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電火花線切割機床斷絲原因及預(yù)防分析
電火花線切割機作為我國的一種電火花加工模式，應(yīng)用極為廣泛。電火花線切割機加工的優(yōu)點在于可以加工淬火類等熱處理后的零件、異型零件，切除廢料少等。工具電極通常為直徑0.10~0.18mm的鉬絲，加工過程中極易斷絲，不但耽誤生產(chǎn)時間、增加生產(chǎn)成本，而且降低了零件的加工質(zhì)量。
斷絲原因分析
1．跟工件有關(guān)的斷絲
（1）工件經(jīng)熱處理后工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，在切割過程中造成內(nèi)應(yīng)力釋放，夾住鑰絲而造成斷絲。如果在工件熱處理前加工穿絲孔，從工件內(nèi)側(cè)進行切割可以避免內(nèi)應(yīng)力造成斷絲。
?。?）切割工件后，由于廢料自重較大，在掉落瞬間夾住鑰絲造成斷絲。在切割快完成時，可以用磁鐵同時吸住廢料和工件，或用夾具（如壓板）夾住，等待加工完成后再取下廢料。
?。?）鑄造類零件在鑄造過程中可能造成的砂眼、氣孔，工件內(nèi)部有不導(dǎo)電的雜質(zhì)，在切割過程中可能會拉斷絲。對于此類零件，條件許可情況下可以采用探測工具探測零件內(nèi)部材質(zhì)是否均勻，對于不具備條件的應(yīng)該隨時監(jiān)測切割過程中機床儀表，對于電壓或者電流突變情況應(yīng)該及時處理。
?。?）工件切入點處或者穿絲孔在熱處理后可能會有不導(dǎo)電的氧化物等雜質(zhì)造成無法切割，造成斷絲。對此可以用銼刀或者砂輪打磨工件切入點，去除不導(dǎo)電物質(zhì)，露出導(dǎo)電部分再切割。
?。?）工件表面覆蓋層（如塑料薄膜，油漆等）不導(dǎo)電造成的斷絲。工件接脈沖電源正極，鑰絲接脈沖電源負極，如果工件由于覆蓋層跟脈沖電源正極接觸不良，則無法放電加工，可能會拉斷鉬絲，因此必須保證工件和脈沖電源正極可靠連接，必要時首先去除掉工件表面覆蓋層。
2．跟工作液有關(guān)的斷絲
（1）工作液的濃度不合理造成斷絲。工作液濃度要合理，首先要選擇質(zhì)量好的工作液，水質(zhì)要好，然后根據(jù)零件不同的加工工藝指標要求進行工作液配制，配比一般為5%~20%。通常電火花線切割機床每天工作8h，連續(xù)使用8~10天后就需要更換新的工作液，否則容易斷絲。對于大厚度或要求切割速度高的工件可以將工作液濃度降低5%~8％左右，這樣加工穩(wěn)定；而對于加工質(zhì)量要求高的工件，工作液配比可以提高到10%~20%。
?。?）工作液沖刷不足造成的斷絲。工作液的作用之一是沖刷切縫，冷卻鑰絲和工件，排除蝕除物。工作液噴出時如果沖擊力過大可能會造成鑰絲偏移，放電不均勻；沖擊力過小時則工作液噴出不足，無法沖入切縫中，無法放電，造成放電條件惡劣，無法排出蝕除物造成斷絲。因此要定時檢查噴嘴和回流通道是否有堵塞，工作液噴出速度要合理，對于大厚度零件可以開大工作液噴出速度，使得工作液能充分進入切縫進行冷卻和排屑。
（3）工作液不夠或者堵塞造成無切削液加工，鑰絲很快會燒斷。因此，機床工作過程中要不定時檢查工作液是否足夠，循環(huán)通道是否暢通。
3．跟走絲機構(gòu)有關(guān)的斷絲
?。?）跟導(dǎo)電塊有關(guān)的斷絲。導(dǎo)電塊通常是壓住或者抬起鑰絲一點，由于鉬絲運行長時間接觸導(dǎo)電塊，導(dǎo)電塊會有溝痕，溝痕過大會夾斷鋁絲，因此應(yīng)該定期將導(dǎo)電塊旋轉(zhuǎn)一定的角度，或者直接更換導(dǎo)電塊。
