摘要:现代制造业的快速发展使电火花线切割加工作为一种重要的加工方式得到了很广泛的应用｡尤其是高硬度､高复杂度､高精度模具的发展,让电火花线切割加工引起人们更多的重视｡同时,影响电火花线切割加工工件表面质量的原因很多,工艺参数是其中的主要影响因素,所对相关加工工艺参数需要进行合理选择,才能保证加工工件的表面质量,显示出慢走丝线切割的优势｡因此,本课题首先通过对慢走丝电火花加工工艺进行理论研究,分析能够提高慢走丝电火花加工工艺的宏观､微观原理｡并对走丝及工作台的运动原理进行了研宄｡
关键词:慢走丝线;切割加工;表面质量
引言
慢走丝线切割机床用铜丝作为工具电极,运动速度一般小于〇.2m/s,在被加工工件之间释放脉冲电压,并维持一定间隙,绝缘介质充满间隙,使电极与工件之间发生火花放电,并且彼此被腐蚀､消耗,从而在工件表面上腐蚀出无数的凹坑,通过NC控制的管控和监测,令伺服机构执行加工操作,使其均匀放电,从而使工件被加工,达到合乎尺寸大小及形状精度要求的产品｡目前其表面质量可接近磨削水平,精度可达到0.001mm级｡
1､电火花线切割加工基本原理
电火花线切割加工是基于电极间脉冲放电的电腐蚀现象的,这点同电火花成形加工是一样的｡但不相同的地方在于,电火花成形加工要求加工前将工具电极加工成所需要的形状和尺寸精度,然后再在电火花成形加工过程中逐步把这种形状和尺寸复制到工件上,来获取达到要求的零件｡而电火花线切割加工则完全不需要借助成型工具电极,它是采用一根细长的金属丝(常用铜或钼)作为工具电极,并以设定好的速度沿着电极丝的轴线方向移动(高速走丝是双方向往返运动,低速走丝是单方向运动),不断进入和远离切缝内的放电区间｡加工时,将脉冲电源正极接工件,负极接电极丝,并且在工件切缝和电极丝中间喷射流体介质｡此外,工件安装在工作台上,工作台则是由伺服电机驱动的,伺服电机由控制装置按照规划好的切割轨迹控制运转｡通过上述一系列方式,加工出符合人们要求的零件｡图1所示为电火花线切割加工原理图｡
图1 电火花线切割原理图
加工轨迹(加工的尺寸和形状)的控制是通过控制装置来实现的｡目前,根据控制方式的异同,控制装置可分为三类:光电跟踪､靠模仿形和数字控制｡伴随计算机技术的飞速发展,当前的电火花线切割加工绝大多数都是由CNC(计算机数字控制)来控制的｡
2､影响线切割加工件表面质量的主要工艺因素
(一)实施多次少量加工｡对于这个量,一般由机床的加工参数决定,由于减少线切割加工时材料的变形可以有效提高加工工件表面质量,因而应采用少量､多次切割方式｡在粗加工或半精加工时或留一定余量,以补偿材料因原应力平衡状态被破坏所产生的变形和最后一次精加工时所需的加工余量,这样当最后精加工时即可获得较为满意的加工效果｡(二)合量安排切割路线｡该措施的指导思想是尽量避免破坏工件材料原有的内部应力平衡和整体的刚度平衡,防止工件材料在切割过程中因在夹具等作用下由于切割路线不合理而产生显著变形,致使切割表面质量下降｡(三)正确选择切割参数｡对不同的粗､精加工,其丝速､丝的张力和喷流压力应以参数表为基础作适当调整,为保证加工工件具有更高的精度和表面质量,可适当调高线切割机的丝速和丝张力,制造线切割机床的厂家提供了适应不同切割条件的相关参数,应以这些条件为基础,根据实际需要作相应的调整｡(四)用近距离加工｡为了使工件达到高精度和高表面质量,可以采用近距离加工,使上喷嘴与工件的距离尽量靠近,这样就可以避免因上喷嘴离工件较远而使线电极振福过大影响加工工件表面质量｡(五)工件装夹要正确牢固｡如果在加工过程中没有夹紧而出现晃动,则可能引起电极丝的晃动,影响线切割的质量｡有时还会因工件错位而无法再次找正,使之报废｡当加工件即将切割完毕时,其与母体材料的连接强度势必下降,此时要防止因加工液的冲击或工件的自重使加工工件偏斜｡
3､造成慢走丝切割断丝的主要工艺因素
3.1､工件材料及厚度
工件材料和厚度值决定线切割的加工参数｡线切割加工时,为减少断丝可对不同材质区别对待,选取相应的加工参数｡加工某些锈蚀及粘有热处理渣的工件时,先要清除表面的杂物,否则开始加工时往往会因表面杂物造成丝在接触部位产生能量集中释放,导致断丝｡加工不锈钢､碳钢､未淬火高碳钢时,稳定性较差,切割速度较低,表面质量较差,易造成断丝｡工件较薄,工作液容易进入并充满放电间隙,有利于排屑和排除电离,加工稳定性好｡但工件太薄,电极丝易产生振动,对加工精度和表面粗糙度反而不利,也易造成断丝｡
3.2､进给速度
理想的线切割加工应是进给速度跟踪其线加工速度,进给过快,超过工件可能的蚀除速度,容易造成频繁短路,切割速度反而慢,工件表面粗糙度也较差,上､下端面切缝呈焦黄色,甚至可能断丝｡进给过慢,滞后于工件可能的蚀除速度,则容易造成频繁开路,过跟踪和欠跟踪都是造成加工不稳定的直接因素,容易引起断丝和影响表面加工质量｡
3.3､进给精度
要实现理想的跟踪进给,必须提高进给控制系统的性能和人工调节较佳的进给量｡导丝机构的精度将直接影响电极丝的走丝质量,精度低会引起走偏､振动等弊端,进而造成断丝｡线切割机的导丝机构主要由贮丝筒､线架和导轮组成｡当导丝机构的精度下降时,会引起贮丝筒的径向跳动和轴向窜动｡贮丝筒的径向跳动会使电极丝的张力减小,造成松丝,严重的会使丝从导轮槽中脱出拉断｡
3.4､切割路线
主要材料已被割离的情况下,余下的材料与夹持的部分连接较少,工件刚度大为降低,易产生变形而导致断丝｡为减少由于材料割离后残留应力重新分布而引起的变形,通常将工件与其夹持部分分割的线段安排在切割总程序的末端｡因此工艺上考虑,应考虑制作合理的工艺孔､槽,以便于应力对称､均匀､分散地释放,凸模及凹模应采用封闭切割｡
3.5､电极丝材料及直径
电极丝材料有铜､钨､钼､钨钼合金等,为减少断丝,可优先选用钨钼合金电极丝,因为钨的延伸率､抗张力以及熔点都比钼更适合线切割加工的需要｡对于慢走丝,高生产率时可采用0.12~0.30mm的镀锌黄铜丝,允许较大的峰值电流,如果电极丝张力能保持均匀,振动较小,加工就稳定,工件精度与表面粗糙度就比较好,电极丝寿命也较长｡
结束语
影响加工质量和造成慢走丝线切割断丝的因素很多,但只要对其进行系统的分析和科学的分类,就可以对这些复杂而且零乱的因素进行控制与调整,从而避免断丝现象,提高加工工件的质量｡
参考文献:
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论文作者:余丹华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/4
标签：工件论文; 加工论文; 电极论文; 电火花论文; 线切割论文; 表面论文; 质量论文; 《电力设备》2019年第2期论文;