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探究電火花線切割的工藝
閱讀：2263 發布時間：2012-4-12
電火花數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、節約材料等特點。目前在新產品的研制和開發中，大量采用線切割技術來直接切割零件，縮短研發周期。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，脈沖電源的調整，視工件的厚度而定。加工薄工件時，電參數應取小些，否則會使放電間隙增大，影響加工速度。加工厚工件時，電參數應取大些，但是脈沖波形前沿不能太陡，否則會使加工不穩定，使零件的加工質量下降。而脈沖寬度也要根據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可以在以下范圍內選取。
脈沖寬度：2～16μs；加工電壓：80～1OOV；脈沖間隙：5～9；功率管數：2～6個
2 加工路線的設計
在加工中，由于工件內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，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整到角度。一般情況下，調整到工件的側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，把變頻粗調置于“手動”一邊，打開變頻開關，讓機床工作臺繼續按原程序走完，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。
從目前實驗過程統計，注意以上幾個方面的加工工藝參數與技巧，工件的合格率由原來的99.4%提高到100%，生產率在原來基礎上提高了12.3%。雖然影響電火花數控線切割加工質量與效率的因素很多，但只要對其進行系統地分析，掌握加工技巧，就可以充分發揮電火花數控線切割技術的功能。
1 脈沖電源的調整
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，脈沖電源的調整，視工件的厚度而定。加工薄工件時，電參數應取小些，否則會使放電間隙增大，影響加工速度。加工厚工件時，電參數應取大些，但是脈沖波形前沿不能太陡，否則會使加工不穩定，使零件的加工質量下降。而脈沖寬度也要根據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可以在以下范圍內選取。
脈沖寬度：2～16μs；加工電壓：80～1OOV；脈沖間隙：5～9；功率管數：2～6個
2 加工路線的設計
在加工中，由于工件內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，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整到角度。一般情況下，調整到工件的側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，把變頻粗調置于“手動”一邊，打開變頻開關，讓機床工作臺繼續按原程序走完，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。
從目前實驗過程統計，注意以上幾個方面的加工工藝參數與技巧，工件的合格率由原來的99.4%提高到100%，生產率在原來基礎上提高了12.3%。雖然影響電火花數控線切割加工質量與效率的因素很多，但只要對其進行系統地分析，掌握加工技巧，就可以充分發揮電火花數控線切割技術的功能。