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| 中走絲線切割機床概述 |
| 日期：2024-11-18人氣： |
1.什么是中走絲線切割
中走絲電火花線切割機（Medium-speed Wire cut ElectricalDischarge Machining簡寫MS-WEDM），屬往復(fù)高速走絲電火花線切割機床范疇，是在高速往復(fù)走絲電火花線切割機上實現(xiàn)多次切割功能，被俗稱為“中走絲線切割”。中走絲技術(shù)在這里指出，所謂“中走絲”并非指走絲速度介于高速與低速之間，而是復(fù)合走絲線切割機床，即走絲原理是在粗加工時采用高速（8-12m/s）走絲，精加工時采用低速（1-3m/s）走絲，這樣工作相對平穩(wěn)、抖動小，并通過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差，使加工質(zhì)量也相對提高，加工質(zhì)量可介于高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說，用戶所說的“中走絲”，實際上是往復(fù)走絲電火花線切割機借鑒了一些低速走絲機的加工工藝技術(shù)，并實現(xiàn)了無條紋切割和多次切割。中走絲技術(shù)在實踐中得出，在多次切割中第一次切割任務(wù)主要是高速穩(wěn)定切割，可選用高峰值電流，較長脈寬的規(guī)準(zhǔn)進行大電流切割，以獲得較高的切割速度。第二次切割的任務(wù)是精修，保證加工尺寸精度?？蛇x用中等規(guī)準(zhǔn)，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之間。 為了達(dá)到精修的目的，通常采用低速走絲方式，走絲速度為1～3m/s，并對跟蹤進給速度限止在一定范圍內(nèi)，以消除往返切割條紋，并獲得所需的加工尺寸精度。第三次、第四次或更多次切割（目前中走絲控制軟件最多可以實現(xiàn)七次切割）的任務(wù)是拋磨修光 ，可用最小脈寬（目前最小可以分頻到1μs）進行修光，而峰值電流隨加工表面質(zhì)量要求而異，實際上精修過程是一種電火花磨削，加工量甚微，不會改變工件的尺寸大小。走絲方式則像第二次切割那樣采用低速走絲限速進給即可。中走絲技術(shù)在加工過程中，多次切割還需注意變形處理，因為工件在線切割加工時，隨著原有內(nèi)應(yīng)力的作用及火花放電所產(chǎn)生的加工熱應(yīng)力的影響，將產(chǎn)生不定向、無規(guī)則的變形，使后面的切割吃刀量厚薄不均，影響了加工質(zhì)量和加工精度。因此需根據(jù)不同材料預(yù)留不同加工余量，以使工件充分釋放內(nèi)應(yīng)力及完全扭轉(zhuǎn)變形，在后面多次切割中能夠有足夠余量進行精割加工，這樣可使工件最后尺寸得到保證?！?br />
中走絲也是電火花線切割機床的一種，工作原理是利用連續(xù)移動的鉬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。其走絲速度及工件質(zhì)量介于快走絲和慢走絲之間所以叫做中走絲，準(zhǔn)確的說：中走絲是快走絲的升級產(chǎn)品，所以也可以叫：能多次切割的快走絲，所以它的加工速度接近于快走絲，而加工的質(zhì)量也趨于慢走絲。走絲速度在1～12m/s之間，可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。具備多次切割功能（和慢走絲線切割工作原理相同）,在加工的時候，控制系統(tǒng)將根據(jù)編制程序自動調(diào)節(jié)加工參數(shù)（高頻的脈寬、脈間、功率管數(shù)量及走絲速度），并且，在加工同時也可人為更改加工參數(shù)，進行適當(dāng)調(diào)節(jié)。