快走絲線切割是通過(guò)電極絲和工件之間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕作用，對(duì)工件進(jìn)行加工的一種特種加工工藝方法，具有加工材料廣泛、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、精度較高等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)用廣泛。但是快走絲線切割加工時(shí)的斷絲現(xiàn)象一直是生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。由于斷絲使得加工停頓并且只能從頭開(kāi)始加工，大量浪費(fèi)工時(shí)，并且破壞了加工面的完整性，增加了實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作加工的難度，這對(duì)線切割加工工藝的發(fā)展也有一定的影響。本文擬結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)快走絲線切割加工斷絲問(wèn)題作分析處理。
1 快走絲線切割加工斷絲的根本原因早在20 世紀(jì)70 年代，國(guó)內(nèi)外專家就對(duì)線切割加工斷絲進(jìn)行研究，認(rèn)為斷絲過(guò)程開(kāi)始于加工過(guò)程的不穩(wěn)。加工不穩(wěn)定促使放電在一點(diǎn)上集中，放電集中又引起放電在時(shí)間上密集,使輸入間隙的能量增加且集中于一點(diǎn),造成局部高溫,致使電極絲被燒斷，這就是斷絲的全部過(guò)程。也就是說(shuō)，斷絲的直接原因是輸入間隙的熱負(fù)載增加且集中在一點(diǎn)上,而起因是加工過(guò)程的不穩(wěn)定。
既然線切割加工斷絲的起因是加工過(guò)程的不穩(wěn)定,那么根據(jù)加工過(guò)程不穩(wěn)定的信號(hào)和不穩(wěn)定的操作,采取有效措施使之盡快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),才是從根本上解決斷絲問(wèn)題的方法。
1 脈沖電源
脈沖電源是快走絲線切割機(jī)床的關(guān)鍵裝置之一，加工過(guò)程脈沖電源電信號(hào)的不穩(wěn)定會(huì)直接影響斷絲問(wèn)題。另外，快走絲線切割加工中，電極絲是往復(fù)運(yùn)動(dòng)重復(fù)使用的，電極絲的損耗會(huì)直接影響加工精度,損耗較大時(shí)還會(huì)增大斷絲的概率，因此脈沖電源應(yīng)有使電極絲低損耗的性能。
1. 2 工作液介質(zhì)及其循環(huán)系統(tǒng)
快走絲線切割加工中工作液為脈沖放電的介質(zhì), 工作液應(yīng)具有較好的加工穩(wěn)定性和一定的絕緣強(qiáng)度,使脈沖放電能量順利進(jìn)行,減少脈沖能量損耗和電極絲損耗,并能產(chǎn)生恰好的鍍覆現(xiàn)象。
當(dāng)快走絲線切割機(jī)床的工作液介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)工作不順暢時(shí),加工時(shí)工作液隨電極絲運(yùn)動(dòng)四處飛濺,進(jìn)不到切縫中去,電極絲無(wú)法得到充分冷卻,容易引起電極絲被燒斷。因此加工前應(yīng)檢查快走絲線切割機(jī)床的工作液介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)工作是否順暢。
工作液臟污，時(shí)間用長(zhǎng)后綜合性能變差是引起斷絲的重要原因。用高純水配置的工作液加工時(shí)工作穩(wěn)定，較少斷絲。其原因是高純水在離子交換提純的過(guò)程中去除了某些不利于電腐蝕加工的離子，如鈣離子、鎂離子等，致使在加工過(guò)程中，雖有電蝕產(chǎn)物的介入，使工作液中混入了各種離子，但因?yàn)榍宄擞泻﹄x子而使加工穩(wěn)定。
