高速线切割加工的断丝问题及解决方法

金属狂人

高速加工技术中一个很重要的方面就是高速走丝线切割。由于它具有速度快、周期短等优点，因此在模具加工行业得到了普遍的应用。在加工过程中出现的断丝问题，不仅浪费了大量时间，还破坏了加工表面的完整性。如何有效地解决该问题，是模具加工企业关心的重点。 　　高速走丝线切割的电极丝运动速度快，它能够大幅度地提高加工生产效率，缩短劳动时间。但是高速走丝线切割也存在着一个很严重的问题——断丝。如果在切割工件过程中多次断丝，不仅会造成一定的经济损失，而且会带来重新烧丝的麻烦;不仅耽误时间，而且会在工件上产生断丝痕迹，影响加工质量，严重的会造成工件报废。 2 m8 u+ H n# }1 G6 s 　　那么怎样才能有效地解决高速走丝线切割机的断丝问题呢？首先分析一下造成高速走丝线切割断丝的原因。 ' n6 p) {0 V% k) h, V: m4 k　　一、钼丝 　　在钼丝的选择上，钼丝直径的粗细是影响断丝的一个主要原因。钼丝粗，一方面能提高钼丝的张力，减少钼丝的抖动，另一方面由于粗的钼丝加宽了切缝，工作液容易渗透进去，有利于排屑。因此为确保加工的稳定，应及时更换损耗到一定程序的钼丝，避免因钼丝变细变脆断丝而中断加工。 ' h# ?2 ?9 L6 P& d$ P% ~4 v# k　　在钼丝的安装上，安装的太松太紧都容易断丝：如果钼丝安装太松，则钼丝抖动厉害，不仅会造成断丝，而且由于钼丝的抖动直接影响工件表面粗糙度。但钼丝也不能安装得太紧，太紧内应力增大，也会造成断丝。 7 v2 I5 |6 F8 O$ g- \ 　　在钼丝的运动速度的选择上，走丝速度过高或者过低都容易引起断丝。走丝速度过高，电极丝抖动严重，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，并容易造成断丝。但走丝速度也不能过低，否则加工时由于损耗大，也易断丝，因此一般经验以小于10m/s为宜。 ! z6 ?' z* `; {, f' a! o　　在钼丝的储存上，钼丝有三怕：怕潮，怕折和怕晒。受潮会氧化，折而易断，晒而变脆，新购进的钼丝应放在密封的器具中妥善保存，随用随取。 - y; K" u5 @2 R9 _! n- | 　　二、送丝机构 8 y- K' H% Z! \+ F3 H$ _ - A/ O4 V+ n& K& e& X　　线切割机的运丝机构（也称导丝机构）主要是由贮丝筒、线架和导轮组成。由于贮丝筒、线架和导轮在加工过程中存在着缺陷，必然容易引起断丝。贮丝筒的径向跳动会使电极丝的张力减小，造成丝松，严重时会使钼丝从导轮槽中脱出拉断。贮丝筒的轴向窜动会使排丝不匀，产生叠丝现象。贮丝筒内外圆不同轴，会产生不平衡惯量，运转时容易产生叠丝而导致断丝。贮丝筒的轴和轴承等零件常因磨损而产生间隙，也易引起丝抖动而断丝，贮丝筒换向时如没有切断高频电源，会导致钼丝在短时间内因温度过高而产生烧丝；贮丝筒、导轮转动不灵活，在往返运转时会引起导丝系统振动而断丝；贮丝筒后端的限位挡块没调整好，贮丝筒冲出限位行程而引起断丝；换向后立刻停机，贮丝筒因惯性超程冲坏传动机及拉断钼丝。 　　另外，导轮V形槽变宽，导轮V形槽的底径不圆和导电轴与导电轮接触不好也会引起断丝。 , Y0 D0 X4 b/ h3 D 　　三、工件 / p3 ` V9 h& V! A* y 　　对于锻造性能、淬透性不好，热变形大的工件材料，如果不进行对锻打、淬火件回火处理而直接进行高速走丝线切割，则在加工过程中可能有的工件会开裂，把钼丝碰断；有的会使间隙变形，把钼丝夹断或弹断。另外，工件材质不纯,内应力较大,和工件装夹不好,都极有可能引起断丝。 j' {4 L( a( M6 t+ N" ~ 　　四、工作液 5 `; \2 p: [9 P y# t7 P1 x% \% d6 a1 E' a$ z　　工作液变黑，或者加工中工作夜太浓，太脏都很容易引起断丝（特别在割特厚工件时）。 . I. H6 Z T! x- G8 g5 M 　　五、电参数 　　电参数选则不当也是引起断丝的一个重要原因，所以要根据工件厚度选择合理的电参数，将脉冲间隔拉开一些，有利于熔化金属微粒的排出，同时峰值电流和空载电压不宜过高，否则使单个脉冲能量变大，切割速度加快，容易产生集中放电和拉弧，引起断丝。