DK7732型電火花線切割機加工技術(shù)的改進

謝冬和

(株洲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412000)

我們在實訓(xùn)教學(xué)中所使用的電火花線切割機型號是DK7732型，為江蘇某廠生產(chǎn)的快走絲電火花線切割機。DK7732型快走絲線切割機具有價格便宜、使用方便等優(yōu)點，因而在實際生產(chǎn)中應(yīng)用得比較廣泛，特別是在模具制造行業(yè)應(yīng)用尤為普遍，常用來加工凸模、凹模及凸凹模等零件。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其存在一些問題，正是由于這些問題的存在，給該型號線切割機的使用帶來了一定的限制。

1 存在的問題

(1)在導(dǎo)電塊上存在線切割痕跡

我們在使用該型號線切割機切割中大厚工件(工件厚度大于60 mm)或軟基材料如鋁、銅時，發(fā)現(xiàn)鉬絲在逆向(面向控制板站立，順時針方向為正向運行)運行時，鉬絲與導(dǎo)電塊之間有火花產(chǎn)生，此火花時有時無，時大時小。這種現(xiàn)象雖然不會對設(shè)備產(chǎn)生其他的影響，但會導(dǎo)致線切割速度變緩及鉬絲、導(dǎo)電塊損耗增大，尤其是在切割鋁件、銅件時鉬絲及導(dǎo)電塊的損耗更加明顯，并且在導(dǎo)電塊表面產(chǎn)生較深的切槽，此切槽在安裝鉬絲或切割時易卡住鉬絲，增大切割阻力而造成鉬絲拉斷。

(2)鉬絲存在拉斷現(xiàn)象

在切割中大厚工件時，由于切割鉬絲作用距離增大，使得切割效果減弱及冷卻液沖刷困難，切割間隙內(nèi)的蝕熔物不能及時排出，降低了線切割機的放電能力，造成電蝕的速度要小于進給速度形成短路時，由于鉬絲與導(dǎo)電塊在接觸部位繼續(xù)放電，反饋系統(tǒng)就會誤判斷而繼續(xù)進給，鉬絲與工件之間就會產(chǎn)生一種純機械摩擦，造成工件的機械性拉傷以及鉬絲的迅速摩損，形成“粘絲”現(xiàn)象。這也是靠導(dǎo)電塊供電的快走絲線切割機加工鋁、銅等軟質(zhì)金屬時共有的弊端。

(3)不正常放電現(xiàn)象

線切割機在正常切割時鉬絲與導(dǎo)電塊之間也會產(chǎn)生放電，但這種放電在鉬絲張緊程度較好時出現(xiàn)的機會不大，隨著使用時間的增加，鉬絲的切割過程中因拉緊力及切割力會造成鉬絲在一定程度上的拉長，加之，鉬絲的正反向高速運行，尤其是在逆向運轉(zhuǎn)時，其產(chǎn)生的慣性作用，使得鉬絲與導(dǎo)電塊之間產(chǎn)生極小的間隙，而這間隙就會導(dǎo)致鉬絲與導(dǎo)電塊之間產(chǎn)生放電。這種放電現(xiàn)象使得傳遞到鉬絲與工件間的電流變小，切割速度降低。

2 解決方法

我們針對DK7732型線切割機在使用中所存在的問題進行了分析，具體分析及解決方法如下。

(1)針對切割厚度大的解決方法

加大單個脈沖的能量，包括電流、電壓、脈寬等參數(shù)，使得放電間隙增大，改善冷卻液的進入和排出，選用流動性好和排污能力好的冷卻液并及時更換。但在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，加大單個脈沖的能量如電流、電壓、脈寬時，雖然對加快切割速度有一定的好處，但也產(chǎn)生負(fù)面作用。鉬絲在使用一段時間后容易斷，鉬絲損耗增大。檢查斷口發(fā)現(xiàn)，斷口呈燒斷痕跡，說明隨著單個脈沖能量的增加，放電溫度也隨之升高。

