时间：2007-01-25 12:00:00 点击：104
高速走丝电火花线切割加工中的断丝问题一直是一个最普遍的问题。它使加工停顿并不得不从头开始，浪费了大量时间，破坏了加工表面的完整性，增加了无人加工的困难。《电加工与模具》2002年第4期“高速走丝线切割机断丝原因的分析及对策”一文，较详细地分析了线切割加工中的断丝原因及相应的解决对策。由于实践中断丝原因多种多样，异常 复杂，拜读该文后，感觉文章中还有一些尚未涉及到的地方，本文作一补遗，旨在完善这方面的内容。 1 断丝原因的分析及解决办法 1．1 与电极丝相关的断丝 （1）丝张力及走丝速度。对于高速走丝线切割加工，广泛采用ф0．06～0．25mm的钼丝，因它耐损耗、抗拉强度高、丝质不易变脆且较少断丝。提高电极丝的张力可减少丝振的影响，从而提高精度和切割速度。丝张力的波动对加工稳定性影响很大。产生波动的原因是：贮丝筒上的电极丝正反运动时张力不一样；工作一段时间后电极丝又会伸长，致使 张力下降（一般认为张力在12～15N较合适人 张力下降的后果是丝振加剧，极易断丝。 随着走丝速度的提高，在一定范围内，加工速度也会提高。同时走丝速度的提高有利于电极丝把工作液带人较大厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排除和放电加工的稳定。但欲速则不达，走丝速度过高，电极丝抖动严重，反而破坏了加工的稳定性，这不仅使加工速度下降，而且加工精度和表面粗糙度都会变差，并易造成断丝。但走丝速度也不能过低，否则加工时由于损耗大，也易断丝，一般经验以小于10m／s为宜。 （2）电极丝的选择。电极丝的选择不外乎是电极丝的种类及直径。通常电火花线切割加工所用的电极丝材料应具有良好的导电性，电子溢出功应小，抗拉强度大，耐电腐蚀性能好．丝本身不得有弯折和打结现象。其材料通常有钼丝、钨丝、钨钼丝、黄铜丝、铜钨丝等。其中以钼丝和黄铜丝用得最多。采用钨丝加工，可获得较高的加工速度，但放电后丝变 脆，易断丝，应用较少。故一般在走丝速度较慢、弱电规准时使用。钼丝熔点、抗拉强度低，但韧性好，在频繁的急冷急热的变化中，丝质不易变脆而断丝，因此，尽管有些性能不如钨丝好，但仍是目前使用最为广泛的一种电极丝。钨钼丝（钨、钼各50％加工效果比前两种都好 故使用寿命和加工速度都比钼丝高，但价格昂贵。铜丝的加工速度高，加工过程稳 定，但抗拉强度差，损耗也大，一般在低速走丝线切割加工中使用较多。综上所述，电极丝的种类应根据加工情况而定。否则会常常引起断丝。 对于高速走丝线切割加工，一般电极丝直径在ф0.06～0．25mm之间，常用的在ф0．12～0．18mm之间。需获得精细的形状和很小的圆角半径时，则选择ф0．04mm的电极丝。电极丝选择得当，会大大减少断丝的发生。 （3）新钼丝及钼丝自断。新钼丝表面有一层黑色氧化物，加工时切割速度快，工件表面呈粗黑色，这时电源能量太大，易断丝。因此对于新钼丝，加工电流需适当减小，等电极丝基本发白后，即可恢复正常电参数。 当机床较长时间未用，待使用时，发现钼丝已断。这是温差使材料热胀冷缩，加上钼丝本身的张 力作用而绷断。若机床停用，应将贮丝筒摇至末端 并松掉钼丝。 1．2 与工件相关的断丝 （1）加工薄工件时的断丝。薄工件一般指其厚度在3mm以下。其断丝的主要原因是：线架上下导丝轮的开距是固定的，一般约70mm左右。当切割薄工件时，在高速走丝的情况下，电极丝失去了加工厚工件时产生的冷却液的阻尼作用，加上火花放电的影响银丝易抖动。解决的办法是，可调整加工电压至 50V左右；调整加工电流在 0．3A左右，调整脉宽，使之小于10μm；减小钢丝抖动，如贮丝筒是直流电机拖动的，可改变电枢电压，降低转速；如是交流电机拖动的，则在三相的任意二相中串接一只10～15Ω、7 5W的线绕电阻，降低相电压，使其换向过渡时间稍长，实现软换向，可有效减少抖动；在上下导轮之间采用辅料加厚的方法，加大厚度，增加阻尼，也可防止钼丝抖动。