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線切割加工表面質量的改善與提高論文
線切割加工表面質量的改善與提高論文【1】
摘要：根據(jù)切割速度的快慢，走絲有高速與低速兩種，雖然低速走絲的速度慢，但是在加工精度以及對表面的處理上，低速走絲切割機的效果更好，因此，此種機床的花費也更大，也無法實現(xiàn)大面積推廣，我國針對這種情況對切割機進行加工改造，制造出一種速度更快、成本更低、構造簡單，擅長處理大厚度工件。
這種切割機在最近的40年，得到大量的生產(chǎn)，得到多數(shù)使用者的認可，主要應用在“新產(chǎn)品試制”“零件加工”以及“模具制造”等方面。
關鍵詞：加工質量;改善;提高
高速絲線切割機的供絲方式是“電機高速往復”。
盡管電極絲并不需要多大損耗，并且能平均于300米長的電極絲上，不過需要考慮電火花線切割機所處理的工件最終形成怎樣的形態(tài)需要多種因素配合，更要找到最好選配參數(shù)的方法，以獲得期待的表面效果，得到質量上乘的工件。
能夠對最終成型效果產(chǎn)生直接影響的因素有設備、操作者、原材料等，而人的操作能力、機床的性狀以及材料是最容易掌控的因素，也是影響最大的因素，從這幾方面考慮是十分必要的。
本文通過大量的經(jīng)驗和實踐，對工件表層處理的方法給出一些意見，下面通過分析上述幾項因素，幫助理解工件加工過程，改善處理結果。
1 從人為因素出發(fā)，考慮加工工件表面時所要注意的問題
(1)切割路線要精確科學。
這樣說的原因是工件的內(nèi)部材料有能夠相互平衡的力，而如果路線選擇不當或者不夠精確，都會破壞這種平衡，由于夾具使用不當很可能造成工件變形，使得切割效果大為下降。
這個過程要注意，將夾持部分的分割步驟放在最后一步是很必要的，有助于保證剛性效果。
(2)切割參數(shù)的科學設定。
針對加工精度的差異，對速度和張力等有效參數(shù)進行適當?shù)淖兓ㄟ^合理地加大線切割機絲張力，盡管在線切割機出廠之前，已經(jīng)配備了一定的書本說明，上面標有固定的參數(shù)，不過這樣的參數(shù)并不一定適合實際情況，因為能給工件造成影響的因素有很多，完全根據(jù)說明書上的參數(shù)來設定并不科學，需要適當?shù)目紤]實際情況。
例如，如果一個工件的最終尺寸要為27mm，加工表中并沒有這一尺寸的參數(shù)，只有20mm——30mm這種情況，這時，需要考慮所需尺寸更接近哪一種參數(shù)，根據(jù)實際需要，27mm與30mm更相似，因此就按照這種厚度來加工，這需要經(jīng)驗。
(3)加工距離盡量靠近，獲得精確值。
為了讓工件處于最高精度，并獲得較高的切割質量，絲架的高度距離要與工件的厚度相適應，盡量調(diào)近。
因為上噴嘴的位置如果和工件之間的距離太遠，容易導致電機振幅數(shù)值太大，導致表面質量下降。
(4)工件加工時需要注意固定。
工件的加工過程到最后階段時，因為連接的部分越來越小，此時對加工液的沖擊力的抵抗將下降，容易發(fā)生偏移，導致位置偏移，或者導致切割間隙難以把握，對質量產(chǎn)生威脅，甚至直接導致工件報廢，前功盡棄，因此固定是十分必要的，要選擇質量好的夾具，調(diào)整好位置。
2 影響線切割加工工件表面質量的機床因素的控制與改善
(1)進行加工之前需要保證電極絲的張力適宜，這對于工件加工有積極意義，尤其是對于質量要求高的，對張力的要求就更大，要盡量能將這種電極絲的張力放到最大。
(2)工作液的組成通常是水與乳化油綜合而成的，用在高速走絲線切割機中，這種工作液有很好的絕緣能力，這樣一來，放電通道在工作液的保護下?lián)舸┖蟮姆烹娡ǖ滥軌蝽樌麎嚎s，使得火花放電在很小的空間中能夠在短時間內(nèi)作用于金屬，放電完成以后，放電間隙馬上恢復到原狀，仍然具有絕緣效果。
絕緣性能不高，工作液本身就會導電，不會出現(xiàn)火花放電的現(xiàn)象。
而反之，絕緣能力太強無法獲得合適的放電間隙，不容易排屑，切割速度也會下降。
加工以前，需要依據(jù)不一樣的工藝條件，選擇型號不一樣的乳化液。
