如今，隨著慢走絲相對于快走絲的種種優(yōu)勢被人們逐漸發(fā)現(xiàn)及認(rèn)識，加工高精度零件時慢走絲線切割機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。

電火花線切割按切割速度可分為快走絲和慢走絲，由于快走絲所加工的工件表面粗糙度一般在Ra=1.25~2.5微米范圍內(nèi)，而慢走絲可達(dá)Ra＝0。16微米，且慢走絲切割機(jī)的固定誤差、直線誤差和尺寸誤差都較快走絲好，所以加工高精度零件時慢走絲線切割機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。

由于慢走絲是采取線電極連續(xù)供絲的方式，即線電極在運動過程中完成加工，因此即使線電極發(fā)生損耗，也能連續(xù)的予以補(bǔ)充，故能提高零件加工精度，但電火花線切割的斷絲卻成為這些優(yōu)勢的障礙，解決此問題十分必要。

斷絲機(jī)理：

一般認(rèn)為斷絲主要是由于電火花放電集中引起電極絲溫度過高而熔斷，這點與檢測到的斷絲先兆是一致的。因此從熱傳導(dǎo)理論研究電極絲的溫度分布成為研究斷絲機(jī)理的主要途徑。研究結(jié)果表明：斷絲前的熱載荷超過平均值；脈沖寬度和絲徑大小對絲溫的影響大；熱對流系數(shù)對絲溫的影響大，沖液的狀態(tài)對避免斷絲十分重要；焦耳熱和絲振的作用可以相對忽略。

對于等能量脈沖電流電源，研究表明斷絲有兩個重要先兆：1，火花放電頻率短時間內(nèi)突然上升，由于放電頻率過高使電極絲局部溫度過高，進(jìn)而導(dǎo)致斷絲；2，正常火花幾率下降，異常火花幾率逐漸上升也是斷絲的先兆。由于絲損上升，電極絲變細(xì)zui終被拉斷。K.P.Rajurkar等指出加工過程中工件厚度的突變是引起放電集中的主要原因之一。因此需要在線檢測工件厚度的變化，調(diào)整相應(yīng)的工藝參數(shù)，控制電極絲的進(jìn)給速度和放電頻率，在不斷絲的情況下得到較佳的切割速度。

由于斷絲先兆持續(xù)時間短，防斷絲的實時控制較高，因此控制參數(shù)的選擇十分重要。在線切割加工中，脈沖間隔放大，會使放電間隙電蝕產(chǎn)物排除的時間增加，能有效改善放電集中現(xiàn)象，使斷絲發(fā)生的機(jī)會大大降低，因此脈沖間隔成為防斷控制的控制參數(shù)。

一、與電極絲相關(guān)的斷絲因素

1、 電極絲材料特性

電極絲要求具有良好的放電特性和高抗拉強(qiáng)度，因此選用以含鋅量低（10％）的黃銅作內(nèi)芯，含鋅量高的黃銅作涂層的電極絲正好滿足線切割的要求。電極絲選用鉬絲，精度高，抗拉力大，質(zhì)量好。對電極絲做低溫處理也是降低斷絲幾率的措施之一。美國俄亥俄州一家公司用－2000C低溫下冷卻24H的電極絲與沒做低溫處理的電極絲作對比，結(jié)果前者斷絲概率比后者低了30％。

在加工過程中電極絲承載放電能力的大小由電極絲絲徑大小決定，所以絲徑大小直接影響斷絲率，因此在加工中應(yīng)根據(jù)實際需要，選擇直徑大小適當(dāng)、涂層表面光滑、沒有氧化斑點或經(jīng)過低溫處理的高速切割電極絲，從而減少斷絲。

2、 絲張力和絲振動

低速走絲電火花切割加工中，在電極絲強(qiáng)度極限下維持盡可能高和穩(wěn)定的張力，可使粗加工時絲在放電爆炸力下維持zui小的滯后彎曲而不會斷絲。合適的張力能有效減小絲的振動幅度，在加工過程中使絲保持穩(wěn)定。

