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淺談快走絲線切割的加工工藝
閱讀：5521 發布時間：2013-12-12
快走絲電火花線切割機床因其操作簡單、成本低等優點而被普遍采用。在線切割加工過程中，影響加工質量和效率的因素較多，本文結合相關資料，對數控快走絲電火花線切割加工的工藝方法進行研究。
一．加工原理
1．電極絲與工件之間脈沖式放電加工；
2．電極絲沿其軸向作走絲運動；
3．工件相對于電極絲在X，Y平面內作數控運動。
二．數控電火花線切割加工的特點
1．無需制造成形電極，工件材料的預留量少；
2．能夠方便地加工復雜形狀的型孔，微孔，窄縫等；
3．直接采用精加工和半精加工規準一次加工成形，一般不需要中途轉換規準；
4．只對工件材料進行圖形輪廓加工，圖形內外的余料還可利用；
5．自動化程度高，操作方便，加工周期短，成本低。
三．數控電火花線切割加工的應用
數控電火花線切割加工為新產品試制，精密零件加工及模具制造開辟了一條新的工藝途徑，主要應用于以下幾個方面：
1．適用于各種形狀的冷沖模具。
2．可以加工微細異形孔、窄縫和復雜形狀的工件。
3．加工樣板和成型刀具。
4．加工粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模。
5．加工硬質材料、切割薄片，切割貴重金屬材料。
6．加工凸輪，特殊的齒輪。
7．適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費用，縮短生產周期。
四．數控電火花線切割的加工工藝
1．工件材料的選擇
為了加工出尺寸精度高、表面質量好的線切割產品，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。
2．切割路線的選擇（多次切割）
為了獲得較高的加工精度，可以考慮在快走絲線切割機床采用多次切割工藝。
采用多次切割工藝時，*次切割主要進行高速穩定切割，因此可選用高峰值電流；第二次切割的主要任務是修光。應選擇較小的脈沖電流和脈沖寬度。
3．穿絲孔和電極絲切入位置的選擇
對于不同的工件，加工穿絲孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形類工件時，穿絲孔應位于凹形的中心位置，既便于穿絲孔加工位置準確，又便于控制坐標軌跡的計算；在切割凸形或大孔形凹形類工件時，穿絲孔應設置在加工起點附近，以縮短無用切割行程，同時應便于簡化有關軌跡控制的計算。穿孔絲也可選在距離型孔邊緣2-5mm處,如圖所示。加工凸模時，為減小變形，電極絲切割時的運動軌跡與運動邊緣的距離應大于5mm。
4．電參數的選擇
對加工質量具有明顯影響的電參數主要包括脈沖電流、脈沖寬度、脈沖間隔、運絲速度等，通常需要在保證表面質量、尺寸精度的前提下，盡量提高加工效率。
脈沖電源是影響加工表面質量的重要因素。減小單個脈沖能量可以改善表面粗糙度。決定單個脈沖能量的因素主要是脈沖寬度和脈沖電流。因此采用小的脈沖寬度和脈沖電流可獲得良好的表面粗糙度。但是單個脈沖能量越小，切割速度越慢，如果脈沖電流太小，將不能產生放電火化，不能正常切割。一般來講，精加工時，脈沖寬度可在20μs內選擇；中加工時，可在20μs～60μs內選擇。
脈沖間隔對切割速度影響較大，而對表面粗糙度影響較小。脈沖間隔越小，單位時間放電加工的次數越多，因而切割速度也越高。實際上，脈沖間隔不能太小，否則放電產物來不及被沖刷掉，放電間隙不能充分消電離，加工不穩定，容易燒傷工件或斷絲。對于厚度較大的工件，應適當加大脈沖間隔，以充分消除放電產物，形成穩定切割。一般脈沖間隔在10μs～250μs范圍內基本上能適應各種加工條件，進行穩定加工。
走絲速度對加工速度具有一定影響，隨著走絲速度的提高，加工速度將明顯增大。但是，高速度會引起電極絲較大的振動而使工件表面的直線度和粗糙度惡化。因此，應在保證加工質量的前提下，選擇一個具有適當加工速度的合理走絲速度。
5．其它非電參數的選擇
（1）電極絲及其走絲速度的選擇
一般采用￠0.06-0.20mm的鉬絲。提高走絲速度有利于電極絲把工作液帶入較大厚度的工件放電間隙中，有利于電蝕產物排放和放電加工的穩定。
（2）工作液的選擇及使用
過去常用的工作液為皂化液也叫乳化油，但是由于此類工作液是油性的，所以在使用一段時間以后，容易出現發黑發臭的顯現，影響了切割的光潔度和機床的壽命。
浙江波鷹機械制造有限公司是目前國內規模較大的專業從事工業機械的骨干企業之一，主要產品有：臺鉆,磁座鉆,攻絲機,工業臺鉆,鉆銑床,切割機、氣動臺式鉆床、氣動鉆攻機床、齒輪調速攻絲機、鉆銑床、工程磁座鉆、鉆攻兩用機床、攻絲機、工業臺鉆、工業磁座鉆、鉆攻兩用機床、攻絲機、工業臺鉆、輕型臺鉆、重型精品切割機、普通型材切割機、砂輪機及環保型砂輪機，產品多元化、系列化、專業化在同行業中處于地位。
