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高速走絲電火花線切割斷絲故障分析

 

隨著機械工業(yè)、電子工業(yè)特別是航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，機械制造技術(shù)面臨著諸 如渦輪葉片、航空螺旋、發(fā)動機機匣等難加工材料、復(fù)雜型面 、高精度表面及低剛度薄壁等彈性件等傳統(tǒng)切削方法難以達到的難題。zui近幾十年的時間里，人們通過各種渠道借助電能、熱能、光能等多種能量及組合來探詢新的加工工業(yè)，實現(xiàn)材料切除的特種加工技術(shù)，電火花線切割作為特種加工的一種特殊形式隨著我國制造技術(shù)水平的提高得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

線切割是通過線狀工具電極與工件間按規(guī)定的相對運動對工件進行脈沖加工。其工作機理是多個單詞放電腐蝕積累的結(jié)果，對它的認識還有待深化，目前一般認為單次脈沖放電腐蝕的物理過程由電離—擊穿、放電—熱蝕、拋出—消電離等三個連續(xù)階段組成。高速走絲電火花線切割不僅消耗昂貴的電極絲、增加換絲輔助時間而影響加工效率提高產(chǎn)品成本，還直接影響產(chǎn)品加工質(zhì)量，嚴重時導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，而且頻繁的斷絲會使操作者的心情煩躁，增加了影響產(chǎn)品質(zhì)量的不確定因素。

影響斷絲的因素有很多種，但大致可以歸為機械因素、電特性、工作液、操作因素及其他因素等五大類，現(xiàn)分別介紹如下。

 

1.     機械因素

（1）電極絲傳動系統(tǒng)  由于裝配、機械磨損等原因引起的儲絲筒徑跳動和軸向躥動、導(dǎo)輪振擺、導(dǎo)輪軸承磨損而引起電極絲劇烈抖動。一般要求導(dǎo)輪V形槽的斜面圓跳動不大于5μm,導(dǎo)輪軸向竄動不大于2μm；導(dǎo)輪端面與導(dǎo)輪襯套端面間隙應(yīng)在0.3—0.5mm范圍內(nèi)。裝配時將導(dǎo)輪、軸承、襯套清洗干凈，軸承處填充高速潤滑脂，裝配后導(dǎo)輪在高速運轉(zhuǎn)時無雜音。導(dǎo)輪、排絲輪一般機床廠都有組件提供，通常導(dǎo)輪、排絲輪及其軸承使用6—8個月后即應(yīng)成套更換。

（2）工件材料

①不同的工件材料由于熔點、氣化點、導(dǎo)電系數(shù)等都不一樣，因此，就必須根據(jù)具體的材料及工件結(jié)構(gòu)合理地選擇加工參數(shù)。

②剛開始切入工件材料時由于工件表面有毛刺、氧化皮、熱處理殘渣、鑄造表面清理不*等原因容易引進斷絲。線切割非金屬材料的研究已經(jīng)展開，但目前的技術(shù)尚不能對非金屬材料加工。如果工件材料不純，焊接存在夾渣、鑄件夾砂等存在非金屬材料時就會引起斷絲。因此，線切割毛坯在加工前應(yīng)*清理表面，鑄件、焊接件在加工時應(yīng)采取措施，盡量避免夾雜物缺陷。

③工件內(nèi)部存在應(yīng)力，當(dāng)切除部分材料后，應(yīng)力平衡被打破，工件材料變形可能出現(xiàn)夾絲現(xiàn)象。通常在線切割加工之前要對工件進行人工實效處理以消除內(nèi)應(yīng)力；如果條件受限制，應(yīng)合理選擇切割工藝路線，盡可能避免破壞材料應(yīng)力平衡，或安排粗、精加工，粗加工時盡量去除多的材料，通過工件變形釋放內(nèi)應(yīng)力，留較小切割加工量可減少工件變形引起夾絲現(xiàn)象發(fā)生。

（3）當(dāng)加工快結(jié)束時，被分離部分工件材料突然移位、自行跌落容易造成斷絲。

（4）限位開關(guān)失靈，滑板超出行程位置導(dǎo)致機床斷絲。

 

