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線切割加工鋁件的注意事項
閱讀：2560 發(fā)布時間：2013-12-6
數(shù)控線切割加工鋁件時經(jīng)常出現(xiàn)饋電塊磨損嚴(yán)重、短路、斷絲、加工軌跡畸變及工件變形等問題，有的直接造成加工產(chǎn)品報廢。根據(jù)多年加工積累的經(jīng)驗，對加工實踐中關(guān)鍵性的技術(shù)問題進(jìn)行了歸納總結(jié)。
一、線切割鋁件易斷絲
1.線切割鋁件易斷絲的原因
線切割鋁件時，由于材料比較軟，排屑困難，且鋁在高溫下極易形成硬質(zhì)氧化膜，加工產(chǎn)生大量氧化鋁或鋁屑易粘在鉬絲上，使鉬絲與饋電塊接觸部位很快就會磨出深溝。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，就會把溝槽擠死，絲也就被卡斷了。
2.解決方法
針對鉬絲卡在導(dǎo)電塊里夾斷鉬絲的問題，調(diào)整一下上、下絲架導(dǎo)電塊的位置，以防導(dǎo)電塊磨損的溝槽引起夾絲斷絲造成效率低、加工表面多次切割引起的質(zhì)量下降和材料浪費。或者采用配有運絲桶上電方式的機(jī)床，如BM系列中走絲線切割機(jī)床。
二、工件產(chǎn)生變形
1.工件產(chǎn)生變形的原因
由于工件毛坯制造、切削加工、熱處理時，其受熱不均、內(nèi)部組織相變、受力變形等作用使工件內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，一段時間內(nèi)在不受外界影響的情況下應(yīng)力分布相對平衡，但在線切割加工過程中，由于工件材料被大量切去和切斷，又會改變其應(yīng)力分布，隨著時間的推移而逐漸趨于平衡，從而使工件發(fā)生變形。對于鋁合金零件這種變形現(xiàn)象更明顯。
2.解決方法
（1）切割加工前去應(yīng)力零件在切割加工前首*行熱處理消除材料內(nèi)應(yīng)力，這樣切割時就不會出現(xiàn)大的應(yīng)力變形，以穩(wěn)定尺寸。當(dāng)然不同的材質(zhì)，進(jìn)行處理的方法各不相同。
（2）外輪廓加工方法外輪廓加工時通常可以不用打穿絲孔從毛坯外側(cè)切入即可，這種方法極易由于毛坯破口后造成材料內(nèi)應(yīng)力釋放產(chǎn)生較大變形，造成零件加工精度下降。為了避免和減少這種變形的產(chǎn)生，可以采用打穿絲孔加工的方法，保持毛坯輪廓的封閉性，可zui大限度地減少加工過程中的應(yīng)力變形。
（3）采用二次切割法對于加工精度要求比較高的零件，采用二次切割法。
三、鋁件切割易短路及切割軌跡畸變
1.問題原因分析
在日常加工中，大厚度工件的切割比較困難，因為受放電加工蝕除條件的制約，工件厚到一定程度，沒有足夠的冷卻液進(jìn)入工件，間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物無法正常排除，加工很不穩(wěn)定，直至有電流無放電的短路發(fā)生，在切割加工鋁件時這種現(xiàn)象更易發(fā)生。
通常情況下線切割加工機(jī)床具有短路保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)短路，機(jī)床工作臺即刻停止移動，保持原位不動等待處理。然而在加工鋁件時，由于鋁材輕、質(zhì)軟及排屑困難等，有時短路后放電點由加工區(qū)轉(zhuǎn)移至饋電塊處，造成饋電塊與鉬絲有火花放電，因此盡管工件和電極絲之間處于短路狀態(tài)，但機(jī)床放電狀態(tài)正常，因此機(jī)床不會因工件與鉬絲間短路而實現(xiàn)短路保護(hù)，此時機(jī)床仍按正常程序切割加工，加工處因不放電故工件不能加工出正常形狀和尺寸，僅靠鉬絲在較軟的鋁質(zhì)工件上拉出溝槽，造成切割軌跡畸變，導(dǎo)致工件報廢。
2.解決的方法
