金属狂人 发表于 2008-7-3 19:17:18

高速线切割机床断丝故障控制方法

高速走丝线切割机床发生断丝后,都会造成加工中断,往往要重新绕丝和穿丝。由于工件切缝内存有放电后形成的脏物,或加工后材料变形使切缝变窄等原因,使穿丝工作变得困难,从头切又要浪费很多时间。另外,高速走丝机床基本上是开环控制设备,由于重复定位精度难以控制,频繁断丝会使加工精度变差、甚至会造成废品。总之合理控制断丝率可以达到提高加工精度和加工效率的目的。
      高速走丝线切割机床发生频繁断丝故障,和几个原因关系密切,如钼丝质量、运丝系统、冷却液和供液系统、脉冲电源、脉冲加工规准等,通过控制这些因素,可减少频繁断丝故障。
      一、电极丝本身质量的影晌
      高速走丝线切割机床大多使用0.12~0. 2mm直径的冷拔钼丝作为电极丝。该丝有怕湿、怕折、怕热的特性,难于长期储存。品质变差的铝丝,由于表面氧化易折断,拉伸性能变差,放电加工时极易断丝,机床稳定加工时间变短。采购真空密闭包装的铝丝,可避免储存期间的氧化问题,但由于铝是贵重金属,大批量储存会占用资金,建议一次购买量不要超过两个月用量。购买铂丝要检查其质量,一看色泽,发黑发亮有金属光泽是新丝,色泽发暗发灰的为氧化了的钼丝。二折,抓住一段丝,在同一点反复折弯,坚持折弯次数越多的质量越好。三看长度,针对机床储丝筒储丝能力的大小,购买储丝长度整数倍的丝比较经济。
      二、运丝系统及相关操作的影响
      运丝系统可靠性体现在储丝筒排丝均匀,加工区钼丝抖动轻微,换向可靠等几方面。
      1.对储丝筒来说,每正转或反转一周,能使钼丝沿丝筒轴向走0.2mm以上,以保证有足够的排丝距离,同时进出丝时,一般由宝石导柱夹持铝丝,防止由于铝丝沿丝筒轴向窜动而叠丝,造成断丝。一般发生叠丝时要检查丝筒传动及宝石导柱:①丝筒无轴向窜动及径向跳动。②丝筒每转动一周拖板沿丝筒轴向走0.2mm以上。宝石导柱由于经常与钼丝摩擦会磨损,要调整宝石导柱使之能夹持住钥丝。
      2.钼丝抖动是比较复杂而难以解决的问题,铝丝在加工区抖动辐度比较大,会使铝丝局部过于靠近工件,使放电电流过大或拉弧从而烧断钼丝,同时会使切割面表面质量变差。目前比较一致的认识是:尽量减少导向环节,即减少传动导轮数量以达到减少振动的目的,同时提高运丝系统正反换向对铝丝拉力的一致性。以三光产DK7725g运丝系统(图1)为例来说明。
      F为自动紧丝配重锤,D、E、G、H为单边导轮,B、C为双边导轮,当储丝筒顺时针转动时A、B为收丝系,I、H、G、F、E、D、C为放丝系,当丝筒逆时针转动时A、B为放丝系,其余为收丝系。可见顺逆转动时钥丝受到的拉力是不同的,由于拉力不同使储丝筒绕的丝一个方向紧一个方向松,易造成丝筒、拖板、导丝轮系统的传动部件磨损,精度变差,加剧丝的抖动。在使用过程中早期加上自动紧丝配重锤F,发现经常收丝(主要因丝被拉伸变长)易断丝,紧丝后取下F,每连续加工4h左右紧一次丝,但抖丝情况没有明显改善。
      经研究发现在I、H、G、F、E、D、C系统中,除了F以外H的影响较为明显,将走丝路径改为I、G、E、D、C、B、A,在机床相应部位开孔并采取一定的防溅措施后,钥丝抖动情况明显改善。同时降低了储丝筒和导轮的磨损,加工时断丝故障明显降低,工件表面质量有所提高。在日常维护中如发现抖丝或异响应尽早检查储丝筒各导轮系,及时更换磨损件。一般情况导轮每满负荷运行3个月,要全部更换;丝筒轴承每1.5~2年全部更换;储丝筒要精密磨圆,同时做静平衡测试。在实际操作中,如果恒张力紧丝系统不可靠,在加工中可不用,而是每切割一段后停止加工,进行紧丝,这是因为铝丝会在加工运行中拉伸变长变细,放电也会使铂丝损耗。为避免张力不够产生电极丝抖动,一般每加工4h左右紧一次丝。加工纯铜材料例外,由于铜冷却快会反溅到钼丝上,使铝丝变粗、张力变大,从而加重运丝系统负载,使轴承等传动零件精度迅速变差,建议每加工2h左右松丝10mm左右。