?。?）跟導(dǎo)輪有關(guān)的斷絲。鉬絲通過導(dǎo)輪導(dǎo)向，因此導(dǎo)輪的精度影響鉬絲運行，其中支撐導(dǎo)輪的軸承影響導(dǎo)輪的軸向和徑向跳動，進而影響到鑰絲放電加工時的穩(wěn)定性，因此，應(yīng)該嚴格按照機床保養(yǎng)說明定期噴注潤滑脂或者更換軸承，乃至直接更換導(dǎo)輪組件。
（3）張緊機構(gòu)造成的斷絲。如果張絲的時候重錘過重，在張絲過程中也可能會造成斷絲，或者鉬絲超過彈性變形的限度，鋁絲在運轉(zhuǎn)過程中由于頻繁換向以及頻繁的放電以及冷卻，很快也會斷絲。因此，張絲的時候應(yīng)該選擇合理的重錘個數(shù)進行張緊。
?。?）儲絲筒造成的斷絲。儲絲筒的徑向跳動會造成鉬絲切割過程中張力突變，會拉斷鉬絲軸向跳動還會造成疊絲，更容易造成斷絲。因此應(yīng)該定期檢測儲絲筒精度并調(diào)整。
?。?）鉬絲在儲絲筒上纏繞不合理造成的斷絲。鉬絲在儲絲筒兩端應(yīng)該預(yù)留5~10mm寬度的鉬絲，否則鉬絲在換向時張緊力不均勻容易掙斷鉬絲，如果鑰絲在儲絲筒上有疊絲也會造成斷絲，因此應(yīng)該在張絲時候調(diào)整鉬絲在儲絲筒上排列合理。
?。?）儲絲筒運轉(zhuǎn)電機的換向機構(gòu)失靈造成的斷絲。儲絲筒運轉(zhuǎn)電機的換向通過手動調(diào)整壓板調(diào)節(jié)儲絲筒的軸向行程，開關(guān)壓板壓下行程開關(guān)后電機應(yīng)該換向，如果開關(guān)壓板沒有固定好或者沒有壓下行程開關(guān)，或者行程開關(guān)失靈，從而會造成儲絲筒超程拉斷鉬絲。因此，機床運行前應(yīng)該保證行程開關(guān)和開關(guān)壓板可靠工作。
?。?）鉬絲沒有放置在導(dǎo)輪的槽中造成的斷絲。上鉬絲時如果鉬絲沒有放置在正常的走絲路徑上，如導(dǎo)輪槽外等，開機即會拉斷絲，后果很嚴重。所以穿好鉬絲后一定檢查一遍走絲路徑，看鉬絲是否在正常的走絲路徑上。
?。?）鉬絲熱脹冷縮造成斷絲。工件加工完畢后，如果鉬絲停靠在儲絲筒的中間段，若鉬絲張得過緊則在冷卻后可能會掙斷鉬絲。因此，鉬絲應(yīng)該停靠在儲絲筒的一端，如果不加工零件還應(yīng)該松開絲頭一端。
4．跟編程有關(guān)的斷絲
（1）工件加工編程路徑不合理造成斷絲。選擇了容易造成工件切割過程中變形的走絲路徑，工件變形時夾斷鉬絲，而且切割出來的凸模尺寸精度低。應(yīng)選擇整個加工過程中，盡量保持工件變形zui小的走絲路徑，而且切割出來的凸模尺寸精度高。
?。?）二次切割造成的斷絲。如果切割過程中斷絲，機床會有回退功能，重新上新鉬絲后沿著原切割路徑從頭開始切割，則由于*次切縫后的縫隙，再次切割放電會不均勻，鋁絲損耗會比較嚴重。曾經(jīng)切割一個大厚度零件，一晚上連續(xù)斷絲七次，每次總是不等切割到*次的斷絲點就再次斷絲，細心查找原因發(fā)現(xiàn)，斷絲點都是燒斷的。通過更改切割路徑，使鉬絲反向走絲切割，順利加工出零件，沒有再斷絲。
5．跟鉬絲有關(guān)的斷絲
?。?）鉬絲質(zhì)量差造成的斷絲。鉬絲質(zhì)量不好可能會造成斷絲，應(yīng)該選擇質(zhì)量好的鉬絲。
（2）鉬絲損耗造成的斷絲。正常情況下鉬絲每切割l0000mm2直徑損耗大概為0.001~0.02mm，因此鉬絲損耗過多且壽命到期后，尤其是將要再次長時間一次性切割一個零件，為了避免切割中可能會斷絲，也為了保證加工質(zhì)量，應(yīng)該及時更換新鉬絲。
?。?）鉬絲張緊力不合適造成的斷絲。走絲路徑長短以及合理與否對張力影響很大，而且新上鉬絲應(yīng)該首先調(diào)整張力均勻，如果鉬絲張緊太緊，容易拉斷絲；如果鋁絲張緊太松，則鑰絲伸長后容易短路回退，如果跳出導(dǎo)輪也容易拉斷鉬絲。因此，鉬絲張緊力要定期調(diào)整到合適大小。
