電火花線切割機(jī)斷絲原因的研究

謝冬和

（株洲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412001）

近年來，隨著高精和高復(fù)雜模具的發(fā)展，電火花線切割機(jī)的加工越來越得到廣泛的使用。電火花線切割機(jī)是把作為工具電極的線電極（通常采用φ0.10～0.20 mm鉬絲）與負(fù)極相連，而把被加工件與正極相連，當(dāng)開啟脈沖電源時(shí)，鉬絲與被加工件間就被施加上了一定的電壓及脈沖電流。當(dāng)帶正電的工件向帶負(fù)電的鉬絲運(yùn)動到一定距離時(shí)兩電極間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，利用瞬時(shí)高溫，使被加工部位的金屬材料熔化，因而它可以加工常規(guī)機(jī)械加工方法難以加工的材料及形狀。同時(shí)，由于貯絲筒帶動鉬絲作正反交替移動，使鉬絲邊運(yùn)動邊加工，因而加工精度相對較高。由于具有這些突出的優(yōu)點(diǎn)，電火花線切割不僅用于沖裁模加工，還用于特種零件及工具電極的加工，其應(yīng)用范圍越來越廣，也越來越受到模具制造工業(yè)的青睞。

高速電火花線切割機(jī)采用鉬絲作加工工具，對工件進(jìn)行切割，由于鉬絲細(xì)、韌性差，加工一段時(shí)間后容易變脆，出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，這在加工中是最犯忌的，因?yàn)橐坏嘟z，一方面穿絲麻煩，另一方面由于一般不可以在斷絲的地方進(jìn)行穿絲，必須使穿絲點(diǎn)退出工件區(qū)域，這樣才可重新進(jìn)行穿絲及切割，這樣勢必會影響加工件的加工精度及質(zhì)量，因此鉬絲的使用壽命直接影響著加工件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文以所使用的DK7725型電火花線切割機(jī)作為研究對象，對其在使用中產(chǎn)生的斷絲原因進(jìn)行分析，找出解決對策，并在生產(chǎn)中加以克服，希望這些方法對電火花線切割機(jī)的生產(chǎn)及使用能有所幫助。

1 斷絲原因的分析

1.1 鉬絲的原因

（1）鉬絲直徑的粗細(xì)會影響到鉬絲的使用:新鉬絲較粗，能提高鉬絲的張力，減少鉬絲在運(yùn)行中的抖動，并且在切割時(shí)切縫較大，工作液容易滲透進(jìn)入，有利于排屑;由于鉬絲在加工過程中，所產(chǎn)生的高溫在熔化工件的同時(shí)也會使本身損耗，故當(dāng)鉬絲使用到一定程度時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，可避免因變細(xì)變脆斷絲而中斷加工。

（2）在上絲過程中鉬絲不能太緊或太松:鉬絲上得太緊，使其內(nèi)應(yīng)力增大而使鉬絲在運(yùn)行中被拉斷，特別是在反向運(yùn)行時(shí)因慣性作用極易使鉬絲的內(nèi)應(yīng)力增大;鉬絲上得太松，會使鉬絲在運(yùn)行中產(chǎn)生較大抖動或疊絲而被拉斷，故新鉬絲上絲時(shí)松緊應(yīng)合適，并應(yīng)在使用一段時(shí)間后使用緊絲器對鉬絲進(jìn)行適當(dāng)收緊。

1.2 工件的原因

（1）工件的厚度:厚工件可以防止鉬絲在運(yùn)行中產(chǎn)生抖動，可提高其加工精度，但由于工件厚，使得工作液進(jìn)入量減少，排屑困難，加劇了鉬絲的損耗，使斷絲的可能性增大。因此，在加工厚工件時(shí)，最好采用較干凈的切削液（切削液配比按5% ～8%進(jìn)行），并且脈沖間隙可相對增大些。