      3.换向的可靠性包括,储丝筒运行到定位行程能急停并高速反向启动,在这期间脉冲电源要能可靠停止加工,在电极丝达到一定速度时恢复加工。在老式机床中一般使用撞块、行程开关、继电器组等来完成,由于加工时经常要发生机械碰撞,撞块和行程开关常会损坏,不可靠的换向会拉断丝和烧断丝。为解决这些问题,建议使用无机械接触的磁性开关,一般磁性开关可直接控制24V的继电器,所以机床不会有太大的改动。换向时断开高频应该有多个采样控制点,如电机启动运行的电流,丝筒电机继电器接触器上的触点等,以保证换向断脉冲及加工条件不具备不送脉冲的可靠性。
      三、机床电气、操作及工作液对断丝的影响
      1.机床电气故障
      脉冲电源及机床其它电气故障会造成频繁烧断电极丝的故障,主要原因有:①间隙电流过大;②脉冲宽度或脉冲间隔发生变化;③波形畸变;④机床电气如继电器电源和步进电机驱动电源等,因故障与工件或电极丝发生连接;⑤导电块和脉冲进线,地线与机床及电极丝不可靠连接,发生二次放电造成断丝故障;⑥机械进给机构传动比失常,与数控系统不同步或失控等。
      2.操作不当造成的断丝故障
      高速走丝电火花线切割机床由于是开环控制,诸如上丝、紧丝、选择加工规准,变频跟踪等,都需要操作人员手工完成,而这些操作的不当,会造成非正常断丝。
      3.工作液对断丝的影响
      工作液是脉冲放电介质,工作液选择不当,不及时更换,会使加工效率及稳定性变差,断丝故障率升高。实践中如果切割跟踪不稳定,可适当提高工作液浓度,或直接添加洗涤剂或皂片。要注意对不同材料的切割,工作液成分适应性不同,应注意对比选择。连续使用8天左右,或者工作液变黑结块,要及时更换。供液系统,要能保证上下喷嘴喷液均衡,供液流量能保证排屑顺畅及放电加工的要求。
      四、工件材料对断丝的影响
      加工的工件材料由于存在加工应力、淬火应力、内部夹渣、工件未消磁等原因。在切割过程中如果加工路径和工艺规准选择不当,会造成断丝。如切割U形零件,如果是未淬火而存在加工应力会形成张口变形,存在淬火应力的会形成缩口变形。如果加工路径没有选择好,工件变形会夹断钼丝。
解决方法是对于未淬火存在加工应力的工件,应在坯料上钻出凸模外形起点的穿丝孔,选择夹压工件的位置在最后一条程序处。对于存在淬火应力的工件,经3次以上回火,使工件达到最小应力和稳定金相组织目的,同时也要选择正确的加工路径。采取以上控制方法如果效果不理想,可选择重复切割工艺,用多次切割释放完残余应力后,最后完成成型切割。
      有些工件因内部夹渣,其夹渣物质一般是导电率较低的氧化物,在放电切割的过程中由于没有与金属组织同时熔化,而凸显出来拉断电极丝。如曾加工一批H13模具钢时遇到过夹渣情况,处理方法是在功率管数量不变的情况下,增大一挡脉宽和脉间,将进给速度降至原速度1/3后,切割2~3mm将规准复原,利用电火花的放电温度将夹渣物气化,效果不错。工模具加工中,线切割工艺一般安排在最后,前面工序中如磨削加工,会在工件中产生剩磁,线切割加工时,切缝中的金属或氧化物不易排除,造成放电稳定性变差,引起断丝,可在线切割加工前退磁。
      五、结论
      对高速走丝线切割机床的断丝故障,找出相应对策,可以有效控制断丝率,使每次绕丝后能保证稳定加工8000~l0000mm2不断丝,提高了机床的使用效率和加工精度。当然造成断丝故障的原因还有许多,需要机床生产和使用单位共同努力,不断提高机床的技术水平,完善综合加工工艺。

yxl278219 发表于 2011-1-30 14:06:08

学习了!!!!!!谢楼主无私奉献!!!!!!

苏州阿保 发表于 2011-4-21 18:10:05

哈哈,狂人兄,我越来越佩服你了!什么时候来苏州?一切费用我全包!

金属狂人 发表于 2011-6-6 03:46:58

不敢当

JTmuxiu 发表于 2012-11-18 22:01:46

学习了!我们这刚好有个快走丝经常断丝, 现在了解的更全面了!
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