另外，冷卻措施也要做好，隨時注意加工液的使用量，對內(nèi)部污垢及時清理，確保加工液的絕緣能力強勁，冷卻以及洗滌效果可以符合要求。
(3)必須檢查導電塊的磨損情況。
高速走絲線切割機一般在加工了50-80小時后就須考慮改變導電塊的切割位置或者更換導電塊，有臟污時需用洗滌液清洗。
必須注意的是：當變更導電塊的位置或者更換導電塊時，必須重新校正電極絲的垂直度，以保證加工工件的精度和表面質量。
(4)檢查導輪的轉動情況，若轉動不好則應更換，還必須仔細檢查上、下噴嘴的損傷和臟污程度，用清洗液清除臟物，有損傷時需及時更換。
還應經(jīng)常檢查貯絲筒內(nèi)絲的情況，絲損耗過大就會影響加工精度及表面質量，需及時更換。
此外，導電塊、導輪和上、下噴嘴的不良狀況也會引起線電極的振動，這時即使加工表面能進行良好的放電，但因線電極振動，加工表面也很容易產(chǎn)生波峰或條紋，最終引起工件表面粗糙度變差。
(5)保持穩(wěn)定的電源電壓。
電源電壓不穩(wěn)定會造成電極與工件兩端不穩(wěn)定，從而引起擊穿放電過程不穩(wěn)定而影響工件的表面質量。
3 影響線切割加工工件表面質量的材料因素的控制與改善
為了加工出尺寸精度高、表面質量好的線切割產(chǎn)品，必須對所用工件材料進行細致考慮：
(1)由于工件材料不同，熔點、氣化點、導熱系數(shù)等都不一樣，因而即使按同樣方式加工，所獲得的工件表面質量也不相同，因此必須根據(jù)實際需要的表面質量對工件材料作相應的選擇。
例如要達到高精度，就必須選擇硬質合金類材料，而不應該選不銹鋼或未淬火的高碳鋼等，否則很難達到所需要求。
(2)由于工件材料內(nèi)部殘余應力對加工的影響較大，在對熱處理后的材料進行加工時，由于大面積去除金屬和切斷加工會使材料內(nèi)部殘余應力的相對平衡受到破壞，從而可能影響零件的加工精度和表面質量。
為了避免這些情況，應選擇鍛造性好、淬透性好、熱處理變形小的材料。
(3)加工過程中應將各項參數(shù)調(diào)到最佳狀態(tài)，以減少斷絲現(xiàn)象。
如果發(fā)生斷絲勢必會回到起始點，重新上絲再次進行加工，使加工工件表面質量和加工精度下降。
在加工過程中還應注意傾聽機床發(fā)出的聲音，正常加工的聲音應為很光滑的“哧-哧”聲。
同時，正常加工時，機床的電流表、電壓表的指針應是振幅很小，處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時進給速度均勻而且平穩(wěn)。
影響電火花線切割加工工件表面質量的因素很多，但只要對其進行系統(tǒng)的分析和科學的分類，就可以對這類復雜而且零亂的因素進行控制與調(diào)配，從而改善和提高工件表面質量
參考文獻
[1] 鮑中美.線切割加工工藝中主要電參數(shù)對加工質量影響的分析及合理選擇 [J].機床與液壓，2007.
[2] 劉鋒，林樹立.線切割電參數(shù)對加工質量影響及試驗研究[J].吉林工程技術師范學院學報 ，2011.
影響線切割加工表面質量的因素分析和對策【2】
摘 要：針對線切割加工中加工表面常出現(xiàn)的燒傷、紋路粗糙等質量問題作了詳細分析并提出了相應措施，對進一步完善和提高線切割加工表面質量具有一定的意義。
關鍵詞：線切割加工;表面質量;措施
1.上下切割面燒傷呈焦黃色
線切割加工中預置進給速度對切割速度、加工精度和表面質量影響很大。
預置進給速度應緊密跟蹤工件蝕除速度。
二者加工間隙應恒定在最佳值上。
這樣可增大有效放電狀態(tài)，減少開路和短路，使切割速度達到給定加工條件下的最大值，從而保證加工的穩(wěn)定性和零件表面質量。
1.1進給速度過高(過跟蹤)此時間隙中空載電壓波形消失，加工電壓波形變?nèi)�，短路電壓波形濃�?/p>
這時工件蝕除的線速度低于進給速度，間隙接近于短路，加工表面發(fā)焦呈褐色，工件的上下端面均有過燒現(xiàn)象。
1.2進給速度過低(欠跟蹤)此時間隙中空載電壓波形較濃，時而出現(xiàn)加工波形，短路波形出現(xiàn)較少。
這時工件蝕除的線速度大于進給速度，間隙近于開路，加工表面亦發(fā)焦呈淡褐色，工件的上下端面也有過燒現(xiàn)象。