?。?）廢除的斷絲頭造成的斷絲。鉬絲固定端剪斷的鉬絲如果混入線路中或者在絲桶上面疊絲也會造成斷絲，因此剪掉的鉬絲應(yīng)該專門放入一個容器中，避免引起斷絲。
（5）鋁絲打折或者疊絲造成斷絲鉬絲不耐彎曲，因此鉬絲打折或者在儲絲桶上疊絲都很容易造成斷絲，對此在上絲或者調(diào)整鉬絲張力的時候一定注意。
6．跟切割工藝參數(shù)有關(guān)的斷絲
?。?）工藝參數(shù)設(shè)置不合理造成的斷絲。工藝參數(shù)選擇不合理會對鉬絲損耗有很大的影響，過大的損耗會加快斷絲。工藝參數(shù)的選取應(yīng)該根據(jù)具體的零件而選擇，如零件的材質(zhì)、零件厚度、零件的精度要求等進行選取。參數(shù)選取一般由操作人員憑經(jīng)驗選取，也可以憑借一些智能技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP算法等進行優(yōu)化選取切割工藝參數(shù)。
（2）對于大厚度零件，通常排屑困難，工作液很難進入到切縫中去，因此進給速度不能太快，否則容易出現(xiàn)短路或者拉弧現(xiàn)象，從而很快燒斷鉬絲。所以要選擇大的脈寬等，讓工作液充分沖刷切縫中的蝕除物，否則加工不穩(wěn)定，燒斷鉬絲，但是過大的工作電流也很容易燒斷鉬絲。
?。?）對于薄壁類零件，如果進給速度過快，也容易造成頻繁短路，鉬絲也很容易燒斷或拉斷。因此，切割工藝參數(shù)選擇不能過大。
其實，造成電火花線切割機斷絲的原因是多方面的，工件材料的不同、工作液的性能優(yōu)劣、電極絲的磨損、電極絲的張緊力、機床的導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)以及切割工藝參數(shù)的合理性等都與穩(wěn)定線切割加工過程，提高線切割加工質(zhì)量和延長電極絲的使用壽命有關(guān)。只有找到具體斷絲的原因，才能有效地提高加工效率、預(yù)防斷絲。
斷絲原因分析
1．跟工件有關(guān)的斷絲
（1）工件經(jīng)熱處理后工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，在切割過程中造成內(nèi)應(yīng)力釋放，夾住鑰絲而造成斷絲。如果在工件熱處理前加工穿絲孔，從工件內(nèi)側(cè)進行切割可以避免內(nèi)應(yīng)力造成斷絲。
?。?）切割工件后，由于廢料自重較大，在掉落瞬間夾住鑰絲造成斷絲。在切割快完成時，可以用磁鐵同時吸住廢料和工件，或用夾具（如壓板）夾住，等待加工完成后再取下廢料。
?。?）鑄造類零件在鑄造過程中可能造成的砂眼、氣孔，工件內(nèi)部有不導(dǎo)電的雜質(zhì)，在切割過程中可能會拉斷絲。對于此類零件，條件許可情況下可以采用探測工具探測零件內(nèi)部材質(zhì)是否均勻，對于不具備條件的應(yīng)該隨時監(jiān)測切割過程中機床儀表，對于電壓或者電流突變情況應(yīng)該及時處理。
?。?）工件切入點處或者穿絲孔在熱處理后可能會有不導(dǎo)電的氧化物等雜質(zhì)造成無法切割，造成斷絲。對此可以用銼刀或者砂輪打磨工件切入點，去除不導(dǎo)電物質(zhì)，露出導(dǎo)電部分再切割。
?。?）工件表面覆蓋層（如塑料薄膜，油漆等）不導(dǎo)電造成的斷絲。工件接脈沖電源正極，鑰絲接脈沖電源負極，如果工件由于覆蓋層跟脈沖電源正極接觸不良，則無法放電加工，可能會拉斷鉬絲，因此必須保證工件和脈沖電源正極可靠連接，必要時首先去除掉工件表面覆蓋層。