（2）工件的安裝:在切割過程中雖然鉬絲對工件的作用力較小，但仍需壓緊工件，以防止在加工過程中因工件位置變動而造成斷絲。

1.3 切削液的原因

工作液使用一段時(shí)間后，綜合性能變差是引起斷絲的重要原因。工作液長時(shí)間的使用，電蝕產(chǎn)物增多，會導(dǎo)致電極絲和工件之間產(chǎn)生二次放電，會破壞電蝕過程的穩(wěn)定性，直接導(dǎo)致斷絲。因此在線切割加工時(shí)，要經(jīng)常保持工作液的清潔，可采用過濾工作液和強(qiáng)迫工作液循環(huán)的辦法，并且工作液使用到一定時(shí)間后，必須更換新的工作液（當(dāng)乳白色的工作液變成深灰色或黑色時(shí)可考慮更換新工作液）。對要求切割速度高或大厚度工件，其工作液的配用要適當(dāng)?shù)?，約5% ～8%的濃度，這樣加工較穩(wěn)定，不易斷絲。

1.4 電參數(shù)的原因

加工時(shí)應(yīng)根據(jù)工件的材質(zhì)、厚度及表面粗糙度要求選擇合適的電參數(shù)。

（1）脈沖間隔t0:t0減少時(shí)平均電流增大，切割速度加快，但t0不能太小，以免引起極間電弧和斷絲。一般選擇脈間開關(guān)1、2、4、8四個(gè)檔位開關(guān)中的2個(gè)檔即可，原則上是配合開關(guān)越少速度越快，表面粗糙度值越大，電流越大，但脈沖間隔還需和脈寬及開路電壓相配合才行。

（2）開路電壓ui:該值會引起放電峰值電流和電加工間隙的改變，ui提高，加工間隙增大，排屑變易，提高了切割速度和加工穩(wěn)定性，但過大易造成電極絲振動，并且ui的提高也會使鉬絲加速損耗。

（3）電蝕速度與移動速度:線切割的電蝕速度應(yīng)與X、Y軸的移動速度相適應(yīng)，如果移動速度大于電蝕速度，則會造成鉬絲在運(yùn)行中被強(qiáng)行拉斷;移動速度小于電蝕速度，則生產(chǎn)效率會下降，工件表面粗糙度值增大，鉬絲的損耗加大。因此，在實(shí)際操作中，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行情況結(jié)合工件材質(zhì)、厚度及表面粗糙度要求進(jìn)行具體調(diào)整。

1.5 導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)的原因

線切割機(jī)的導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)是由貯絲筒、線架（由導(dǎo)電塊構(gòu)成）和導(dǎo)輪組成的。

（1）貯絲筒:貯絲筒在換向時(shí)如沒有切斷高頻電源，會導(dǎo)致鉬絲在短時(shí)間內(nèi)因溫度過高而燒斷鉬絲（因在換向時(shí)鉬絲及工件處于相對靜狀態(tài)），故需要檢查貯絲筒后端的行程開關(guān)是否正常，并且要保持貯絲筒、導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動靈活，否則在往返運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會引起導(dǎo)絲系統(tǒng)振動而斷絲。貯絲筒后端的限位開關(guān)擋塊要調(diào)整好，避免貯絲筒沖出限位行程而斷絲。換向擋塊應(yīng)能使貯絲筒在換向后不久即能停機(jī)，防止貯絲筒因慣性超程而沖壞傳動件及拉斷鉬絲。

（2）線架:DK7725型電火花線切割機(jī)線架主要是由導(dǎo)電塊組成，電火花線切割機(jī)在出廠時(shí)高頻電源負(fù)極線、反饋線與導(dǎo)電塊連接在一起，鉬絲通過與導(dǎo)電塊接觸來獲取電流及傳遞反饋信號，在這里導(dǎo)電塊主要是起傳導(dǎo)及支撐作用，因此必須保證導(dǎo)電塊與鉬絲之間接觸良好，否則高頻電源負(fù)極與鉬絲無法接通或接觸不良，反饋信息也就不能正常傳達(dá)到控制系統(tǒng)，都會造成鉬絲在運(yùn)行中斷絲。線切割機(jī)在使用中會經(jīng)常出現(xiàn)導(dǎo)電塊與鉬絲之間存在放電現(xiàn)象，這是一種非正常的放電現(xiàn)象，必須予以解決。因?yàn)殂f絲與導(dǎo)電塊處存在放電，勢必會減弱鉬絲與工件間的放電強(qiáng)度，造成切割速度下降，并且增大了鉬絲的損耗，因此，有必要對導(dǎo)電塊的位置進(jìn)行改進(jìn)。

