīng)在如下幾處找原因：
1.絲松或絲筒兩端絲松緊有明顯差異，這造成了運(yùn)行中的絲大幅抖擺，換向瞬間明顯的撓性彎曲。也必然出現(xiàn)超進(jìn)給和短路停進(jìn)給。
2.導(dǎo)輪軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不夠靈活、不夠平穩(wěn)，造成正反轉(zhuǎn)時阻力不一或是軸向竄動。
3.導(dǎo)電塊或一個導(dǎo)輪給絲的阻力太大，造成絲在工作區(qū)內(nèi)正反張力出現(xiàn)嚴(yán)重差異。（兩工作導(dǎo)輪間稱工作區(qū)）。
4.導(dǎo)輪或是絲架造成的導(dǎo)輪工作位置不正，V型面不對稱，兩V型延長線的分離或交叉。如圖所示。
5.與走絲換向相關(guān)的進(jìn)給不勻造成的超前或滯后會在斜線和圓弧上形成臺階狀，也類似搓板紋。
總之，凡出現(xiàn)搓板紋，一個zui主要原因是絲在工作區(qū)（兩導(dǎo)輪間稱工作區(qū)）上下走的不是一條道，兩條道的差值就造成了搓板凸凹的幅度，機(jī)械原因是搓板紋的根本。導(dǎo)輪，軸承，導(dǎo)電塊和絲運(yùn)行軌跡是主要成因。進(jìn)給不勻造成的超前或滯后當(dāng)然也是成因之一。還有一種搓板紋，它的周期規(guī)律不是按鉬絲換向的，而是以X、Y絲杠的周期變化，成因是絲杠推動拖板運(yùn)動的那個臺階或軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不夠穩(wěn)定產(chǎn)生了端面跳動，或是間隙較大，存有異物出現(xiàn)了端面跳動的那種效果。總之，只要證實是以絲杠的周期而變化的切割缺陷，就應(yīng)到那里去找一找原因）。斷定這一成因的的辦法是切450斜線，其周期和造成缺陷的原因可一目了然。搓板紋造成光潔度差僅是其一，同時帶來效率變低，頻繁短路開路會斷絲，瞬間的超進(jìn)給會使短路短得很死以至停止加工。
五、切割效率還能再高嗎？
切割效率受兩大因素的影響，一是絲的載流量（電流），二是切縫中的蝕除物不能及時清除，它的導(dǎo)電作用消耗掉了脈沖能量。總之，總能量，能量利用率都是切割效率的問題。
業(yè)內(nèi)就鉬材料快速走絲機(jī)床的切割效率作過許多的典型試驗，結(jié)果證明，鉬絲載流量達(dá)到150A/mm2時，其抗拉強(qiáng)度將被降低到原有強(qiáng)度的1/3~1/4，這個電流值被視作鉬絲載流供作切割的極限，以此算來，Ф0.12載流1.74A，Ф0.15載流2.6,Ф0.18載流3.82A時即達(dá)到了切割鉬絲的極限值。再加大載流量，無疑絲的壽命將是短暫的。在絲速10米/秒，北京油脂化工廠的DX-1冷卻液，切厚度為50的普通鋼，脈寬32MS。脈間200MS時，用蝕除物的體積來計算切割效率則為5.8mm3/分.A。用此效率計算,不同粗細(xì)的鉬絲工作在zui大載流量時的面積切割效率為Ф0.12---70.43mm2/分,Ф0.15---90.41mm2/分,.如此算來,絲經(jīng)加粗即可加大載流量,電流大了效率也可相應(yīng)提高。但是，快速往復(fù)走絲的線切割是不允許（排絲，撓度，損耗等原因）把絲徑加大到0.23以上的.，且因蝕除物排出速度所限,當(dāng)電流加大到均值8A時,間隙將出現(xiàn)短路或電孤放電,免強(qiáng)維持的短時火花放電也將使鉬絲損耗急劇增加,所以一味增粗絲加大電流的辦法是不可取的。.