3、電極絲移動速度

由于線切割加工中的電極絲直徑較小（一般為0.1~0.3mm），若電極絲移動過慢，電極絲上的某一點可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆炸力作用下很易斷絲。所以在絲允許一點連續(xù)放電次數(shù)的條件下，要結(jié)合工件厚度，根據(jù)放電頻率調(diào)節(jié)絲速。粗加工和精加工的放電頻率不一樣，走絲速度也不一樣。如電極絲直徑小、工件厚、粗加工，而且要求放電頻率高，則絲速相對要快些。實際加工中，可參考低速走絲電火花切割機(jī)所配的工藝數(shù)據(jù)庫所給出的電極絲移動速度。

4、導(dǎo)電塊

導(dǎo)電塊多用銀鎢合金做成，導(dǎo)電性好且耐磨。在加工過程中，導(dǎo)電塊和移動著的電極絲一直保持接觸，從而導(dǎo)致導(dǎo)電塊磨損。一般低速走絲電火花切割機(jī)中用的導(dǎo)電塊應(yīng)及時檢查，將其卸下，用清洗液清洗掉上面粘著的臟物，若磨損嚴(yán)重可換個位置或更新導(dǎo)電塊。

5、廢絲處理

低速走絲電火花切割加工是單向走絲，加工中會產(chǎn)生大量廢絲。廢絲如不及時取出，易在極間產(chǎn)生附加電容，并且有可能與加工區(qū)域的電極絲直接導(dǎo)通，從而產(chǎn)生能量集中釋放，引起斷絲甚至短路，以至無法正常加工，因此廢絲落下時要及時取出。目前機(jī)床都有廢絲自動處理裝置。處理方式有兩種：一是把切絲裝置放在廢絲排除口；二是把斷絲裝置安裝在加工頭，切斷的廢絲用沖出管道排除。

二、 與工作液相關(guān)的斷絲因素

目前低速走絲電火花切割大多用純凈水和蒸餾水，廉價無污染。使用工作液主要有兩個作用：絕緣和冷卻。因此工作液應(yīng)該有良好的吸熱、傳熱和散熱功能。

當(dāng)工作液的性能變差，意味著工作液中存在的雜質(zhì)離子大大增加，工作液的介電性能明顯降低。一方面會造成由介質(zhì)粒子構(gòu)成的導(dǎo)電橋?qū)е碌慕佑|放電概率增加；另一方面，由于工作液的導(dǎo)電性能增加，使得加工間隙增大，此時的加工波形特征是一連串幾乎沒有開路和擊穿延時的放電脈沖。這時輸入到加工間隙的能量密度非常大，極易造成斷絲。此時必須更換工作液。

放電過程中產(chǎn)生的加工屑也是造成斷絲的因素之一。有加工屑搭橋而成，或兩極上相對突出的尖點偶爾相遇而形成的微短路狀態(tài)具有較大的接觸電阻。由于電極絲運動，這種微短路很容易被拉開形成火花放電。故此時脈沖電源輸入到加工間隙的能量密度遠(yuǎn)大于正常加工時，使得電極絲的黏著部位產(chǎn)生脈沖能量集中釋放，導(dǎo)致電極絲產(chǎn)生裂紋，從而可能造成斷絲，因此加工過程中必須沖走這些微粒。為了有效的沖走固體微粒，在沒有工件幾何形狀的限制時，還應(yīng)盡量選擇密著加工，使水沖進(jìn)割縫，更好的改善沖刷狀況。若噴水的方向不準(zhǔn)確也易斷絲。因為噴水方向不準(zhǔn)，工作液無法噴入切割逢，電極絲不能夠冷卻，使得電極絲局部溫度突然升高，引起燒絲。噴水位置應(yīng)以水柱包住電極絲為好，并且上下噴水壓力要相當(dāng)。