2．跟工作液有關(guān)的斷絲
（1）工作液的濃度不合理造成斷絲。工作液濃度要合理，首先要選擇質(zhì)量好的工作液，水質(zhì)要好，然后根據(jù)零件不同的加工工藝指標要求進行工作液配制，配比一般為5%~20%。通常電火花線切割機床每天工作8h，連續(xù)使用8~10天后就需要更換新的工作液，否則容易斷絲。對于大厚度或要求切割速度高的工件可以將工作液濃度降低5%~8％左右，這樣加工穩(wěn)定；而對于加工質(zhì)量要求高的工件，工作液配比可以提高到10%~20%。
?。?）工作液沖刷不足造成的斷絲。工作液的作用之一是沖刷切縫，冷卻鑰絲和工件，排除蝕除物。工作液噴出時如果沖擊力過大可能會造成鑰絲偏移，放電不均勻；沖擊力過小時則工作液噴出不足，無法沖入切縫中，無法放電，造成放電條件惡劣，無法排出蝕除物造成斷絲。因此要定時檢查噴嘴和回流通道是否有堵塞，工作液噴出速度要合理，對于大厚度零件可以開大工作液噴出速度，使得工作液能充分進入切縫進行冷卻和排屑。
（3）工作液不夠或者堵塞造成無切削液加工，鑰絲很快會燒斷。因此，機床工作過程中要不定時檢查工作液是否足夠，循環(huán)通道是否暢通。
3．跟走絲機構(gòu)有關(guān)的斷絲
?。?）跟導(dǎo)電塊有關(guān)的斷絲。導(dǎo)電塊通常是壓住或者抬起鑰絲一點，由于鉬絲運行長時間接觸導(dǎo)電塊，導(dǎo)電塊會有溝痕，溝痕過大會夾斷鋁絲，因此應(yīng)該定期將導(dǎo)電塊旋轉(zhuǎn)一定的角度，或者直接更換導(dǎo)電塊。
?。?）跟導(dǎo)輪有關(guān)的斷絲。鉬絲通過導(dǎo)輪導(dǎo)向，因此導(dǎo)輪的精度影響鉬絲運行，其中支撐導(dǎo)輪的軸承影響導(dǎo)輪的軸向和徑向跳動，進而影響到鑰絲放電加工時的穩(wěn)定性，因此，應(yīng)該嚴格按照機床保養(yǎng)說明定期噴注潤滑脂或者更換軸承，乃至直接更換導(dǎo)輪組件。
（3）張緊機構(gòu)造成的斷絲。如果張絲的時候重錘過重，在張絲過程中也可能會造成斷絲，或者鉬絲超過彈性變形的限度，鋁絲在運轉(zhuǎn)過程中由于頻繁換向以及頻繁的放電以及冷卻，很快也會斷絲。因此，張絲的時候應(yīng)該選擇合理的重錘個數(shù)進行張緊。
?。?）儲絲筒造成的斷絲。儲絲筒的徑向跳動會造成鉬絲切割過程中張力突變，會拉斷鉬絲軸向跳動還會造成疊絲，更容易造成斷絲。因此應(yīng)該定期檢測儲絲筒精度并調(diào)整。
?。?）鉬絲在儲絲筒上纏繞不合理造成的斷絲。鉬絲在儲絲筒兩端應(yīng)該預(yù)留5~10mm寬度的鉬絲，否則鉬絲在換向時張緊力不均勻容易掙斷鉬絲，如果鑰絲在儲絲筒上有疊絲也會造成斷絲，因此應(yīng)該在張絲時候調(diào)整鉬絲在儲絲筒上排列合理。
?。?）儲絲筒運轉(zhuǎn)電機的換向機構(gòu)失靈造成的斷絲。儲絲筒運轉(zhuǎn)電機的換向通過手動調(diào)整壓板調(diào)節(jié)儲絲筒的軸向行程，開關(guān)壓板壓下行程開關(guān)后電機應(yīng)該換向，如果開關(guān)壓板沒有固定好或者沒有壓下行程開關(guān)，或者行程開關(guān)失靈，從而會造成儲絲筒超程拉斷鉬絲。因此，機床運行前應(yīng)該保證行程開關(guān)和開關(guān)壓板可靠工作。
?。?）鉬絲沒有放置在導(dǎo)輪的槽中造成的斷絲。上鉬絲時如果鉬絲沒有放置在正常的走絲路徑上，如導(dǎo)輪槽外等，開機即會拉斷絲，后果很嚴重。所以穿好鉬絲后一定檢查一遍走絲路徑，看鉬絲是否在正常的走絲路徑上。
?。?）鉬絲熱脹冷縮造成斷絲。工件加工完畢后，如果鉬絲停靠在儲絲筒的中間段，若鉬絲張得過緊則在冷卻后可能會掙斷鉬絲。因此，鉬絲應(yīng)該停靠在儲絲筒的一端，如果不加工零件還應(yīng)該松開絲頭一端。
