（台州市双辉机械设备有限公司 浙江台州 317000）
摘要：分析了多线切割机在切割过程中温度对切割产品精度造成影响的原因。重点研究了切割液温度，主轴温度和罗拉温度等温度因素对切割精度的影响，提出了相应的冷却方式，达到降低温度因素对切割精度的影响。
关键词：多线切割机；温度因素；切割精度
引言
目前，多线切割机作为一种脆硬材料高精度切割设备，其切割原理是切割钢线高速的往返运行，从而将磨料带入到加工区域（或切割线本身附着磨料），对切割工件进行磨削加工从而实现切割的目的；其切割特点是利用磨料（或切割线本身附着的磨料）的磨削加工，属于物理冷加工方式，对于切割材料本身的特性不会造成任何的影响。由于多线切割机具备这种特性，因此广泛的应用于磁性材料，蓝宝石材料，太阳能硅片和水晶材料等材料的高精度切割。
随着技术的发展和生产成本降低的要求，对于多线切割机的切割精度的要求也越来越高。例如在永磁电机中使用的瓦状磁钢就提出了更高的精度要求，由原先的加工工艺是多线切割机切割出基本的瓦状轮廓，再用异形磨床进行精密加工，保证瓦状圆弧的精度，变成了新的加工工艺要求取消异形磨床这道工序，直接用多线切割机进行精密加工，保证瓦状圆弧的精度。新的加工工艺不但减少了一道工序，因而减少了设备和人工的投入，而且还缩小了毛坯的加工余量，直接降低了原材料的浪费，新加工工艺的改进可降低了生产成本5-8%。
然而影响多线切割机的切割精度是多方面的，既有机械部件加工精度的原因，也有电气系统稳定性的原因，更有温度因素的原因。本文主要研究了温度因素对于切割精度的影响，并提出了相应的冷却方式来降低温度因素的影响，提高切割精度，降低生产成本。
1、温度因素
对于直接或者间接受到温度影响的部件，均会对切割精度造成一定的影响。温度因素主要包括切割液温度、主轴温度以及罗拉温度。
2、切割液的温度因素
在切割加工过程中，切割钢线和切割材料之间的磨削产生大量的热量，如果不能将热量及时带走，就会导致整个切割舱的温度上升，随着热胀冷缩切割材料会膨胀，切割形状变形导致切割精度降低；另外由于切割砂浆在23℃±2℃时切割效率最高的特性，因此必须对切割液做到恒温控制。而目前的一种冷却方式是内盘式热交换器（如图1 左：内盘式热交换所示），它将过热的切割液直接在切割液缸中进行冷却，但是由于热交换管安装在内壁上不能和切割液缸中间的切割液进行有效地接触，因此从切割液缸中间位置泵出的切割液未进行有效的冷却，造成温度不均匀，影响到切割精度。
采用管壳式热交换器（如图1 右：管壳式热交换所示）冷却方式，冷却水从接口2进、接口3出，切割液从底部接口1进入管壳式热交换器，经过数百根细管的充分热交换后，再从顶部接口4流向切割室。这种方式保证了切割液在喷洒到切割材料之前100%经过了冷却，确保了喷洒到切割材料上切割液温度的恒定。
图1 左：内盘式热交换； 右：管壳式热交换。
3、主轴的温度因素
多线切割机在切割运行过程中，切割钢线速度达到900 m/min，部分机型甚至达到1200 m/min，其主轴的运行速度将达到2000-3000 r/min，在如此高速旋转过程中产生大量的热量，如果不加以控制的话，这部分热量会通过连接主轴的机械零件传递到罗拉上，导致罗拉受热变形，导致切割精度降低。
主轴的冷却方式采用两种方式相结合，一是使用主轴外部轴承座的冷却，二是主轴内部使用回转接头的冷却。在这两部分冷却共同作用下，将主轴温度控制在40℃以下，降低主轴温度因素的影响。
4、切割罗拉的温度因素
切割钢线缠绕在罗拉（如图2箭头2所示）的凹槽内，凹槽的固定距离的形变会造成整个切割厚度的变化，因此切割罗拉的精度是保证切割精度的关键因素。切割钢线和罗拉之间的摩擦也会产生部分热量，而切割钢线和切割工件磨削加工后，切割钢线温度升高，同样会将热量带到罗拉上，导致罗拉升温。罗拉采用的是高分子聚氨酯材料，其特性是受热易变形，因此在切割钢线传递热量后，温度上升，罗拉上的凹槽距离产生误差，从而影响切割精度。
罗拉的冷却采用恒温的切割液喷淋方式（如图2箭头1所示），保证了罗拉的温度和切割工件的温度恒定。
图2 罗拉喷淋冷却
5、总结
切割液的新型的冷却方式，有效地保证了切割工件的恒温；主轴温升的控制，降低了热量传递到罗拉；采用切割液喷淋的方式冷却罗拉，降低了罗拉的形变量；其他部件的散热，降低了环境温度因素的影响。采用以上多维度的温度控制方式，有效地维持了切割过程中温度的恒定，提高了切割精度，降低了原材料的浪费率，从而降低了企业的生产成本。
参考文献：
[1]ZL201310221966一种多线切割机的循环冷却装置及其控制方法:金建华，2013.06.04；
[2]高精度多线切割机数控系统关键技术及其应用研究：张义兵，2009.04.18。
作者简介：姓名：徐君，出生年月：1986年9月，性别：男，籍贯：浙江台州，单位：台州市双辉机械设备有限公司，单位所在城市：浙江台州，单位邮编：317000，民族：汉族，职称：工程师，学位：学士，研究方向：自动化设备控制系统设计研发
论文作者:徐君
论文发表刊物:《科技研究》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
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