（1）首先是優(yōu)化工藝參數(shù)根據(jù)不同的厚度設(shè)置不同的線切割參數(shù)。通過多次試驗發(fā)現(xiàn)，加工鋁合金材料可適當(dāng)減小脈沖寬度，這是因為脈沖寬度減小，使單個脈沖放電能量減小，則放電痕也小，還可以減小氧化鋁顆粒的大小和數(shù)量，有效減小饋電塊磨損。相對增加脈沖間隙，有利于排屑，減少粘絲，提高切割穩(wěn)定性，并改善工件表面粗糙度。如果脈沖間隙太小，放電產(chǎn)物來不及排除，放電間隙來不及消電離，這將使加工變得不穩(wěn)定，易造成斷絲或切割軌跡畸變。
設(shè)置的進(jìn)給速度小于工件實際可能的蝕除速度，則加工狀態(tài)便開路，切割速度慢。且由于鋁合金熔點和汽化點低，使同等放電能量的加工蝕除量增大，從而使放電間隙大。由于放電間隙大，脈沖電壓不能及時擊穿極間的液體介質(zhì)，大大地降低了脈沖的利用率，同時極間距離太大會導(dǎo)致電極絲振幅增大，使加工變得不穩(wěn)定，甚至引起斷絲。當(dāng)設(shè)置的進(jìn)給速度大于工件實際可能的蝕除速度（稱過跟蹤或過進(jìn)給），則加工時易短路，實際進(jìn)給和切割速度反而也下降，而且不利用排除鋁材的電蝕物，造成斷絲和短路悶死。因此，合理調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給，使其達(dá)到較好的加工狀態(tài)。整個變頻進(jìn)給控制電路有多個調(diào)整環(huán)節(jié)，其中大都安裝在機(jī)床控制柜內(nèi)部，一般不應(yīng)變動。另有一個調(diào)節(jié)旋鈕安裝在控制臺操作面板上，加工時可根據(jù)具體情況將此旋鈕定在合適位置，以保證電流表、電壓表讀數(shù)穩(wěn)定，鉬絲抖動小，加工處于*跟蹤狀態(tài)。
如加工厚工件時，一般情況剛開始（5mm）加工時，由于電極絲易抖動，冷卻液濃度高，應(yīng)加大單個脈沖的能量，增加脈沖的間隔，至少脈沖寬度與脈沖間隔比為（1∶8），這主要是保證有足夠的單個脈沖能量和足夠排除電蝕產(chǎn)物的間隔時間，同時降低加工電流，一般取2A以下。當(dāng)加工穩(wěn)定后，再相應(yīng)縮小脈沖間隔，將加工電流提高3A左右，電壓75V左右。目的是鉬絲載流量的平均值在不增大的前提下，形成火花放電的能力，火花的爆炸力被增強(qiáng)。因此電參數(shù)應(yīng)適當(dāng)取大些，否則會使加工不穩(wěn)定，加工零件的質(zhì)量下降。
切割速度和表面粗糙度的要求是相互矛盾的兩個工藝指標(biāo)，所以，必須在滿足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。
（2）根據(jù)工件厚度選擇合適的放電間隙放電間隙不能太小，否則容易產(chǎn)生短路，也不利于冷卻和電蝕物的排出；放電間隙過大，將影響表面粗糙度及加工速度。當(dāng)切割厚度較大的工件時，應(yīng)盡量選用直徑較大的鉬絲、大脈寬電流，使放電間隙增大，增強(qiáng)排屑效果，提高切割的穩(wěn)定性。
（3）保持冷卻液的清潔度及時更換新的冷卻液，并可在工作臺冷卻液的回流口用過濾網(wǎng)來過濾冷卻液的雜質(zhì)，再在冷卻液的出口放一層海綿來吸附冷卻液的雜質(zhì)，效果就很好。為了提高排屑能力，防止出現(xiàn)加工軌跡畸形，還可在冷卻液中加入洗滌劑和肥皂塊，這樣洗滌性能變好，排屑能力增大，改善了排屑狀態(tài)。同時要及時地旋轉(zhuǎn)調(diào)整饋電塊的位置或重新?lián)Q一塊新的饋電塊，經(jīng)常清理饋電塊處的切屑顆粒，保持鉬絲與饋電塊間的良好接觸狀態(tài)，避免該處出現(xiàn)放電現(xiàn)象，可有效避免切割軌跡畸變而造成工件報廢。
四、總結(jié)