三、與伺服控制相關(guān)的斷絲因素

伺服進(jìn)給速度應(yīng)與工件的蝕除速度保持一定關(guān)系，即保持加工間隙為一定值。因為當(dāng)伺服速度超過蝕除速度，就會出現(xiàn)頻繁的短路現(xiàn)象，同時增大了斷絲的可能性；反之，伺服速度過慢，兩極見偏于開路，加工過程中也會因開路而短路，使切割速度降低，表面粗糙值增大。所以伺服應(yīng)均勻、穩(wěn)定的進(jìn)給，避免爬行，超調(diào)量要小，傳動剛度應(yīng)高，傳動鏈中不得有明顯間隙，抗*力要強(qiáng)。放電加工的頻率很高，而且放電間隙的狀態(tài)瞬息萬變，要求進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)間隙狀態(tài)的微弱信號能相應(yīng)的快速調(diào)節(jié)。因此整個過程中的不靈敏區(qū)、時間常數(shù)、可動部分的慣性要求要小，放大倍數(shù)應(yīng)足夠，過度過程應(yīng)短。

四、與脈沖電源相關(guān)的斷絲因素

1、主要電參數(shù)影響

（1）脈沖寬度

脈沖寬度是單個脈沖能量的決定因素之一。由實驗可知脈沖寬度增加，單個脈沖放電能量增加，切割速度逐漸提高，但當(dāng)脈沖寬度超過某一范圍時，散失在工件和電極間的放電脈沖能量增多，反而削弱了蝕除作用。同時由于電蝕產(chǎn)物的拋出作用不會隨脈沖寬度的增加而顯著提高，這必然使短路的幾率增加，切割速度減小，甚至斷絲。另外由于單脈沖能量的增大會使電動絲振動加強(qiáng)從而降低工件的表面質(zhì)量，增大表面粗糙值，斷絲也經(jīng)常發(fā)生。因此，納米級的笮脈寬是目前低速走絲電火花切割機(jī)生產(chǎn)廠家研究的主要方向。

（2）脈沖間隔

實驗表明，脈沖間隔對切割速度影響很大。在工作液恢復(fù)極間絕緣性的條件下，可適當(dāng)減小脈沖間隔，使單位時間內(nèi)放電次數(shù)增多，從而提高切割速度。由于脈寬及單個脈沖能量不變，故對工件表面粗糙度影響不明顯。但如果脈沖間隔過小，工作區(qū)的介質(zhì)來不及恢復(fù)到絕緣狀態(tài)，放電產(chǎn)物也不能被及時排除，會使加工狀態(tài)不穩(wěn)定，增加工作區(qū)短路的幾率，極易引起斷絲。

2、脈沖電源控制策略影響

由于低速走絲電火花切割加工是高頻放電切割（脈沖寬度50ns~2微秒，脈沖間隔1~15微秒），對單個脈沖能量的在線控制較難，但是利用現(xiàn)代*目前已研究出此種電源，使加工效率飛速提高，并有效防止了斷絲和燒弧。如瑞士夏米爾公司，在ROBOFIL240/440機(jī)床基礎(chǔ)上開發(fā)的“CLEAN CUT”（CC）新型脈沖電源，其zui大峰值電流可達(dá)1200A，zui大擊穿電壓也提高了25%，在粗加工中，zui大切割速度達(dá)到了400 mm2/min。這么高的峰值電流，能穩(wěn)定、率地切割而沒有斷絲，就在于它采用了笮脈寬的單個放電脈沖能量控制技術(shù)。該電源除了有效的逐個脈沖檢測，還采用了PILOT-EXPERT專家系統(tǒng)*的控制了集中放電的能量，從而在防止斷絲的同時也解決了局部過熱的問題。

脈沖電源中另一個防斷絲技術(shù)就是粗加工中氣相拋出。所謂氣相拋出加工即放電加工中，利用熱膨脹和局部微爆炸，把熔化、汽化的工件材料以氣相拋出。氣相拋出同時帶走大量能量，不僅工件受熱影響大大降低，電極絲受熱也大大減少，不會因瞬間過熱和驟冷產(chǎn)生微觀裂紋，從而有效的防止了斷絲。