蝕除物在間隙中所呈現(xiàn)的是電阻負(fù)載的作用，它短路掉了經(jīng)鉬絲向間隙提供的一部分能量，所以當(dāng)切割料加厚，蝕除物排出更為困難的時候，能量損失的多，有效的加工脈沖會更少，放電電流變成了線性負(fù)載電流，形不成加工而只加熱了鉬絲，這是能量被損失和斷絲的主要原因。
針對影響加工效率的兩大主要原因，提高加工速度則應(yīng)在如下幾個方面作相應(yīng)的努力：
加大單個脈沖的能量，即脈沖幅值和峰值電流，為不使絲的載流量負(fù)擔(dān)過大，則應(yīng)相應(yīng)加大脈沖間隔，使電流平均值不致增加太多。保持冷卻液的介電系數(shù)和絕緣強(qiáng)度，維持較高的火花爆炸力和清洗能力，使蝕除物對脈沖的短路作用減到zui小。提高運(yùn)絲導(dǎo)絲系統(tǒng)的機(jī)械精度，因為窄縫總比寬縫走得快，直縫總比折線縫走得快。適當(dāng)?shù)靥岣呓z速，使絲向縫隙內(nèi)帶入的水速加快，水量加大，蝕除物更有效地排出。增加水在縫隙外對絲的包絡(luò)性，即讓水在絲的帶動下起速，起速的水對間隙的清洗作用是較強(qiáng)的。改善變頻跟蹤靈敏度，增加脈沖利用率。減少走絲電機(jī)的換向時間，啟動更快，增加有效的加工時間。
經(jīng)上述努力，把切割效率提高到100~120mm2/分鐘是可能的，是有實際意的，至于把指標(biāo)提得更高，則是以犧牲可靠性和連續(xù)加工時間作代價的。
六、換向條紋能*去掉嗎？
由電蝕原理決定，放電電離產(chǎn)生高溫，液內(nèi)的碳?xì)浠衔锉粺岱纸猱a(chǎn)生大量的碳黑，在電場的作用下，鍍覆于陽極。這一現(xiàn)象在電火花成型加工中被利用作電極的補(bǔ)償。而線切割中，一部分被絲帶出縫隙，也總有一部分鍍覆于工件表面，其特點是絲的入口處少，而絲的出口處多。這就是產(chǎn)生犬牙狀黑白交錯條紋的原因。這種鍍層的附著度隨工件主體與放電通道間的溫差變化，也與極間電場強(qiáng)度有關(guān)。就是說，鍍覆碳黑的現(xiàn)象是電蝕加工的伴生物，只要有加工就會有條紋。碳黑附著層的厚度通常是0.01~2μ，因放電凹坑的峰谷間都有，所以擦掉是很困難的，要隨著表面的拋光和凹坑的去除才能*打磨干凈。只要不是伴隨著切割面的搓板狀，沒有形狀的凸凹僅僅是碳黑的附著，可不必大感煩腦。因為切割效率，尺寸精度，金屬基體的光潔度才是我們所追求的。為使視覺效果好一些，設(shè)法使條紋淺一點，可以從以下幾個方面同時著手，即冷卻液稍稀些、稍舊一些，加工電壓降低一點，變頻跟蹤更緊一點等。要*沒有條紋，則要把產(chǎn)生條紋的條件全部鏟除，即絲不換向，液內(nèi)無乳化的碳?xì)湮锔挠眉兯@樣我們快走絲線切割的主要*也就沒了。目前去掉換向條紋zui有效的辦法仍然是多次切割，就沿輪廓線留量0.005~0.02,切割軌跡修正后再切一遍,不留量沿上次軌跡再重復(fù)一遍,這樣的重復(fù)切割,伴隨脈沖加工參數(shù)的調(diào)整,會把換向的條紋*去除干凈，且把加工精度和光潔度都提高一等。重復(fù)切割的zui基本條件是機(jī)床有足購的重復(fù)定位精度和操作的可重復(fù)性。當(dāng)然還要有操作者的明確思路和準(zhǔn)確操作。
七、搓板紋是怎么產(chǎn)生的？
隨著鉬絲的一次換向，切割面產(chǎn)生一次凸凹，在切割面上出現(xiàn)富于規(guī)律的搓板狀，通常直稱為“搓板紋”。如果不僅僅是黑白顏色的換向條紋，產(chǎn)生有凸凹尺寸差異，這是不能允許的。
應(yīng)在如下幾處找原因：
1.絲松或絲筒兩端絲松緊有明顯差異，這造成了運(yùn)行中的絲大幅抖擺，換向瞬間明顯的撓性彎曲。也必然出現(xiàn)超進(jìn)給和短路停進(jìn)給。
2.導(dǎo)輪軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不夠靈活、不夠平穩(wěn)，造成正反轉(zhuǎn)時阻力不一或是軸向竄動。
3.導(dǎo)電塊或一個導(dǎo)輪給絲的阻力太大，造成絲在工作區(qū)內(nèi)正反張力出現(xiàn)嚴(yán)重差異。（兩工作導(dǎo)輪間稱工作區(qū)）。
4.導(dǎo)輪或是絲架造成的導(dǎo)輪工作位置不正，V型面不對稱，兩V型延長線的分離或交叉。如圖所示。
5.與走絲換向相關(guān)的進(jìn)給不勻造成的超前或滯后會在斜線和圓弧上形成臺階狀，也類似搓板紋。
總之，凡出現(xiàn)搓板紋，一個zui主要原因是絲在工作區(qū)（兩導(dǎo)輪間稱工作區(qū)）上下走的不是一條道，兩條道的差值就造成了搓板凸凹的幅度，機(jī)械原因是搓板紋的根本。導(dǎo)輪，軸承，導(dǎo)電塊和絲運(yùn)行軌跡是主要成因。進(jìn)給不勻造成的超前或滯后當(dāng)然也是成因之一。還有一種搓板紋，它的周期規(guī)律不是按鉬絲換向的，而是以X、Y絲杠的周期變化，成因是絲杠推動拖板運(yùn)動的那個臺階或軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不夠穩(wěn)定產(chǎn)生了端面跳動，或是間隙較大，存有異物出現(xiàn)了端面跳動的那種效果。總之，只要證實是以絲杠的周期而變化的切割缺陷，就應(yīng)到那里去找一找原因）。斷定這一成因的的辦法是切450斜線，其周期和造成缺陷的原因可一目了然。搓板紋造成光潔度差僅是其一，同時帶來效率變低，頻繁短路開路會斷絲，瞬間的超進(jìn)給會使短路短得很死以至停止加工。