2.  電特性

（1）功率放大晶體管在脈沖停歇時間里，有較大漏電流出現(xiàn)拉弧而斷絲。

（2）脈沖電源有較大幅度的負半波時，將具有反極性加工特性，對電極絲的蝕除量很大，引起電極絲過分損耗而斷絲。

（3）導(dǎo)電輪、導(dǎo)電塊引電觸點接觸不良，造成放電加工不穩(wěn)定引起斷絲。

（4）數(shù)控系統(tǒng)抗*力差，受干擾失控導(dǎo)致電極絲拉斷，線切割機床應(yīng)與振動源隔離，附近避免有強烈的電磁場，整個工作區(qū)應(yīng)保持整潔，有條件的單位機床所在場所應(yīng)恒溫。

 

3. 工作液

火花放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行，工作液的絕緣性能可使擊穿后的放電通道壓縮，從而局限在較小的通道半徑內(nèi)火花放電，形成瞬時和局部高溫來融化并氣化金屬，放電結(jié)束后又迅速恢復(fù)放電間隙成為絕緣狀態(tài)，因此，工作液的選擇與質(zhì)量對加工過程能否進行及過程穩(wěn)定性具有十分重要的影響。

線切割工作液可分水基和油基兩種。油基工作液防銹性能較好、洗滌冷卻性能差、切削速度和表面粗糙度稍差于水基工作液。油基工作液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：棕褐色透明液體。pH值為8—10、全部乳化、48h產(chǎn)品無銹、水分及乙醇含量不大于10% 。

水基工作液由較好的洗滌、滲透、冷卻性能，能提高切削速度，降低工件表面粗糙度值，但有的水基工作液防銹能力較差。水基工作液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：黃色或橙色透明、半透明液體，固體為棕黃色，pH值為8—9，分散性均勻，防銹性（35°C±2°C）鑄鐵24h無銹，腐蝕性（55°C±2°C）45鋼、黃銅24h無銹。

選用工作液時應(yīng)根據(jù)側(cè)重點選用線切割、質(zhì)量可靠的、濃度適當(dāng)?shù)墓ぷ饕?，一般機床說明書中有推薦使用工作液牌號。此外工作液的清潔程度對斷絲也有很大的影響，一般更換工作液以7天換一次為宜。

 

4．操作因素

（1）為了提高加工精度及工件的表面質(zhì)量，應(yīng)盡可能增大電極絲張緊力。但是，電極絲在放電加工時，頻繁遭受急冷、急熱的影響，并且往復(fù)經(jīng)過多次彎曲、摩擦，繞絲過緊超過電極絲的彈性變形限度則會產(chǎn)生*變形而斷絲；如果電極絲過松在快速運轉(zhuǎn)時就容易跳出導(dǎo)輪而被卡斷，為了有效保證張緊力的大小可以設(shè)置一個張緊輪。

（2）對一定直徑和材料的電極絲所能承受的短路電流峰值是有限度的。工作時一般按電極絲所能承受的zui大短路電流峰值75%—90%選取。否則因短路瞬時沖擊電流太大超過電極絲所能承受的電流值電極絲便被燒斷。

（3）脈沖間隔選擇太小時，脈沖停歇時間過短，不能充分消電離進而引起集中放電而斷絲。

（4）工作液不足、放電間隙中排屑和消電離條件不佳，進給速度選擇不當(dāng)或進給速度不均勻，經(jīng)常出現(xiàn)短路和開路的情況容易造成放電集中導(dǎo)致電極熔化。

5.其他因素

（1）電極絲材質(zhì)抗拉強度低或者絲徑選擇太細容易斷絲。通常情況下可根據(jù)根據(jù)厚度按下表選擇電極絲直徑。

工件材料厚度/mm	電極絲直徑/mm
≥60	≥0.13
≥80	≥0.15
120	≥0.20

（2）電極絲保管不善表面氧化變脆。

 

 高速中走絲