根据工件厚度选择合适的放电间隙，放电间隙不能太小，否则容易产生短路，也不利于冷却和电蚀物的排除。放电间隙过大，将影响表面粗糙度及加工速度。 2 w' Z- E( y* a6 h 　　六、脉冲电源 　　加工电流很大，火花放电异常，此时脉冲电源的输出已变为直流输出。若输出电流超过限值，在加工过程中火花放电突然变为蓝色的弧光放电。钼丝上出现烧伤点，它使放电集中在钼丝上，发热量大。 , X" j7 w9 L5 y' W9 X' T* Q . a7 z' N' y$ N; u; |5 Z　　七、工作台移动 　　工件的切割精度靠丝杠来保证，丝杠和螺母的间隙是靠弹簧来消除。如果丝杆润滑不良或弹簧力不足，会引起工作台爬行移动。在这种情况下切割，高频电流会出现频繁的短路，如不及时排除故障，势必造成断丝。 [- F( y# N# @( A R; m 0 a% r* H8 f+ S0 | C+ s0 {2 a) r　　八、人为因素 　　这部分新手问题较多，如丝未放入导轮，丝桶边上的丝没有压好，割大工件时最后没有吸住┉┉ 9 l1 X: }3 b: n* x. [1 Y* M. q" \ 　　对于经常出现的断丝问题，简单介绍一些行之有效的解决方法，如下： 　　在钼丝的选则上，对于高速走丝线切割加工，广泛采用0.06～0.25mm的钼丝,常用的在0.12～0.18mm之间。如需获得精细的形状和很小的圆角半径时，则选择0.04mm的电极丝，因它耐损耗、抗拉强度高、丝质不易变脆且较少断丝。另外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。（一般认为张力在12-15N较合适，走丝速度一般以小于10m/s为宜）。在使用新钼丝的时候，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。 % Y0 S/ l1 K9 _+ C7 @0 p. N/ [5 S % l1 z; |4 d, P* h# p O& `　　安装钼丝时，钼丝要按规定的走向绕在贮丝筒上，同时固定两端。绕丝时，一般贮丝筒两端各留10mm，中间绕满不重叠，宽度不少于贮丝筒长度的一半，以免电机换向频繁而使机件加速损坏，也防止钼丝频繁参与切割而断丝。绕上钼丝后，调整挡丝装置。上、下挡丝装置都起作用，使贮丝筒上两边钼丝间距为挡丝销直径的1.5倍（约8mm）。根据绕丝多少调整换向挡块的位置，一般两端各留2-3mm的钼丝不参加切割，以避免换向时发生断丝。 & F- V' ?8 Y( F9 \3 f　　然而，对于工件中含有不导电物质引起的断丝的处理方法是：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。 % h; O2 E; \% N' o　　另外，在选择工件材料的时候，应尽量选择锻造性能好、淬透性好、热处理变形小的材料，促使钢材中所含碳化物分布均匀，从而使加工稳定性增强。但对于那些锻造性能、淬透性不好、热变形大的工件材料，在进行高速走丝线切割之前，必须采用低温回火消除内应力，因为如果工件的内应力没有得到消除，在切割时，有的工件会裂开，把钼丝碰断。如果加工的是厚重工件，可在加工快要结束时，用磁铁吸住将要下落的工件，或者人工保护下落的工件，使其平行缓慢下落从而防止断丝。 6 \% S1 D _: Q; r5 B, o4 T: N 6 z3 t* P+ q9 y& Y　　在加工过程中根据加工工件的厚度选择合适的电参数也能很好的防止断丝。在切割厚度较大的工件时，应尽量选用大脉宽电流，同时放电间隙也要大一点（一般应大于0.02mm），从而增强排屑效果，提高切割的稳定性。 　　在高频脉冲电源的选择上也是很有讲究的，短路电流峰值不能过大，高频脉冲负波不能过大，脉冲电源输出功率管漏电流不能过大，这些电流都必须按照钼丝的直径严格选取。同时还必须选择合适的脉冲宽度及脉冲间隔。 : G4 B0 ^3 d0 K i' j 　　最后是在工作液的使用上应注意：对要求切割速度高或大厚度工件，其工作液的配比可适当淡一些，约5%-8%的浓度，这样加工较稳定，不易断丝。并且要保证工作液的干净。 　　以上是对断丝原因的分析和一些解决方法，只有在实际操作中注意观察，不断总结经验，才能最大限度的防止断丝现象的发生，缩短加工时间，提高企业竞争力。