從線切割加工實際操作出發(fā)，分析了在加工鋁件時，極易產(chǎn)生氧化鋁顆粒，造成導(dǎo)電性下降，饋電塊磨損，產(chǎn)生斷絲和短路等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量和效率的問題，總結(jié)了實踐中經(jīng)常出現(xiàn)的問題與解決辦法。這些方法和措施切實可行，對提高線切割加工質(zhì)量，降低斷絲、短路及加工鋁件切割軌跡畸變現(xiàn)象具有良好的效果。
一、線切割鋁件易斷絲
1.線切割鋁件易斷絲的原因
線切割鋁件時，由于材料比較軟，排屑困難，且鋁在高溫下極易形成硬質(zhì)氧化膜，加工產(chǎn)生大量氧化鋁或鋁屑易粘在鉬絲上，使鉬絲與饋電塊接觸部位很快就會磨出深溝。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，就會把溝槽擠死，絲也就被卡斷了。
2.解決方法
針對鉬絲卡在導(dǎo)電塊里夾斷鉬絲的問題，調(diào)整一下上、下絲架導(dǎo)電塊的位置，以防導(dǎo)電塊磨損的溝槽引起夾絲斷絲造成效率低、加工表面多次切割引起的質(zhì)量下降和材料浪費。或者采用配有運絲桶上電方式的機(jī)床，如BM系列中走絲線切割機(jī)床。
二、工件產(chǎn)生變形
1.工件產(chǎn)生變形的原因
由于工件毛坯制造、切削加工、熱處理時，其受熱不均、內(nèi)部組織相變、受力變形等作用使工件內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，一段時間內(nèi)在不受外界影響的情況下應(yīng)力分布相對平衡，但在線切割加工過程中，由于工件材料被大量切去和切斷，又會改變其應(yīng)力分布，隨著時間的推移而逐漸趨于平衡，從而使工件發(fā)生變形。對于鋁合金零件這種變形現(xiàn)象更明顯。
2.解決方法
（1）切割加工前去應(yīng)力零件在切割加工前首*行熱處理消除材料內(nèi)應(yīng)力，這樣切割時就不會出現(xiàn)大的應(yīng)力變形，以穩(wěn)定尺寸。當(dāng)然不同的材質(zhì)，進(jìn)行處理的方法各不相同。
（2）外輪廓加工方法外輪廓加工時通常可以不用打穿絲孔從毛坯外側(cè)切入即可，這種方法極易由于毛坯破口后造成材料內(nèi)應(yīng)力釋放產(chǎn)生較大變形，造成零件加工精度下降。為了避免和減少這種變形的產(chǎn)生，可以采用打穿絲孔加工的方法，保持毛坯輪廓的封閉性，可zui大限度地減少加工過程中的應(yīng)力變形。
（3）采用二次切割法對于加工精度要求比較高的零件，采用二次切割法。
三、鋁件切割易短路及切割軌跡畸變
1.問題原因分析
在日常加工中，大厚度工件的切割比較困難，因為受放電加工蝕除條件的制約，工件厚到一定程度，沒有足夠的冷卻液進(jìn)入工件，間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物無法正常排除，加工很不穩(wěn)定，直至有電流無放電的短路發(fā)生，在切割加工鋁件時這種現(xiàn)象更易發(fā)生。
通常情況下線切割加工機(jī)床具有短路保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)短路，機(jī)床工作臺即刻停止移動，保持原位不動等待處理。然而在加工鋁件時，由于鋁材輕、質(zhì)軟及排屑困難等，有時短路后放電點由加工區(qū)轉(zhuǎn)移至饋電塊處，造成饋電塊與鉬絲有火花放電，因此盡管工件和電極絲之間處于短路狀態(tài)，但機(jī)床放電狀態(tài)正常，因此機(jī)床不會因工件與鉬絲間短路而實現(xiàn)短路保護(hù)，此時機(jī)床仍按正常程序切割加工，加工處因不放電故工件不能加工出正常形狀和尺寸，僅靠鉬絲在較軟的鋁質(zhì)工件上拉出溝槽，造成切割軌跡畸變，導(dǎo)致工件報廢。
2.解決的方法
（1）首先是優(yōu)化工藝參數(shù)根據(jù)不同的厚度設(shè)置不同的線切割參數(shù)。通過多次試驗發(fā)現(xiàn)，加工鋁合金材料可適當(dāng)減小脈沖寬度，這是因為脈沖寬度減小，使單個脈沖放電能量減小，則放電痕也小，還可以減小氧化鋁顆粒的大小和數(shù)量，有效減小饋電塊磨損。相對增加脈沖間隙，有利于排屑，減少粘絲，提高切割穩(wěn)定性，并改善工件表面粗糙度。如果脈沖間隙太小，放電產(chǎn)物來不及排除，放電間隙來不及消電離，這將使加工變得不穩(wěn)定，易造成斷絲或切割軌跡畸變。
