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探究電火花線切割的工藝
閱讀：2257 發(fā)布時間：2012-4-12
電火花數(shù)控線切割是電火花加工的一個分支，它是利用移動的細金屬絲作為工具電極，在金屬絲與工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的電腐蝕作用對工件進行切割加工的。電火花數(shù)控線切割加工零件的精度高，適應平面形狀復雜的零件的加工，具有應用靈活、加工周期短、節(jié)約材料等特點。目前在新產(chǎn)品的研制和開發(fā)中，大量采用線切割技術來直接切割零件，縮短研發(fā)周期。然而，再*的機床，如果沒有重視加工的工藝技術與操作技巧，沒有做到工藝合理。也是不能率地加工出高質(zhì)量的工件。因此在實際操作過程中，必須重視有關加工工藝。
1 脈沖電源的調(diào)整
脈沖電源是線切割加工設備的重要組成部分，是影響線切割加工工藝指標的zui關鍵的設備之一。其功能是把工頻的正弦交流電流轉(zhuǎn)變成適應電火花加工需要的脈沖電流，以提供電火花加工所需的放電能量。脈沖電流的性能好壞將直接影響加工的切割速度、工件的表面粗糙度、加工精度以及電極絲的損耗等。一般情況下，脈沖電源的調(diào)整，視工件的厚度而定。加工薄工件時，電參數(shù)應取小些，否則會使放電間隙增大，影響加工速度。加工厚工件時，電參數(shù)應取大些，但是脈沖波形前沿不能太陡，否則會使加工不穩(wěn)定，使零件的加工質(zhì)量下降。而脈沖寬度也要根據(jù)具體的加工要求而定。
例如要加工一個厚度為20～60mm的模具，表面粗糙度如為1.6～3.2μ，那么脈沖電源的電參數(shù)可以在以下范圍內(nèi)選取。
脈沖寬度：2～16μs；加工電壓：80～1OOV；脈沖間隙：5～9；功率管數(shù)：2～6個
2 加工路線的設計
在加工中，由于工件內(nèi)部應力的釋放會引起工件的變形，所以在選擇加工路線時必須注意以下幾點：
（1）避免從工件端面開始加工，應從穿絲孔開始加工，如圖1所示；
（2）加工的路線距離端面（側(cè)面）應大于5mm；
（3）加工路線開始應從離開工件夾具的方向進行加工（即不要一開始加工就趨近夾具），zui后再轉(zhuǎn)向工件夾具的方向。如圖1所示由1段至2、3、4段；
圖1 加工路線的決定方法
（4）在1塊毛坯上要切出2個以上零件時，不應連續(xù)一次切割出來，而應從不同穿絲孔開始加工，如圖2所示。
從1塊工件上加工2個以上零件的加工路線
3 工件的裝夾
線切割加工機床的工作臺比較簡單，一般在通用夾具上采用壓板固定工件，但工件裝夾的形式及精度對機床的加工質(zhì)量及加工范圍有著明顯的影響，所以在工件裝夾上必須注意以下幾點：
（1）待裝夾的工件其基準部位應清潔無毛刺，符合圖樣要求。對經(jīng)淬火的工件在穿絲孔或凹模類工件的臺階處，要清除淬火時的渣物及氧化膜表面，否則會影響其與電極絲問的正常放電，甚至卡斷電極絲。
（2）裝夾工件時，必須保證工件的切割部位位于機床工作臺縱向、橫向進給的允許范圍之內(nèi)，避免超出極限。同時應考慮切割時電極絲運動空間。要注意不得使工件夾具在加工時與絲架相碰。
（3）裝夾位置應有利于工件的找正。
（4）夾具對固定工件的作用力應均勻，不得使工件變形或翹起，以免影響加工精度。
（5）細小、精密、薄壁的工件應先固定在不易變形的輔助小夾具上才能進行裝夾，否則無法加工。
工件很好地安裝在機床工作臺后，在進行夾緊前，應*行工件的平行度校正，即將工件的水平方向調(diào)整到角度。一般情況下，調(diào)整到工件的側(cè)面和機床運動的坐標軸平行即可。
