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    淺析慢走絲線切割斷絲現象及對策
    關閉窗口】【瀏覽次數: 】【發布日期:2014-10-21 16:52】【編輯:東莞市聯順金屬材料有限公司】【來源:http://www.stylestingy.com】
    如今,隨著慢走絲相對于快走絲的種種優勢被人們逐漸發現及認識,加工高精度零件時慢走絲線切割機得到了廣泛應用。 
     
    電火花線切割按切割速度可分為快走絲和慢走絲,由于快走絲所加工的工件表面粗糙度一般在Ra=1.25~2.5微米范圍內,而慢走絲可達Ra=0。16微米,且慢走絲切割機的固定誤差、直線誤差和尺寸誤差都較快走絲好,所以加工高精度零件時慢走絲線切割機得到了廣泛應用。 
     
    由于慢走絲是采取線電極連續供絲的方式,即線電極在運動過程中完成加工,因此即使線電極發生損耗,也能連續的予以補充,故能提高零件加工精度,但電火花線切割的斷絲卻成為這些優勢的障礙,解決此問題十分必要。 
     
    斷絲機理: 
     
    一般認為斷絲主要是由于電火花放電集中引起電極絲溫度過高而熔斷,這點與檢測到的斷絲先兆是一致的。因此從熱傳導理論研究電極絲的溫度分布成為研究斷絲機理的主要途徑。研究結果表明:斷絲前的熱載荷超過平均值;脈沖寬度和絲徑大小對絲溫的影響大;熱對流系數對絲溫的影響大,沖液的狀態對避免斷絲十分重要;焦耳熱和絲振的作用可以相對忽略。 
     
    對于等能量脈沖電流電源,研究表明斷絲有兩個重要先兆:1,火花放電頻率短時間內突然上升,由于放電頻率過高使電極絲局部溫度過高,進而導致斷絲;2,正;鸹◣茁氏陆,異;鸹◣茁手饾u上升也是斷絲的先兆。由于絲損上升,電極絲變細最終被拉斷。K.P.Rajurkar等指出加工過程中工件厚度的突變是引起放電集中的主要原因之一。因此需要在線檢測工件厚度的變化,調整相應的工藝參數,控制電極絲的進給速度和放電頻率,在不斷絲的情況下得到較佳的切割速度。 
     
    由于斷絲先兆持續時間短,防斷絲的實時控制較高,因此控制參數的選擇十分重要。在線切割加工中,脈沖間隔放大,會使放電間隙電蝕產物排除的時間增加,能有效改善放電集中現象,使斷絲發生的機會大大降低,因此脈沖間隔成為防斷控制的首選控制參數。 
     
    一、與電極絲相關的斷絲因素 
     
    1、 電極絲材料特性 
     
    電極絲要求具有良好的放電特性和高抗拉強度,因此選用以含鋅量低(10%)的黃銅作內芯,含鋅量高的黃銅作涂層的電極絲正好滿足線切割的要求。電極絲選用名牌鉬絲,精度高,抗拉力大,質量好。對電極絲做低溫處理也是降低斷絲幾率的措施之一。美國俄亥俄州一家公司用-2000C低溫下冷卻24H的電極絲與沒做低溫處理的電極絲作對比,結果前者斷絲概率比后者低了30%。 
     
    在加工過程中電極絲承載放電能力的大小由電極絲絲徑大小決定,所以絲徑大小直接影響斷絲率,因此在加工中應根據實際需要,選擇直徑大小適當、涂層表面光滑、沒有氧化斑點或經過低溫處理的高速切割電極絲,從而減少斷絲。 
     
    2、 絲張力和絲振動 
     
    低速走絲電火花切割加工中,在電極絲強度極限下維持盡可能高和穩定的張力,可使粗加工時絲在放電爆炸力下維持最小的滯后彎曲而不會斷絲。合適的張力能有效減小絲的振動幅度,在加工過程中使絲保持穩定。 
     