这种方法较简便，而且不需调整加工电参数。 （2）加工厚工件时的断丝。厚工件一般指大于100mm的工件。切割厚工件时的断丝可能发生在刚进给一产生火花时或工件切割过程中以及工件切完时。断丝的主要原因是： ①切割起始的断丝。从工件外进给切割刚产生火花就断丝。这是因初始切割时，钼丝在工件之外，上下导丝轮开距大，由于钼丝没有阻尼而抖动，使钼丝和工件之间的间隙处于不佳状态，或过量的乳化液，造成绝缘电阻降低，灭弧性能不好，使放电间隙中包含了电弧放电而造成铜丝烧伤。在电火花加工中，电弧放电是造成负极腐蚀损坏的主要因素，再加上间隙不佳，易形成电弧放电。而只要电弧集中于某一段，就会引起断丝。并且，短路电流越大，电弧对钼丝的烧伤越严重，断丝的可能性就越大。 ②切割过程中的断丝。当钼丝切人工件后，由于切缝窄，乳化液渗透困难，切缝中的电蚀物（碳黑与金属何不出来，使加工条件变坏，往往在切缝中二次。三次地放电加工，致使切缝变宽，和切割薄工件一样，间隙处于不佳状态，使脉冲形成电弧放电。如电弧放电集中于某一段，则很快会把钼丝烧断。 ③切割快完时的断丝。在快切割完而尚差几毫米，甚至几十微米时断丝。产生这种断丝的原因除 上述原因外，还有工件的自重，工件材料的内应力导致的变形，造成夹丝拉断。解决的办法是，可自制简易的工装夹具，材料在加工前作必要的热处理。 （3）工件中夹有不导电物质引起的断丝。外观看似正常的材料在正常切割时，突然发生“短路”现象，不管怎样排除都不能奏效。这种情况多为在锻打或熔炼的材料中夹有杂质，这些杂质不具有良好的导电性，致使加工中不断短路，最终勒断钢丝。解决的办法是，可编制一段每进0．05～0．1mm便后退0．5～1mm的程序，在加工中反复使用，并加大冷却 液流量，一般可冲刷掉杂质，恢复正常切割。 （4）线切割加工的工件多数都是在平磨以后，按正常的工艺，平磨后应退磁。若工件未退磁，线切割加工中产生的电腐蚀颗粒易吸附在割缝中，特别是工件较厚时，不退磁易造成切割进给不均匀，表面粗糙度值增大造成短路、断丝。 （5）线切割加工自动对中心时断丝。这是因为工艺孔壁有油污、毛刺或某些不导电的物质，当电极丝移动到孔壁时未火花放电，致使机床不能自动换向，工件将钼丝顶弯，最后勒断钢丝。因此加工前一定要将工艺孔清理干净。 1．3 与脉冲电源相关的断丝 （1）加工电流很大，火花放电异常，导致断丝。这种故障多数是脉冲电源的输出已变为直流输出所致。从脉冲电源的输出级向多谐振荡器逐级检查波形，更换损坏的元件，使输出为合乎要求的脉冲波形时才能投入使用。 （2）输出电流超过限值断丝。在加工过程中火花放电突然变为蓝色的弧光放电，电流超过限值，将钼丝烧断。用示波器测输人端和振荡部分都无波形输出。可判断故障出在振荡部分。检查发现有三极管的。立功极间内部开路，中极间内部击穿，更换此管，高频电源恢复正常。 另一种情况也是在加工过程中突然断丝，电流在限值以上。用示波器测量高频电源输出端，其波形幅值减小，并有负波，而脉冲宽度符合要求，测量推动级波形其频率、脉冲宽度及幅值均符合要求。判断故障在功放部分。检查功率管，测得其中一只管子的ce极间内部击穿，使末级电流直接加到钢丝与工件之间引起电弧烧断钼丝。换去该管，恢复正常。 （3）钼丝上出现烧伤点发生断丝。一旦钼丝上出现“疙瘩”状的烧伤点，极易发生断丝现象。一般认为，这是粘附在电极丝上的加工屑（阳极物质）所为，该粘附物起到了使放电集中在电极丝上的作用，此时若冷却散热条件差，就很可能使该处的温度升 高，这样一来在连续的放电中就可能继续有其他加工屑粘附在该点附近，如此造成一种恶性循环，最后导致该处发生烧伤现象。