4 工作液的選擇
從放電理論方面分析，可以清楚知道工作液對電火花數(shù)控線切割比電火花成形加工要重要得多。在加工中，工作液主要起到絕緣、冷卻、排屑，并在加工中增強放電爆炸力等作用。如果電極絲和工件之間沒有工作液，就無法正常加工，不是短路就是引發(fā)電弧，甚至引起斷絲。所以工作液直接影響到加工的順利進行，并且對其切割速度、表面粗糙度、加工精度等均有不可忽視的影響。因此在加工中如果工作液過于臟污，必須及時更換。另外工作液濃度的選擇也必須根據(jù)加工零件的精度、厚度而改變。如果要加工精度高、表面粗糙度好的薄壁零件，那么工作液的濃度要選擇大些，并且這個工件在加工過程中不要停機；而對厚度大的工件，工作液的濃度要小些。這樣才有利于工件加工的順利進行。
5 加工過程中斷絲的處理
加工過程中發(fā)生斷絲，首先應立即關閉電源和變頻開關，再關閉工作液泵及走絲電動機，把變頻粗調(diào)置于“手動”一邊，打開變頻開關，讓機床工作臺繼續(xù)按原程序走完，zui后回到起點位置重新穿絲加工。若工件較薄，可就地穿絲，繼續(xù)切割。
若加工快結束時斷絲，可考慮從末尾進行切割，但需重新編制一部分程序。當加工到二次切割的相交處時，要及時關閉脈沖電源和機床，以免損壞已加工表面。
若斷絲不能再用，必須更換新絲時，應測量新絲的直徑。若斷絲直徑和新絲直徑相差較大，就要重新編制程序以保證加工精度。
6 短路的排除
短路是線切割加工中常見故障之一，其原因主要有以下幾方面：
（1）加工參數(shù)選擇不當造成短路；
（2）工作液濃度太高造成排屑不暢而引起短路；
（3）導輪和導電塊上的電蝕物堆積太多引起短路。
發(fā)生短路時，應立即關掉變頻電路待其自行消除短路；若沒有成功，再關掉高頻電源，用酒精、汽油等沖洗短路部分。如果此時還不能消除短路，必須將電極絲抽出退回到起始點重新加工。
從目前實驗過程統(tǒng)計，注意以上幾個方面的加工工藝參數(shù)與技巧，工件的合格率由原來的99.4%提高到100%，生產(chǎn)率在原來基礎上提高了12.3%。雖然影響電火花數(shù)控線切割加工質(zhì)量與效率的因素很多，但只要對其進行系統(tǒng)地分析，掌握加工技巧，就可以充分發(fā)揮電火花數(shù)控線切割技術的功能。
1 脈沖電源的調(diào)整
脈沖電源是線切割加工設備的重要組成部分，是影響線切割加工工藝指標的zui關鍵的設備之一。其功能是把工頻的正弦交流電流轉(zhuǎn)變成適應電火花加工需要的脈沖電流，以提供電火花加工所需的放電能量。脈沖電流的性能好壞將直接影響加工的切割速度、工件的表面粗糙度、加工精度以及電極絲的損耗等。一般情況下，脈沖電源的調(diào)整，視工件的厚度而定。加工薄工件時，電參數(shù)應取小些，否則會使放電間隙增大，影響加工速度。加工厚工件時，電參數(shù)應取大些，但是脈沖波形前沿不能太陡，否則會使加工不穩(wěn)定，使零件的加工質(zhì)量下降。而脈沖寬度也要根據(jù)具體的加工要求而定。
例如要加工一個厚度為20～60mm的模具，表面粗糙度如為1.6～3.2μ，那么脈沖電源的電參數(shù)可以在以下范圍內(nèi)選取。
脈沖寬度：2～16μs；加工電壓：80～1OOV；脈沖間隙：5～9；功率管數(shù)：2～6個
2 加工路線的設計
在加工中，由于工件內(nèi)部應力的釋放會引起工件的變形，所以在選擇加工路線時必須注意以下幾點：
（1）避免從工件端面開始加工，應從穿絲孔開始加工，如圖1所示；
（2）加工的路線距離端面（側(cè)面）應大于5mm；