(2)針對加工鋁件、銅件等軟金屬的常規(guī)解決方法

由于鋁、銅等軟質(zhì)金屬在切割過程中，產(chǎn)生大量的氧化物粘附在鉬絲上，造成鉬絲與導(dǎo)電塊之間產(chǎn)生放電。從理論上講，清除這些粘附在鉬絲上的氧化物就可以降低導(dǎo)電塊與鉬絲間的放電危險。因此，在適當(dāng)位置增加清潔裝置(如橡膠刮板)以清除鉬絲表面上的氧化物，并及時調(diào)整導(dǎo)電塊的工作位置。

(3)針對加工過程中鉬絲松動而導(dǎo)致鉬絲與工件間存在間隙的解決方法

在加工過程中根據(jù)鉬絲的使用情況，及時調(diào)整鉬絲的松緊程度，使鉬絲與導(dǎo)電塊很好地貼合，這樣可以減小鉬絲與導(dǎo)電塊之間放電的幾率。

根據(jù)測試，以上方案在切割厚度≤45 mm的工件時效果比較明顯，但對于厚度＞50 mm的工件特別是軟質(zhì)金屬時的“粘絲”及“斷絲”問題等方面效果不是很明顯，還需要進一步加以改進。

3 繼續(xù)改進的分析及解決方法

對電火花線切割機的工作原理進行分析，發(fā)現(xiàn)同類型線切割機的共同點就是工件接正極，導(dǎo)電塊接負(fù)極，鉬絲與導(dǎo)電塊接觸而帶負(fù)電，并且加工中的間隙電壓也由負(fù)極反饋給控制系統(tǒng)。DK7732型線切割機床的負(fù)極電是由上下導(dǎo)電塊(上橫梁上裝一個導(dǎo)電塊，下橫梁上裝兩個導(dǎo)電塊)與鉬絲相接觸將負(fù)電傳遞給鉬絲，間隙電壓再由鉬絲經(jīng)由導(dǎo)電塊傳遞給反饋系統(tǒng)(見圖1)。這套系統(tǒng)的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，故現(xiàn)在被大多數(shù)的快走絲制造商所采用，其缺點就是鉬絲和導(dǎo)電塊之間的接觸太小，尤其是在切割鋁件、銅件等軟質(zhì)金屬時，很容易出現(xiàn)前面所分析的“斷絲”、“粘絲”現(xiàn)象。

為此，我們設(shè)計了兩種解決方法:一種是將負(fù)極后移，使負(fù)極線與儲絲筒相聯(lián)，通過儲絲筒寬大的平面將電供給鉬絲(見圖2);另一種是把負(fù)極前移，使負(fù)極線通過銅接線柱將電傳遞給前導(dǎo)輪(見圖3)。對這兩種傳電方式，我們先進行可行性分析，再進行測試。

(1)負(fù)極電后移

即直接將負(fù)極線移至儲絲筒處，取消導(dǎo)電塊或?qū)?dǎo)電塊僅作為支架使用，使負(fù)極線與儲絲筒并為一體，讓負(fù)極電通過儲絲筒寬大的平面直接傳遞給電極絲。由于電極絲和儲絲筒的接觸是一個較大的面接觸，電極絲接觸的有效長度增大，這樣解決了電極絲與電源的接觸可靠性問題。但是，在線切割較大厚度的鋁件或銅件、鐵件時，步速開至 100 μm/s，時間稍長，就會出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。檢查斷口，確定是機械拉傷而非燒斷，即切割速度跟不上工件移動速度，導(dǎo)致鉬絲拉斷。分析其原因，由于負(fù)極線與儲絲筒連在一起，電流通過運轉(zhuǎn)的鉬絲傳遞，由于距離太遠(yuǎn)，使得一部分電流在傳遞過程中損耗，造成放電能量變小，切割速度變慢，導(dǎo)致鉬絲拉斷。并且這種方法帶來兩個弊端:一是儲絲筒工作時需要高速往復(fù)來回游走，負(fù)極線接進儲絲筒時結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難;其次，最主要的是儲絲筒在導(dǎo)輪后方，電流由儲絲筒到工件的工作路程較遠(yuǎn)，且鉬絲較細(xì)，電流傳遞有限，影響線切割工作效率。

