针对数控低速走丝线切割机床的断丝问题,分别从设备、操作方法、工件材质及工艺方面分析了断丝故障的原因及处理方法,这些方法能在实际加工中切实有效地减少断丝的发生。
数控低速走丝电火花线切割机床具有应用范围广、加工精度高、效率高等特点,在一定的条件下,可以实现无人监控加工,不间断生产,但断丝却使这一优势难以充分发挥,并且会使加工截面产生断丝接痕,影响工件表面质量,降低工作效率。因此,在切割过程中避免或减少断丝就显得十分必要。经过多年的实践、探索,我认为要解决低速走丝线切割机床断丝的问题,应从设备、人员、工件等直接影响的因素加以考虑。
一、与机床相关的断丝故障及处理
1 电极丝
好的电极丝,一般都采用锌和含锌量高的黄铜合金作为涂层,在条件允许的情况下,尽可能使用优质电极丝。当要求高生产率时可采用直径0.12~0.30 mm的镀锌黄铜丝,它可承受较大的峰值电流。
我们知道丝径大的电极丝的抗拉强度临界值要比丝径小的高。通常加工,电极丝的抗拉强度(即丝张力) 只要在丝的设计允许范围之内或超过少许,电极丝都不会被拉断。因而操作者每间隔一段加工时间后,应当用表测量一下丝的张力,使其保持在合理、适用的范围内。
1.2 导电块
低速走丝线切割机床的导电块一般加工60~120 h就必须清洗一次。如果加工过程中,在导电块位置出现断丝,就必须检查导电块,把导电块卸下来,用清洗液清洗掉上面粘着的脏物,磨损严重的要换个位置使用或更新导电块。
1.3
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,造成丝松,严重的会使丝从导轮槽中脱出拉断。贮丝筒的轴向窜动会使排丝不匀,产生叠丝现象。如果线架刚性差,运丝时会产生振动或摆动,不但影响精度也会引起断丝。所以应该保证导丝机构良好的精度,丝架刚性要好。
1.4
目前高档机床都有废丝自动处理装置。处理方式有两种:一是把切丝装置放在废丝排出口处,如日本三菱新型线切割机床KH-L废丝切断便是以特殊的旋转刃口为手段的拉伸断裂方式,不会导致电极丝缠绕,可避免加工中断。二是把断丝装置安在加工头内,切断的废丝用冲水管道排出。
二、工作液系统
加工时应注意观察电阻率表的显示,当发现电阻率不能再恢复正常时,应及时更换离子交换树脂。再者还应检查与冷却液有关的条件,检查加工液的液量,检查过滤压力表,及时更换过滤器,以保证加工液的绝缘、洗涤和冷却性能,预防断丝。
另外,还应保证对电极丝的冲水,因为放电过程中产生的加工屑也是造成断丝的因素之一,加工屑会在丝的粘着部位产生脉冲能量集中释放,使丝产生裂纹,发生断裂。因此加工过程中必须冲走这些微粒。为了有效地冲走固体微粒,还应尽量使水冲进割缝,更好地改善冲刷状况。
三、加工参数
低速走丝线切割的加工参数一般都根据标准选取,但当加工超高件、上下异形件及大锥度切割时常常出现断丝,这时就要调整放电参数。较高能量的放电将引起较大的裂纹,因此就要适当增大脉冲间隙,减小脉冲能量,断丝也就减少。
四、与操作方法相关的断丝故障及处理
1 工件的装夹
当加工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引起加工工件偏斜,因为一旦发生偏斜,有可能使电极丝弯折或断丝,所以要想办法固定好被加工工件。
2 切割起始端的处理
加工的起始段,在最初放电位置很容易断丝。特别是存有毛刺、铁锈和污物时,将在该处集中放电造成断丝。因此,应预先清除加工起始位置的毛刺和铁锈,然后选用较小的放电参数进行加工。如果切割一段后断丝,那么,复归后再加工时,要尽量调低脉冲强度,以便使电极丝经过已加工表面时产生的电蚀量最小。当重新切至断丝位置后,再改用正常条件加工。
3 废料
当废料落下后,若不及时取出,有可能与丝直接导通,产生能量集中释放,引起断丝,因此在废料落下时,应在第一时间取出废料。
五、与工件材质、工艺相关的断丝故障及处理
1 工件材料及厚度
工件的材质由产品的使用性能决定。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。加工某些喷砂、锈蚀及粘有热处理渣的工件时,要先清除掉表面的杂物,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。加工工件太薄时,电极丝易产生振动,也易造成断丝。
2 走丝速度
走丝速度影响电极丝的损耗。由于线切割加工的电极丝直径较小,若丝速过慢,电极丝上某一点可能产生多次放电,使得这一点的蚀除量过大,在丝张力和火花放电的爆破力作用下极易断丝。另外,提高走丝速度,可使工作液容易带入狭窄的加工间隙,加强对电极丝冷却,将电蚀产物带出间隙之外。但是走丝速度过高,将会使电极丝振动加大,也容易断丝。
所以在电极丝允许一点连续放电次数的条件下,要结合工件厚度,根据放电频率正确调节走丝速度。粗加工和精加工放电频率不一样,走丝速度也不一样。如电极丝较细工件较厚的粗加工时,放电频率应高些,走丝速度也应快些。
3 进给速度
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,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。
4 切割路线
加工过程中应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,由于切割路线安排不合理而产生显着变形。
因此从工艺上考虑,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。
六、总结
影响低速走丝线切割机床断丝的因素很多,由于各种机床的设计策略及加工工艺不同,引起断丝的原因也不同,有时不仅仅是一个或两个因素引起的,有可能是多个因素引起的,但只要对其进行系统的分析和科学的分类,就可对这些复杂且零乱的因素进行控制与调整,从而减少或避免断丝现象,提高加工工件的质量。