中走絲在保留快速走絲線切割機床結(jié)構(gòu)簡單、造價低、工藝效果好、使用過程消耗少等特點的基礎(chǔ)上,引用國際上精密模具加工設(shè)備的先進理念及慢走絲多次切割技術(shù)(即第一次切割用較大的電規(guī)準(zhǔn)進行高速粗切割,然后用精規(guī)準(zhǔn)和精微規(guī)準(zhǔn)進行第二次、第三次甚至第四、五次切割，將加工表面逐級修光,以獲得較理想的加工表面質(zhì)量和加工精度),該機比快走絲更人性化,便捷化,適用范圍更廣，不僅電極絲移動速度介于“高速”與“低速”之間，而且加工質(zhì)量高于"高速走絲機",并逼近低速走絲機。所以中走絲給模具行業(yè)帶了了一個革命，大大改善了原來快走絲加工質(zhì)量差的弱點，同時很大程度上降低了模具制造的成本！中走絲--快走絲的價格，慢走絲的品質(zhì)！
2.中走絲線切割機床組成
1．機床主體：床身、絲架、走絲機構(gòu)、X—Y數(shù)控工作臺
2．工作液系統(tǒng)
3．高頻電源：產(chǎn)生高頻矩形脈沖，脈沖信號的幅值、脈沖寬度可以根據(jù)不同工作狀況調(diào)節(jié)。
4． 數(shù)控和伺服系統(tǒng)
3.中走絲線切割機床加工的應(yīng)用
1．廣泛應(yīng)用于加工各種沖模。 2．可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件 3．加工樣板和成型刀具。 4．加工粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模 5．加工硬質(zhì)材料、切割薄片，切割貴重金屬材料。 6．加工凸輪，特殊的齒輪。 7．適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費用，縮短生產(chǎn)周期。
1. 中走絲線切割機床工藝要求
自本世紀(jì)初國內(nèi)有數(shù)家電加工機床生產(chǎn)企業(yè)通過對高速電火花線切割機床的改造，實現(xiàn)了在高速電火花線切割機床上的多次切割加工，該類機床被稱為“中走絲”（所謂“中走絲機”并不僅指走絲速度介于高速與低速之間，而且加工質(zhì)量也介于高速走絲機與低速走絲機之間）。因而可以說，用戶所說的“中走絲機”，實際上是指那些能實現(xiàn)無條紋切割和多次切割的往復(fù)走絲電火花線切割機。多次切割技術(shù)可以明顯提高高速走絲機的加工質(zhì)量，解決一次切割時的材料變形影響，提高加工精度，獲得較低的表面粗糙度，消除往返切割條紋，并保證一定的切割速度。較大地提高了高速電火花線切割的工藝水平，且由于該類機床具有較高的性價比而逐步被廣大的中小企業(yè)用戶所接受，對于“中走絲”而言，使用過程中的運行成本并未增加，但切割的工藝指標(biāo)尤其是切割表面粗糙度值卻有較大幅度降低。多次切割技術(shù)可以明顯提高高速走絲機的加工質(zhì)量，解決一次切割時的材料變形影響，提高加工精度，獲得較低的表面粗糙度，消除往返切割條紋，并保證一定的切割速度。
目前，高速走絲機的多次切割技術(shù)有了長足的發(fā)展，加工質(zhì)量的明顯提高引起了眾多制造商和用戶的注意。中走絲電火花線切割多次切割后工件表面光潔度雖然提高了，但該類機床的切割精度比低速電火花線切割機床仍存在較大差距，且精度的保持性也需進一步提高。究其原因在于：大多數(shù)“中走絲”機床都是對現(xiàn)有的高速電火花線切割機床運絲系統(tǒng)進行了改進，但其基本結(jié)構(gòu)仍沒有質(zhì)的變化；由于電極絲的反復(fù)使用，在中走絲切割過程中必然存在電極絲的損耗，從而影響放電間隙并最終降低了切割精度；中走絲多次切割加工對于大部分端子模、沖壓模的凹模，加工效果明顯，無論精度、粗糙度均有明顯提升，操作也比較簡單。對于凸模加工，工藝性較強，操作經(jīng)驗很重要，有些體積大、材料厚的凸模加工還有待積累加工經(jīng)驗。此外有關(guān)理論修正量與實際修正量的差異與規(guī)律及高速電火花線切割的放電機理等問題還有待于進一步改進。嚴(yán)格按照以下條件生產(chǎn)：