1. 3 運(yùn)絲機(jī)構(gòu)
在快走絲線切割加工中電極絲是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的，這個(gè)運(yùn)動(dòng)是由運(yùn)絲機(jī)構(gòu)來(lái)完成的，并且是靠絲架來(lái)支撐的。在加工中電極絲的振動(dòng)好象是一個(gè)紡錘,中間振動(dòng)幅度大,兩頭小,如果振動(dòng)引起的這個(gè)差值超過(guò)電極絲彈性限度,就會(huì)引起斷絲。因此,提高整個(gè)走絲機(jī)構(gòu)的制造質(zhì)量,電極絲采用恒張力控制；提高線架制造剛度,導(dǎo)輪采用靜壓軸承或采用磁力軸承,都是減少電極絲振動(dòng)的根本途徑。
與運(yùn)絲裝置相關(guān)的斷絲，其根本原因還是該裝置精度變差，尤其是異輪的磨損，會(huì)增加鉬絲的抖動(dòng)，破壞火花放電的正常間隙，易造成大電流集中放電，從而增加斷絲的機(jī)會(huì)。
1. 4 進(jìn)給速度
快走絲線切割加工中進(jìn)給速度過(guò)快容易造成頻繁短路,進(jìn)給過(guò)慢則容易造成頻繁開(kāi)路,過(guò)跟蹤和欠跟蹤都是造成加工不穩(wěn)定的直接因素,容易引起斷絲。要實(shí)現(xiàn)理想的跟蹤進(jìn)給,必須提高進(jìn)給控制系統(tǒng)的性能和人工調(diào)節(jié)較佳進(jìn)給量。
另外, 在加工過(guò)程中也有其他因素會(huì)產(chǎn)生斷絲的影響。
2 快走絲線切割加工斷絲問(wèn)題的處理
2. 1 切割加工過(guò)程中突然斷絲
2.1.1 原因
1)選擇電參數(shù)不當(dāng),電流過(guò)大；
2)進(jìn)給調(diào)節(jié)不當(dāng),忽快忽慢,開(kāi)路短路頻繁；
3)工作液使用不當(dāng)(如錯(cuò)誤使用普通機(jī)床乳化液),乳化液太稀,使用時(shí)間長(zhǎng),太臟；
4)管道堵塞,工作液流量大減；
5) 導(dǎo)電塊未能與鉬絲接觸或已被鉬絲拉出凹痕,造成接觸不良；
6)切割厚件時(shí),間歇過(guò)小或使用不適合切厚件的工作液；]
7)脈沖電源削波二極管性能變差,加工中負(fù)波較大,使鉬絲短時(shí)間內(nèi)損耗加大；
8)鉬絲質(zhì)量差或保管不善,產(chǎn)生氧化,或上絲時(shí)用小鐵棒等不恰當(dāng)工具張絲,使絲產(chǎn)生損傷；
9)貯絲筒轉(zhuǎn)速太慢,使鉬絲在工作區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；
10)切割工件時(shí)鉬絲直徑選擇不當(dāng)。
2.1.2 處理方法
1)將脈寬檔調(diào)小,將間歇檔調(diào)大,或減少功率管個(gè)數(shù)；
2)提高操作水平,進(jìn)給調(diào)節(jié)合適,調(diào)節(jié)進(jìn)給電位器,使進(jìn)給穩(wěn)定；
3)使用線切割專用工作液；
4)清洗管道；
5)更換或?qū)?dǎo)電塊移一個(gè)位置；
6）選擇合適的間歇,使用適合厚件切割的工作液；
7)更換削波二極管；
8)更換鉬絲,使用上絲輪上絲；
9)合理選擇絲速檔；
10)按使用說(shuō)明書(shū)的推薦選擇鉬絲直徑。
例: 模具專業(yè)學(xué)生在模具實(shí)作用線切割加工凸模時(shí)，在鉬絲走到五分之一時(shí)就發(fā)生斷絲現(xiàn)象，實(shí)訓(xùn)老師觀察后發(fā)現(xiàn)該生把脈沖寬度調(diào)太大，功率管個(gè)數(shù)也開(kāi)了5 個(gè)，原來(lái)學(xué)生為了加快切割速度調(diào)大了電參數(shù)，實(shí)訓(xùn)老師處理好斷絲問(wèn)題后將脈沖寬度調(diào)小,并減少功率管個(gè)數(shù)，就順利加工好凸模了。