設(shè)置的進(jìn)給速度小于工件實際可能的蝕除速度，則加工狀態(tài)便開路，切割速度慢。且由于鋁合金熔點和汽化點低，使同等放電能量的加工蝕除量增大，從而使放電間隙大。由于放電間隙大，脈沖電壓不能及時擊穿極間的液體介質(zhì)，大大地降低了脈沖的利用率，同時極間距離太大會導(dǎo)致電極絲振幅增大，使加工變得不穩(wěn)定，甚至引起斷絲。當(dāng)設(shè)置的進(jìn)給速度大于工件實際可能的蝕除速度（稱過跟蹤或過進(jìn)給），則加工時易短路，實際進(jìn)給和切割速度反而也下降，而且不利用排除鋁材的電蝕物，造成斷絲和短路悶死。因此，合理調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給，使其達(dá)到較好的加工狀態(tài)。整個變頻進(jìn)給控制電路有多個調(diào)整環(huán)節(jié)，其中大都安裝在機(jī)床控制柜內(nèi)部，一般不應(yīng)變動。另有一個調(diào)節(jié)旋鈕安裝在控制臺操作面板上，加工時可根據(jù)具體情況將此旋鈕定在合適位置，以保證電流表、電壓表讀數(shù)穩(wěn)定，鉬絲抖動小，加工處于*跟蹤狀態(tài)。
如加工厚工件時，一般情況剛開始（5mm）加工時，由于電極絲易抖動，冷卻液濃度高，應(yīng)加大單個脈沖的能量，增加脈沖的間隔，至少脈沖寬度與脈沖間隔比為（1∶8），這主要是保證有足夠的單個脈沖能量和足夠排除電蝕產(chǎn)物的間隔時間，同時降低加工電流，一般取2A以下。當(dāng)加工穩(wěn)定后，再相應(yīng)縮小脈沖間隔，將加工電流提高3A左右，電壓75V左右。目的是鉬絲載流量的平均值在不增大的前提下，形成火花放電的能力，火花的爆炸力被增強(qiáng)。因此電參數(shù)應(yīng)適當(dāng)取大些，否則會使加工不穩(wěn)定，加工零件的質(zhì)量下降。
切割速度和表面粗糙度的要求是相互矛盾的兩個工藝指標(biāo)，所以，必須在滿足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。
（2）根據(jù)工件厚度選擇合適的放電間隙放電間隙不能太小，否則容易產(chǎn)生短路，也不利于冷卻和電蝕物的排出；放電間隙過大，將影響表面粗糙度及加工速度。當(dāng)切割厚度較大的工件時，應(yīng)盡量選用直徑較大的鉬絲、大脈寬電流，使放電間隙增大，增強(qiáng)排屑效果，提高切割的穩(wěn)定性。
（3）保持冷卻液的清潔度及時更換新的冷卻液，并可在工作臺冷卻液的回流口用過濾網(wǎng)來過濾冷卻液的雜質(zhì)，再在冷卻液的出口放一層海綿來吸附冷卻液的雜質(zhì)，效果就很好。為了提高排屑能力，防止出現(xiàn)加工軌跡畸形，還可在冷卻液中加入洗滌劑和肥皂塊，這樣洗滌性能變好，排屑能力增大，改善了排屑狀態(tài)。同時要及時地旋轉(zhuǎn)調(diào)整饋電塊的位置或重新?lián)Q一塊新的饋電塊，經(jīng)常清理饋電塊處的切屑顆粒，保持鉬絲與饋電塊間的良好接觸狀態(tài)，避免該處出現(xiàn)放電現(xiàn)象，可有效避免切割軌跡畸變而造成工件報廢。
四、總結(jié)
從線切割加工實際操作出發(fā)，分析了在加工鋁件時，極易產(chǎn)生氧化鋁顆粒，造成導(dǎo)電性下降，饋電塊磨損，產(chǎn)生斷絲和短路等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量和效率的問題，總結(jié)了實踐中經(jīng)常出現(xiàn)的問題與解決辦法。這些方法和措施切實可行，對提高線切割加工質(zhì)量，降低斷絲、短路及加工鋁件切割軌跡畸變現(xiàn)象具有良好的效果。