一．加工原理
1．電極絲與工件之間脈沖式放電加工；
2．電極絲沿其軸向作走絲運動；
3．工件相對于電極絲在X，Y平面內作數控運動。
二．數控電火花線切割加工的特點
1．無需制造成形電極，工件材料的預留量少；
2．能夠方便地加工復雜形狀的型孔，微孔，窄縫等；
3．直接采用精加工和半精加工規準一次加工成形，一般不需要中途轉換規準；
4．只對工件材料進行圖形輪廓加工，圖形內外的余料還可利用；
5．自動化程度高，操作方便，加工周期短，成本低。
三．數控電火花線切割加工的應用
數控電火花線切割加工為新產品試制，精密零件加工及模具制造開辟了一條新的工藝途徑，主要應用于以下幾個方面：
1．適用于各種形狀的冷沖模具。
2．可以加工微細異形孔、窄縫和復雜形狀的工件。
3．加工樣板和成型刀具。
4．加工粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模。
5．加工硬質材料、切割薄片，切割貴重金屬材料。
6．加工凸輪，特殊的齒輪。
7．適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費用，縮短生產周期。
四．數控電火花線切割的加工工藝
1．工件材料的選擇
為了加工出尺寸精度高、表面質量好的線切割產品，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。
2．切割路線的選擇（多次切割）
為了獲得較高的加工精度，可以考慮在快走絲線切割機床采用多次切割工藝。
采用多次切割工藝時，*次切割主要進行高速穩定切割，因此可選用高峰值電流；第二次切割的主要任務是修光。應選擇較小的脈沖電流和脈沖寬度。
3．穿絲孔和電極絲切入位置的選擇
對于不同的工件，加工穿絲孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形類工件時，穿絲孔應位于凹形的中心位置，既便于穿絲孔加工位置準確，又便于控制坐標軌跡的計算；在切割凸形或大孔形凹形類工件時，穿絲孔應設置在加工起點附近，以縮短無用切割行程，同時應便于簡化有關軌跡控制的計算。穿孔絲也可選在距離型孔邊緣2-5mm處,如圖所示。加工凸模時，為減小變形，電極絲切割時的運動軌跡與運動邊緣的距離應大于5mm。
4．電參數的選擇
對加工質量具有明顯影響的電參數主要包括脈沖電流、脈沖寬度、脈沖間隔、運絲速度等，通常需要在保證表面質量、尺寸精度的前提下，盡量提高加工效率。
脈沖電源是影響加工表面質量的重要因素。減小單個脈沖能量可以改善表面粗糙度。決定單個脈沖能量的因素主要是脈沖寬度和脈沖電流。因此采用小的脈沖寬度和脈沖電流可獲得良好的表面粗糙度。但是單個脈沖能量越小，切割速度越慢，如果脈沖電流太小，將不能產生放電火化，不能正常切割。一般來講，精加工時，脈沖寬度可在20μs內選擇；中加工時，可在20μs～60μs內選擇。
脈沖間隔對切割速度影響較大，而對表面粗糙度影響較小。脈沖間隔越小，單位時間放電加工的次數越多，因而切割速度也越高。實際上，脈沖間隔不能太小，否則放電產物來不及被沖刷掉，放電間隙不能充分消電離，加工不穩定，容易燒傷工件或斷絲。對于厚度較大的工件，應適當加大脈沖間隔，以充分消除放電產物，形成穩定切割。一般脈沖間隔在10μs～250μs范圍內基本上能適應各種加工條件，進行穩定加工。
走絲速度對加工速度具有一定影響，隨著走絲速度的提高，加工速度將明顯增大。但是，高速度會引起電極絲較大的振動而使工件表面的直線度和粗糙度惡化。因此，應在保證加工質量的前提下，選擇一個具有適當加工速度的合理走絲速度。
5．其它非電參數的選擇
（1）電極絲及其走絲速度的選擇
一般采用￠0.06-0.20mm的鉬絲。提高走絲速度有利于電極絲把工作液帶入較大厚度的工件放電間隙中，有利于電蝕產物排放和放電加工的穩定。
（2）工作液的選擇及使用
過去常用的工作液為皂化液也叫乳化油，但是由于此類工作液是油性的，所以在使用一段時間以后，容易出現發黑發臭的顯現，影響了切割的光潔度和機床的壽命。
浙江波鷹機械制造有限公司是目前國內規模較大的專業從事工業機械的骨干企業之一，主要產品有：臺鉆,磁座鉆,攻絲機,工業臺鉆,鉆銑床,切割機、氣動臺式鉆床、氣動鉆攻機床、齒輪調速攻絲機、鉆銑床、工程磁座鉆、鉆攻兩用機床、攻絲機、工業臺鉆、工業磁座鉆、鉆攻兩用機床、攻絲機、工業臺鉆、輕型臺鉆、重型精品切割機、普通型材切割機、砂輪機及環保型砂輪機，產品多元化、系列化、專業化在同行業中處于地位。