1.3進給速度稍低(欠佳跟蹤)此時間隙中空載、加工、短路三種波形均較明顯，波形比較穩(wěn)定。
這時工件蝕除的線速度略高于進給速度，加工表面較粗、較白，兩端面有黑白交錯相間的條紋。
1.4進給速度適宜(最佳跟蹤)此時間隙中空載及短路波形弱，加工波形濃而穩(wěn)定。
這時工件的蝕除速度與進給速度相當，加工表面細而亮，條紋均勻。
在這種情況下，能得到表面粗糙度、精度高的最佳加工效果。
表1給出了根據(jù)進給狀態(tài)調(diào)整變頻的方法。
表1根據(jù)進給狀態(tài)調(diào)整變頻的方法
實頻狀態(tài) 進給狀態(tài) 加工面狀況 切割速度 電極絲 變頻調(diào)整
過跟蹤 慢而穩(wěn) 焦褐色 低 略焦、老化快 應減慢進給速度
欠跟蹤 忽慢忽快不均勻 不光潔易出深痕 低 易燒絲、絲上有白斑傷痕 應加快進給速度
欠佳跟蹤 慢而穩(wěn) 略焦褐、有條紋 較快 焦色 應稍增加進給速度
2.加工表面紋路粗糙
2.1電極絲張力的影響。
線切割加工中，電極絲的張力大小同樣影響到加工面的質量、加工速度和加工穩(wěn)定性。
當加工厚度80mm以上時，由于剛開始切入時容易發(fā)生斷絲，所以絲的纏繞力應“松些”，待電極絲工作一段時間后，操作人員再根據(jù)加工面的質量情況對絲張力作調(diào)整，以補充張力伸長和下降帶來的張力改變。
當加工薄件或切割精度和粗糙度要求較高的零件時，絲的張力應適當取大，即絲的纏繞力緊些，因為此時工作液容易進入放電間隙，有利于排屑，加工穩(wěn)定性好，加工表面粗糙度也好。
但當工件厚度在2～3mm左右時，由于電極絲容易抖動，易引發(fā)斷絲，對工件精度和加工表面粗糙度均不利，所以為了避免由絲振動引起的斷絲，此時絲張力不宜過緊。
2.2走絲速度偏高。
線切割加工中，當加工厚件時，隨著走絲速度的提高，在一定范圍內(nèi)，加工速度也提高了。
走絲速度的提高，有利于電極絲將工件液帶入較大厚度的工件放電間隙中、排除電蝕產(chǎn)物，提高放電加工的穩(wěn)定性。
但走絲速度過高，將導致電極絲的正反走絲換向頻繁，使有效工作時間減少，從而加大了機械振動，降低加工精度和切割速度。
再者，由于電極絲的絲徑?jīng)Q定了切縫寬度和允許的峰值電流，而峰值電流的增大是隨線切割速度的提高而增大。
所以，絲速不能過高，否則將導致加工速度的提高，進而造成峰值電流的增大，最終造成斷絲故障發(fā)生。
為此高速切割厚件時，一般選取7～10mm/s的絲速來保證加工速度和表面加工質量。
3.工作液影響
3.1根據(jù)線切割加工機理，要求工作液具有良好的絕緣性能。
絕緣性能低時，放電間隙狀態(tài)變差，不能正常放電，同時也減小了液體對工件的親和附著力，減小了對窄縫的去油污能力和對電極的洗滌作用，導致整個端面出現(xiàn)發(fā)黑和生銹現(xiàn)象。
當絕緣性能較強時，則放電間隙變小，切割速度降低，使得切屑困難，若此時工作液噴淋不到位，循環(huán)流動差，也會導致加工面發(fā)黑和粗糙度差現(xiàn)象。
因此，在線切割初加工中，乳化油和水的比例為1：5，在使用中要求濃度不小于1：10。
3.2切削液方向。
削液方向流動不能隨意，否則切削液不能順利進入工件放電位置，作用就會減小，影響加工表面質量。
改善方法：切削液最好是按螺旋狀形式包裹住電極絲，以提高工作液對電極絲振動的吸收作用，減少鉬絲的振動，還有利于電極絲把切削液帶入放電裝置，改善表面粗糙度。
3.3切削液清潔度切削液使用時間過長，其中的金屬微粒逐漸變大，工作液的作用下降，使表面質量下降，還會堵塞冷卻系統(tǒng)，所以必須對工作液進行過濾，使用時間長，要更換冷卻液。
改善方法：在冷卻泵體抽水孔處放一塊海綿，使切削液中雜質吸附在海綿上，必要時需要換新的切削液。
4.結束語
綜上所述，影響線切割加工工件表面質量的因素很多，只要正確分析和有效控制各種因素并采取相應措施，就能在保證高生產(chǎn)率的前提下，改善和提高線切割加工工件的精度及表面質量。
參考文獻：
[1]王生奎.機械加工工藝手冊[M].機械工業(yè)出版社，2008.
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