    3、電極絲移動速度 
     
    由于線切割加工中的電極絲直徑較。ㄒ话銥0.1~0.3mm),若電極絲移動過慢,電極絲上的某一點可能產生多次放電,使得這一點的蝕除量過大,在絲張力和火花放電的爆炸力作用下很易斷絲。所以在絲允許一點連續放電次數的條件下,要結合工件厚度,根據放電頻率調節絲速。粗加工和精加工的放電頻率不一樣,走絲速度也不一樣。如電極絲直徑小、工件厚、粗加工,而且要求放電頻率高,則絲速相對要快些。實際加工中,可參考低速走絲電火花切割機所配的工藝數據庫所給出的電極絲移動速度。 
     
    4、導電塊 
     
    導電塊多用銀鎢合金做成,導電性好且耐磨。在加工過程中,導電塊和移動著的電極絲一直保持接觸,從而導致導電塊磨損。一般低速走絲電火花切割機中用的導電塊應及時檢查,將其卸下,用清洗液清洗掉上面粘著的臟物,若磨損嚴重可換個位置或更新導電塊。 
     
    5、廢絲處理 
     
    低速走絲電火花切割加工是單向走絲,加工中會產生大量廢絲。廢絲如不及時取出,易在極間產生附加電容,并且有可能與加工區域的電極絲直接導通,從而產生能量集中釋放,引起斷絲甚至短路,以至無法正常加工,因此廢絲落下時要及時取出。目前高檔機床都有廢絲自動處理裝置。處理方式有兩種:一是把切絲裝置放在廢絲排除口;二是把斷絲裝置安裝在加工頭,切斷的廢絲用沖出管道排除。
     
     二、 與工作液相關的斷絲因素 
     
    目前低速走絲電火花切割大多用純凈水和蒸餾水,廉價無污染。使用工作液主要有兩個作用:絕緣和冷卻。因此工作液應該有良好的吸熱、傳熱和散熱功能。 
     
    當工作液的性能變差,意味著工作液中存在的雜質離子大大增加,工作液的介電性能明顯降低。一方面會造成由介質粒子構成的導電橋導致的接觸放電概率增加;另一方面,由于工作液的導電性能增加,使得加工間隙增大,此時的加工波形特征是一連串幾乎沒有開路和擊穿延時的放電脈沖。這時輸入到加工間隙的能量密度非常大,極易造成斷絲。此時必須更換工作液。 
     
    放電過程中產生的加工屑也是造成斷絲的因素之一。有加工屑搭橋而成,或兩極上相對突出的尖點偶爾相遇而形成的微短路狀態具有較大的接觸電阻。由于電極絲運動,這種微短路很容易被拉開形成火花放電。故此時脈沖電源輸入到加工間隙的能量密度遠大于正常加工時,使得電極絲的黏著部位產生脈沖能量集中釋放,導致電極絲產生裂紋,從而可能造成斷絲,因此加工過程中必須沖走這些微粒。為了有效的沖走固體微粒,在沒有工件幾何形狀的限制時,還應盡量選擇密著加工,使水沖進割縫,更好的改善沖刷狀況。若噴水的方向不準確也易斷絲。因為噴水方向不準,工作液無法噴入切割逢,電極絲不能夠冷卻,使得電極絲局部溫度突然升高,引起燒絲。噴水位置應以水柱包住電極絲為好,并且上下噴水壓力要相當。 
     
    三、與伺服控制相關的斷絲因素 
     
    伺服進給速度應與工件的蝕除速度保持一定關系,即保持加工間隙為一定值。因為當伺服速度超過蝕除速度,就會出現頻繁的短路現象,同時增大了斷絲的可能性;反之,伺服速度過慢,兩極見偏于開路,加工過程中也會因開路而短路,使切割速度降低,表面粗糙值增大。所以伺服應均勻、穩定的進給,避免爬行,超調量要小,傳動剛度應高,傳動鏈中不得有明顯間隙,抗干擾能力要強。放電加工的頻率很高,而且放電間隙的狀態瞬息萬變,要求進給調節系統根據間隙狀態的微弱信號能相應的快速調節。因此整個過程中的不靈敏區、時間常數、可動部分的慣性要求要小,放大倍數應足夠,過度過程應短。

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