(2)負(fù)極電前移

即取消導(dǎo)電塊或者導(dǎo)電塊僅作為支架使用，將負(fù)極線與上、下導(dǎo)輪重合，讓負(fù)極電通過導(dǎo)輪端蓋到前導(dǎo)輪再傳遞給鉬絲。由于鉬絲和導(dǎo)輪間存在一個90°垂直的接觸面，并且由于鉬絲在上、下導(dǎo)輪間存在反向作用力，保證了接觸的可靠性，確保了這種加電方式的可行性。并且，從負(fù)極線到端蓋到導(dǎo)輪到鉬絲再到工件，這中間傳遞的距離比未改之前還要短，盡管鉬絲的直徑較小，傳遞過程中的能量損耗比以前要小，對切割速度的影響應(yīng)該比未改以前要好。但是，如何把電可靠地傳遞給高速旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輪就成了一個難題。

經(jīng)過對導(dǎo)輪組進行仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)輪的兩端分別是一個滾動軸承，用螺母鎖緊，滾動軸承安裝在軸承座上，然后再安裝在線切割機支架上用定位螺釘固定好。軸承座的兩端是一個帶螺紋的銅端蓋，里面是一些潤滑油脂，用來潤滑滾動軸承。根據(jù)前面的分析，再結(jié)合此軸承座結(jié)構(gòu)，要想將負(fù)極線聯(lián)接到軸承座上，再通過軸承座將負(fù)極電傳遞到導(dǎo)輪及鉬絲上，先必須對軸承座及軸承端蓋進行改造。改造后的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

改造方法如下:將軸承端蓋取下，在中心鉆1個φ5 mm的孔，然后攻成M6的絲，將M6×25 mm的銅螺桿安裝在上面，其兩端分別用M6的螺母鎖緊以防止松動，負(fù)極線及反饋線就安裝在兩端的銅螺桿上，再用螺母鎖緊，以防止負(fù)極線松脫。在這里需要注意的是端蓋內(nèi)鎖緊螺母不要與導(dǎo)輪的鎖緊螺母相碰，否則會出現(xiàn)相互干涉現(xiàn)象，影響使用。

接照此方法對軸承座進行改造，可順利實現(xiàn)對高速導(dǎo)輪的加電。用改造后的DK7732型線切割機進行切割驗證，調(diào)整相同的切割參數(shù)包括電壓、電流、脈寬等，對相同的工件進行切割測試，線切割機以前所存在如“放電間隙”、“早期斷絲”、“粘絲”等現(xiàn)象基本解決，線切割效果相比以前有了很大改觀。

4 負(fù)極電前移加電方式的可行性分析

運用螺桿、螺母將負(fù)極導(dǎo)線連接在銅端蓋上，電流經(jīng)銅端蓋到銅套，再經(jīng)軸承傳到導(dǎo)輪上，最終到達(dá)鉬絲上，而且由于電流經(jīng)過時，在銅套外圈嵌有一圈用有機玻璃制成的環(huán)套，形成了良好的絕緣層，減少了能量的損耗。運用銅端蓋供電方式不但解決了前一種方法因摩擦引起的弊端，而且可以阻擋灰塵、雜質(zhì)的進入，適當(dāng)提高軸承的壽命，徹底解決了前種方法的弊端。

為防止能量傳遞的不充分，采用上、下導(dǎo)輪的兩端即4點全部接工作電源負(fù)極線，增加能量傳遞的可靠性。通過改進，對大厚度工件進行加工時效果明顯，避免了斷絲、粘絲現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且加工表面質(zhì)量和加工效率明顯提高，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，改造費用也很低。

5 結(jié)語

我們以極低的成本順利地對DK7732線切割機進行了改造，從使用情況來看，完全能夠勝任大厚度鋁件及鐵件的切割工作。在使用過程中，沒有發(fā)現(xiàn)以前那種斷絲頻繁的現(xiàn)象，為教學(xué)及生產(chǎn)提供了強有力的保障。

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