① 機床本體方面：按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制機床的制造精度，特別是提高機床的定位精度和重復(fù)定位精度。同時也選用臺灣或日本進口線性滑軌、精密絲桿，進行螺距補償或者閉環(huán)控制等。使前后二次切割軌跡完全一致；
② 運絲系統(tǒng)方面：采用高耐磨性電極絲保持器，保持電極絲的相對穩(wěn)定，控制電極絲的空間形位變化，減小加工過程中電極絲的張力變化。
③ 脈沖電源方面：提高一次加工的切割速度，穩(wěn)定在120mm2/min以上.，減小電極絲損耗，保證加工件的精度，同時提供性能良好的精加工脈沖電源。
④ 變頻伺服方面：提供了適合粗、精加工的伺服模式，滿足不同加工對象的加工要求，與電規(guī)準(zhǔn)合成將伺服參數(shù)寫入加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
⑤ 冷卻系統(tǒng)方面：改變常用的粗放冷卻方式，采取多級過濾并對介電常數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)加以控制，確保精加工的順利進行。
⑥ 控制軟件方面：提供開放的加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)材料的質(zhì)地、厚度、粗糙度等條件，合理設(shè)置粗切割、精修和精微修光的脈沖參數(shù)、加工軌跡補償量、電極絲移動方式及其移動速度等，并開發(fā)了相應(yīng)的多次切割智能數(shù)據(jù)庫。
雖然加工質(zhì)量有了明顯提高，但當(dāng)前的切割速度仍舊偏低，不能滿足用戶的需要，有待于我們繼續(xù)努力。
2. 中走絲線切割加工技術(shù)
第一次切割任務(wù)是高速穩(wěn)定切割
⑴脈沖參數(shù)：選用高峰值電流，較長脈寬的規(guī)準(zhǔn)進行大電流切割，以獲得較高的切割速度。
⑵電極絲中心軌跡的補償量小：
f = 1/2φd +δ+ △ + S式中，f為補償量(mm);δ為第一次切割時的放電間隙(mm);φd為電極絲直徑(mm);△為留給第二次切割的加工余量(mm); S為精修余量(mm)。 在高峰值電流粗規(guī)準(zhǔn)切割時，單邊放電間隙大約為0.02mm；精修余量甚微，一般只有0.003mm。而加工余量△則取決于第一次切割后的加工表面粗糙度及機床精度，大約在0.03～0.04mm范圍內(nèi)。這樣，第一次切割的補償量應(yīng)在0.05～0.06mm之間，選大了會影響第二次切割的速度，選小了又難于消除第一次切割的痕跡。
⑶走絲方式：采用高速走絲，走絲速度為8～12m/s，達(dá)到最大加工效率。
第二次切割的任務(wù)是精修，保證加工尺寸精度
⑴脈沖參數(shù)：選用中等規(guī)準(zhǔn)，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之間。
⑵補償量f：由于第二次切割是精修，此時放電間隙較小，δ不到0.01mm，而第三次切割所需的加工質(zhì)量甚微，只有幾微米，二者加起來約為0.01mm。所以，第二次切割的補償量f約為1/2d+0.01mm即可。
⑶走絲方式：為了達(dá)到精修的目的，通常采用低速走絲方式，走絲速度為1～3m/s，并對跟蹤進給速度限止在一定范圍內(nèi)，以消除往返切割條紋，并獲得所需的加工尺寸精度。