（3）加工路線開始應從離開工件夾具的方向進行加工（即不要一開始加工就趨近夾具），zui后再轉(zhuǎn)向工件夾具的方向。如圖1所示由1段至2、3、4段；
圖1 加工路線的決定方法
（4）在1塊毛坯上要切出2個以上零件時，不應連續(xù)一次切割出來，而應從不同穿絲孔開始加工，如圖2所示。
從1塊工件上加工2個以上零件的加工路線
3 工件的裝夾
線切割加工機床的工作臺比較簡單，一般在通用夾具上采用壓板固定工件，但工件裝夾的形式及精度對機床的加工質(zhì)量及加工范圍有著明顯的影響，所以在工件裝夾上必須注意以下幾點：
（1）待裝夾的工件其基準部位應清潔無毛刺，符合圖樣要求。對經(jīng)淬火的工件在穿絲孔或凹模類工件的臺階處，要清除淬火時的渣物及氧化膜表面，否則會影響其與電極絲問的正常放電，甚至卡斷電極絲。
（2）裝夾工件時，必須保證工件的切割部位位于機床工作臺縱向、橫向進給的允許范圍之內(nèi)，避免超出極限。同時應考慮切割時電極絲運動空間。要注意不得使工件夾具在加工時與絲架相碰。
（3）裝夾位置應有利于工件的找正。
（4）夾具對固定工件的作用力應均勻，不得使工件變形或翹起，以免影響加工精度。
（5）細小、精密、薄壁的工件應先固定在不易變形的輔助小夾具上才能進行裝夾，否則無法加工。
工件很好地安裝在機床工作臺后，在進行夾緊前，應*行工件的平行度校正，即將工件的水平方向調(diào)整到角度。一般情況下，調(diào)整到工件的側(cè)面和機床運動的坐標軸平行即可。
4 工作液的選擇
從放電理論方面分析，可以清楚知道工作液對電火花數(shù)控線切割比電火花成形加工要重要得多。在加工中，工作液主要起到絕緣、冷卻、排屑，并在加工中增強放電爆炸力等作用。如果電極絲和工件之間沒有工作液，就無法正常加工，不是短路就是引發(fā)電弧，甚至引起斷絲。所以工作液直接影響到加工的順利進行，并且對其切割速度、表面粗糙度、加工精度等均有不可忽視的影響。因此在加工中如果工作液過于臟污，必須及時更換。另外工作液濃度的選擇也必須根據(jù)加工零件的精度、厚度而改變。如果要加工精度高、表面粗糙度好的薄壁零件，那么工作液的濃度要選擇大些，并且這個工件在加工過程中不要停機；而對厚度大的工件，工作液的濃度要小些。這樣才有利于工件加工的順利進行。
5 加工過程中斷絲的處理
加工過程中發(fā)生斷絲，首先應立即關閉電源和變頻開關，再關閉工作液泵及走絲電動機，把變頻粗調(diào)置于“手動”一邊，打開變頻開關，讓機床工作臺繼續(xù)按原程序走完，zui后回到起點位置重新穿絲加工。若工件較薄，可就地穿絲，繼續(xù)切割。
若加工快結束時斷絲，可考慮從末尾進行切割，但需重新編制一部分程序。當加工到二次切割的相交處時，要及時關閉脈沖電源和機床，以免損壞已加工表面。
若斷絲不能再用，必須更換新絲時，應測量新絲的直徑。若斷絲直徑和新絲直徑相差較大，就要重新編制程序以保證加工精度。
6 短路的排除
短路是線切割加工中常見故障之一，其原因主要有以下幾方面：
（1）加工參數(shù)選擇不當造成短路；
（2）工作液濃度太高造成排屑不暢而引起短路；
（3）導輪和導電塊上的電蝕物堆積太多引起短路。
發(fā)生短路時，應立即關掉變頻電路待其自行消除短路；若沒有成功，再關掉高頻電源，用酒精、汽油等沖洗短路部分。如果此時還不能消除短路，必須將電極絲抽出退回到起始點重新加工。
從目前實驗過程統(tǒng)計，注意以上幾個方面的加工工藝參數(shù)與技巧，工件的合格率由原來的99.4%提高到100%，生產(chǎn)率在原來基礎上提高了12.3%。雖然影響電火花數(shù)控線切割加工質(zhì)量與效率的因素很多，但只要對其進行系統(tǒng)地分析，掌握加工技巧，就可以充分發(fā)揮電火花數(shù)控線切割技術的功能。