2 導(dǎo)電塊位置的改進(jìn)

由于導(dǎo)電塊在線切割機(jī)中起支承及傳導(dǎo)作用，與鉬絲間產(chǎn)生火花放電是因?yàn)閷?dǎo)電塊本身帶有負(fù)電并且在運(yùn)行時(shí)與鉬絲之間存在放電間隙，如果導(dǎo)電塊本身不帶電僅僅只起支承作用，也就是導(dǎo)電塊不起傳電作用，盡管鉬絲與導(dǎo)電塊間存在間隙，鉬絲與導(dǎo)電塊間也不會有放電火花產(chǎn)生，因此，只需將負(fù)極電從導(dǎo)電塊處移開，就可解決此問題。當(dāng)然也可以將導(dǎo)電塊改造成一個(gè)活動的帶一個(gè)張緊裝置，使鉬線時(shí)刻與導(dǎo)電塊緊貼合在一起，但那樣改造起來很麻煩，并且會增大鉬絲的受力。

筆者通過分析發(fā)現(xiàn)，將負(fù)極線從導(dǎo)電塊上移至前端導(dǎo)輪上，可以較好地解決此問題。負(fù)電從負(fù)極線輸入通過前端蓋上的導(dǎo)電柱傳送到導(dǎo)輪上再到鉬絲，傳輸?shù)穆肪€要比原來短，線路的損耗也比以前要小，并且改造起來也比較簡單，這樣既解決了導(dǎo)電塊與鉬絲間的放電現(xiàn)象，又降低了路途中的電損，間接增大了鉬絲與工件間的放電能量。

對學(xué)院現(xiàn)有的DK7725型電火花線切割的導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)，筆者按照圖2所示要求進(jìn)行了改進(jìn)，將高頻負(fù)極電源線從導(dǎo)電塊上移至前導(dǎo)輪座上并與銅導(dǎo)柱連接在一起用螺母緊固，反饋線與導(dǎo)電塊相連在一起且位置不變，導(dǎo)電塊僅起支承作用。導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)未改進(jìn)之前與改進(jìn)之后、改進(jìn)了的前部導(dǎo)輪分別如圖1、圖2所示。

3 結(jié)語

我們在進(jìn)行線切割機(jī)的操作加工時(shí)，按照上述影響鉬絲使用的原因進(jìn)行改進(jìn)，特別是將高頻電源線從中間的導(dǎo)電塊位置移至前端的導(dǎo)輪位置時(shí)，對照相同狀態(tài)、相同工件情況下進(jìn)行切割加工。從加工情況來看，導(dǎo)電塊與鉬絲處再沒有放電現(xiàn)象發(fā)生，加工過程很穩(wěn)定，加工速度也較以前有了一定的提高，加工過程中的非正常斷絲現(xiàn)象基本上沒有發(fā)生，表明按照上述影響因素進(jìn)行線切割機(jī)的改造是成功的。此改造經(jīng)驗(yàn)可以作為線切割機(jī)生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)電火花線切割機(jī)時(shí)借簽之用。

盡管這樣，由于各種各樣的原因，諸如設(shè)備、加工工藝和材料等其他方面的原因，在實(shí)際使用中還會可能造成斷絲，因此，在線切割過程中要時(shí)刻注意觀察設(shè)備運(yùn)行情況，盡早發(fā)現(xiàn)存在的問題，以便提早作出處理和解決，同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)鉬絲的理論使用壽命提早作好鉬絲的更換準(zhǔn)備工作。

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