2. 2 切割加工工件接近切割完時(shí)斷絲
2.2.1 原因
1)工件材料變形,夾斷鉬絲；
2)工件跌落時(shí),撞斷鉬絲。
2.2.2 處理方法
1）選擇合適的切割路線、材料熱處理及裝夾工藝,使工件變形盡量小；
2）快割完時(shí),用小磁鐵吸住工件或用工具托住工件不致下落。
例: 模具專業(yè)學(xué)生在模具實(shí)作割凹模板時(shí)，忘記在快割完時(shí)用磁鐵吸住工件，以致工件跌落時(shí)把鉬絲撞斷，如果在快割完時(shí)用磁鐵在切縫處吸住工件，就不會(huì)產(chǎn)生斷絲了。
2. 3 解決大厚度“紫銅件”切割斷絲問(wèn)題由于紫銅件不同于其它鋼材料，當(dāng)厚度超過(guò)50mm時(shí)，操作者如仍按加工鋼材料工件時(shí)使用的電參數(shù)來(lái)加工，就會(huì)發(fā)生切割速度慢、電流不穩(wěn)定、短路頻繁、斷絲等現(xiàn)象。正常加工要采取的相應(yīng)措施主要有：
1）不要使用已經(jīng)用過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的乳化液，盡量使用新乳化液,并且最好采用JR-1A、JR-3A、JR-4、南光-Ｉ 工作液。因?yàn)殂~材料粘附性強(qiáng)，舊乳化液中的雜質(zhì)較難沖掉，還會(huì)使紫銅加工時(shí)的導(dǎo)電性能受到影響。上述推薦的工作液由于電解性較好，切縫較寬，可以改善切縫中的排屑狀況,同時(shí)采用較高的走絲速度有利于排屑。
2）消除電流短路現(xiàn)象。當(dāng)紫銅夾雜物出現(xiàn)在切割線路中時(shí)，加工電流穩(wěn)定性就會(huì)受到影響，使短路現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，如不正確處理會(huì)斷絲。采用大電流大脈寬加工的方法，使功率增強(qiáng)，靠脈沖的能量擊穿比較小的夾雜物，可使加工正常進(jìn)行。此時(shí),應(yīng)特別注意也要增大抬刀時(shí)間,使停歇時(shí)間增長(zhǎng)。同時(shí)大脈寬可保證放電能量不會(huì)因紫銅的良好傳熱性而損耗掉。
3）由于紫銅材料具有良好的導(dǎo)熱性能，因此如果采用窄脈寬加工，則由于在窄脈寬作用期間，電源所發(fā)出的能量很快就被熱傳遞走，因此就會(huì)出現(xiàn)割不動(dòng)的現(xiàn)象，所以紫銅切割時(shí)必須采用較大的脈寬進(jìn)行切割，一般需要采用40 s 以上的脈寬。
4）注意裝卡方向。應(yīng)該把切割路線最短的一面裝卡在第三象限，也就是Ｘ 負(fù)方向，使鉬絲盡量少走Ｘ 負(fù)方向，這樣可以減少斷絲幾率。
5）停止工作時(shí)，用煤油把絲筒上的絲清洗一遍，使反沾在鉬絲上紫銅末大量減少，等下次開(kāi)機(jī)繼續(xù)使用時(shí)，效果就會(huì)更好。
2. 4 快走絲線切割加工斷絲后處理
2.4.1 斷絲后絲筒上剩余絲的處理
若絲斷點(diǎn)接近兩端，剩余的絲還可利用，先把絲多的一邊斷頭找出并固定，抽掉另一邊的絲，然后手搖絲筒讓斷絲處位于立柱背面過(guò)絲槽中心，重新穿絲，定好限位，即可繼續(xù)加工。
2.4.2 斷絲后原地穿絲處理
2.4.3 斷絲后回穿絲點(diǎn)
若原地穿絲失敗，只能回穿絲點(diǎn)，反方向切割對(duì)接。由于機(jī)床定位誤差、工件變形等原因，對(duì)接處會(huì)有誤差。若工件還有后序拋光、挫修工序，而又不希望在工件中間留下接刀痕，可沿原路切割。由于二次放電等因素，已切割面表面會(huì)受影響，但尺寸不受多大影響。
總之，快走絲線切割加工斷絲的起因是加工過(guò)程的不穩(wěn)定,而不穩(wěn)定的因素是多方面的，只有注重加工過(guò)程中設(shè)備及操作工藝的每個(gè)細(xì)節(jié)，才能有效地防止快走絲線切割加工的斷絲問(wèn)題。
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