五、造成斷絲的其他因素

斷絲還有其他因素，比如工件的材質(zhì)。線切割時為了減少斷絲不同的材質(zhì)應(yīng)選用相應(yīng)的加工參數(shù)。

1、走絲速度

走絲速度的快慢直接影響電極絲在加工區(qū)的逗留時間和放電次數(shù)，從而影響電極絲的損耗。由于線切割加工中的電極絲直徑較小，若電極絲移動過慢，電極絲上某一點可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆破力作用下極易斷絲。另外，提高電熱絲的走絲速度，可使工作液容易被帶到狹笮的加工間隙，加強(qiáng)對電極絲的冷卻，將電蝕產(chǎn)物帶出間隙之外。但走絲速度過高將會使電極絲振動加大，也容易斷絲，并使加工表面精度降低，表面粗糙值增大。所以在電極絲允許一點連續(xù)放電次數(shù)的條件下，要結(jié)合工件厚度，根據(jù)放電頻率正確調(diào)節(jié)走絲速度。

2、進(jìn)給速度

理想的線切割應(yīng)該是進(jìn)給速度跟蹤其線加工速度，進(jìn)給過快，超過工件可能的蝕除速度，容易造成頻繁短路，切割速度反而慢，工件表面粗糙度也較差，上、下端面切縫呈焦黃色，甚至可能斷絲。進(jìn)給過慢，滯后于工件可能的蝕除速度，則容易造成頻繁開路，過跟蹤和欠跟蹤都是造成加工不穩(wěn)定的直接因素，容易引起斷絲，影響表面加工質(zhì)量。

3、進(jìn)給精度

要實現(xiàn)理想的跟蹤進(jìn)給，必須提高進(jìn)給控制系統(tǒng)的性能并人工調(diào)節(jié)較佳的進(jìn)給量。導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)的精度將直接影響電極絲的走絲質(zhì)量，精度低會引起走偏、振動，進(jìn)而造成斷絲。

線切割機(jī)的導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)主要是由貯絲筒、線架和導(dǎo)輪組成。當(dāng)導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)的精度下降時，會引起貯絲筒的徑向跳動和軸向竄動。徑向跳動會使電極絲的張力減小，造成絲松，嚴(yán)重的會使絲從導(dǎo)輪槽中脫出拉斷。軸向竄動會使排絲不均，產(chǎn)生疊絲現(xiàn)象。如果線架剛性差，運動時會產(chǎn)生振動和擺動，不但影響精度還會引起斷絲。

4、電極絲的材料及直徑

電極絲材料有銅、鎢、鉬、鎢鉬合金等，鎢鉬合金電極絲W20Mo和W50Mo，其壽命較鉬絲約提高20%~30%，斷絲現(xiàn)象明顯減少。為減少斷絲可優(yōu)先選用鎢鉬合金電極絲，因為鎢的延伸率、抗張力以及熔點都比鉬適合線切割的需要。對于慢走絲，高生產(chǎn)率時可采用0.12~0.30mm的鍍鋅黃銅絲，允許較大的峰值電流。如果電極絲張力能保持均勻，振動較小，加工穩(wěn)定，工件精度與表面粗糙度就相應(yīng)比較好，電極絲壽命也比較長。

5、切割路線

，切割完*道工序，繼續(xù)加工時由于原來的主要連接部位已被割離，余下的材料與夾持的部分連接較少，工件剛度大為減低，已產(chǎn)生變形而導(dǎo)致斷絲。一般情況下，將工件與其夾持部分分割的線段安排在切割總程序的末端。因此從工藝上考慮，應(yīng)考慮制作合理的工藝孔、槽，以便于應(yīng)力對稱、均勻、分散的釋放，凸模及凹模應(yīng)采用封閉切割。

結(jié)束語

影響加工質(zhì)量和造成慢走絲線切割斷絲的因素很多，由于各種機(jī)床的設(shè)計策略及加工工藝不同，造成加工質(zhì)量下降和引起斷絲的原因也不同，有時可能不僅僅是一個或兩個因素，而是多個因素引起的。但只要對其進(jìn)行系統(tǒng)地分析和科學(xué)地分類，就可以對這些復(fù)雜而且零亂的因素進(jìn)行控制與調(diào)整，從而避免斷絲現(xiàn)象，提高加工工件質(zhì)量。