4．跟編程有關(guān)的斷絲
（1）工件加工編程路徑不合理造成斷絲。選擇了容易造成工件切割過程中變形的走絲路徑，工件變形時夾斷鉬絲，而且切割出來的凸模尺寸精度低。應(yīng)選擇整個加工過程中，盡量保持工件變形zui小的走絲路徑，而且切割出來的凸模尺寸精度高。
?。?）二次切割造成的斷絲。如果切割過程中斷絲，機床會有回退功能，重新上新鉬絲后沿著原切割路徑從頭開始切割，則由于*次切縫后的縫隙，再次切割放電會不均勻，鋁絲損耗會比較嚴重。曾經(jīng)切割一個大厚度零件，一晚上連續(xù)斷絲七次，每次總是不等切割到*次的斷絲點就再次斷絲，細心查找原因發(fā)現(xiàn)，斷絲點都是燒斷的。通過更改切割路徑，使鉬絲反向走絲切割，順利加工出零件，沒有再斷絲。
5．跟鉬絲有關(guān)的斷絲
?。?）鉬絲質(zhì)量差造成的斷絲。鉬絲質(zhì)量不好可能會造成斷絲，應(yīng)該選擇質(zhì)量好的鉬絲。
（2）鉬絲損耗造成的斷絲。正常情況下鉬絲每切割l0000mm2直徑損耗大概為0.001~0.02mm，因此鉬絲損耗過多且壽命到期后，尤其是將要再次長時間一次性切割一個零件，為了避免切割中可能會斷絲，也為了保證加工質(zhì)量，應(yīng)該及時更換新鉬絲。
?。?）鉬絲張緊力不合適造成的斷絲。走絲路徑長短以及合理與否對張力影響很大，而且新上鉬絲應(yīng)該首先調(diào)整張力均勻，如果鉬絲張緊太緊，容易拉斷絲；如果鋁絲張緊太松，則鑰絲伸長后容易短路回退，如果跳出導(dǎo)輪也容易拉斷鉬絲。因此，鉬絲張緊力要定期調(diào)整到合適大小。
?。?）廢除的斷絲頭造成的斷絲。鉬絲固定端剪斷的鉬絲如果混入線路中或者在絲桶上面疊絲也會造成斷絲，因此剪掉的鉬絲應(yīng)該專門放入一個容器中，避免引起斷絲。
（5）鋁絲打折或者疊絲造成斷絲鉬絲不耐彎曲，因此鉬絲打折或者在儲絲桶上疊絲都很容易造成斷絲，對此在上絲或者調(diào)整鉬絲張力的時候一定注意。
6．跟切割工藝參數(shù)有關(guān)的斷絲
?。?）工藝參數(shù)設(shè)置不合理造成的斷絲。工藝參數(shù)選擇不合理會對鉬絲損耗有很大的影響，過大的損耗會加快斷絲。工藝參數(shù)的選取應(yīng)該根據(jù)具體的零件而選擇，如零件的材質(zhì)、零件厚度、零件的精度要求等進行選取。參數(shù)選取一般由操作人員憑經(jīng)驗選取，也可以憑借一些智能技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP算法等進行優(yōu)化選取切割工藝參數(shù)。
（2）對于大厚度零件，通常排屑困難，工作液很難進入到切縫中去，因此進給速度不能太快，否則容易出現(xiàn)短路或者拉弧現(xiàn)象，從而很快燒斷鉬絲。所以要選擇大的脈寬等，讓工作液充分沖刷切縫中的蝕除物，否則加工不穩(wěn)定，燒斷鉬絲，但是過大的工作電流也很容易燒斷鉬絲。
?。?）對于薄壁類零件，如果進給速度過快，也容易造成頻繁短路，鉬絲也很容易燒斷或拉斷。因此，切割工藝參數(shù)選擇不能過大。
其實，造成電火花線切割機斷絲的原因是多方面的，工件材料的不同、工作液的性能優(yōu)劣、電極絲的磨損、電極絲的張緊力、機床的導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)以及切割工藝參數(shù)的合理性等都與穩(wěn)定線切割加工過程，提高線切割加工質(zhì)量和延長電極絲的使用壽命有關(guān)。只有找到具體斷絲的原因，才能有效地提高加工效率、預(yù)防斷絲。