第三次切割的任務(wù)是拋磨修光 。
⑴脈沖參數(shù)：用最小脈寬進行修光，而峰值電流隨加工表面質(zhì)量要求而異。
⑵補償量f：理論上是電極絲的半徑加上0.003mm的放電間隙，實際上精修過程是一種電火花磨削，加工量甚微，不會改變工件的尺寸大小。所以，僅用電極的半徑作補償量也能獲得理想效果。
⑶ 走絲方式：像第二次切割那樣采用低速走絲限速進給即可。
⑷凸模加工工藝
凸模在模具中起著很重要的作用，它的設(shè)計形狀、尺寸精度及材料硬度都直接影響模具的沖裁質(zhì)量、使用壽命及沖壓件的精度。在實際生產(chǎn)加工中，由于工件毛坯內(nèi)部的殘留應(yīng)力變形及放電產(chǎn)生的熱應(yīng)力變形，故應(yīng)首先加工好穿絲孔進行封閉式切割，盡可能避免開放式切割而發(fā)生變形。如果受限于工件毛坯尺寸而不能進行封閉形式切割，對于方形毛坯件，在編程時應(yīng)注意選擇好切割路線(或切割方向)。切割路線應(yīng)有利于保證工件在加工過程中始終與夾具(裝夾支撐架)保持在同一坐標(biāo)系，避開應(yīng)力變形的影響。夾具固定在左端，從葫蘆形凸模左側(cè)，按逆時針方向進行切割，整個毛坯依據(jù)切割路線而被分為左右兩部分。由于連接毛坯左右兩側(cè)的材料越割越小，毛坯右側(cè)與夾具逐漸脫離，無法抵抗內(nèi)部殘留應(yīng)力而發(fā)生變形，工件也隨之變形。若按順時針方向切割，工件留在毛坯的左側(cè)，靠近夾持部位，大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標(biāo)系中，剛性較好，避免了應(yīng)力變形。一般情況下，合理的切割路線應(yīng)將工件與夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，即將暫停點（支撐部分）留在靠近毛坯夾持端的部位。
中走絲線切割機床適合加工各種復(fù)雜形狀的沖模及單件齒輪、花鍵、尖角窄縫類零件 ，具有速度快、周期短等優(yōu)點，應(yīng)用非常普及。高速走絲的線切割機床的電極絲主要是采用鉬絲，電極絲運動速度快通常為8~12米/秒，而且是雙向往返循環(huán)運行，在加工過程 中很容易發(fā)生斷絲。如果在切割工件過程中多次斷絲，不僅會造成一定的經(jīng)濟損失，而且會帶來重新繞絲的麻煩；不僅耽誤時間，而且會在工件上產(chǎn)生斷絲痕跡，影響加工質(zhì)量，嚴(yán)重的會造成工件報廢。
本文詳細(xì)的總結(jié)了中走絲線切割機床在工作中經(jīng)常出現(xiàn)的斷絲原因及解決辦法：
中走絲線切割機床的斷絲原因分析
1,鉬絲鉬絲的松緊程度
如果鉬絲安裝太松，則鉬絲抖動厲害 ，不僅會造成斷絲，而且由于鉬絲的抖動直接影響工件表面粗糙度。但鉬絲也不能安裝得太緊，太緊內(nèi)應(yīng)力增大，也會造成斷絲，因此鉬絲在切割過程中，其松緊程度要適當(dāng) ，新安裝的鉬絲，要先緊絲再加工，緊絲時用力不要太大。鉬絲在加工一段時間后，由 于自身的拉伸而變松。當(dāng)伸長量較大時，會加劇鉬絲振動或出現(xiàn)鉬絲在貯絲筒上重疊。使走絲不穩(wěn)而引起斷絲。應(yīng)經(jīng)常檢查鉬絲的松緊程度，如果存在松弛現(xiàn)象，要及時拉緊 。
鉬絲安裝。鉬絲要按規(guī)定的走向繞在貯絲筒上，同時固定兩端。繞絲時，一般貯絲 筒兩端各留10mm，中間繞滿不重疊，寬度不少于貯絲筒長度的一半，以免電機換向頻繁 而使機件加速損壞，也防止鉬絲頻繁參與切割而斷絲。
機床上鉬絲引出處有擋絲棒，擋絲棒是由兩根紅寶石制成的導(dǎo)向立柱，擋絲棒不像 導(dǎo)輪那樣作滾動運動，他們直接與鉬絲接觸，作滑動摩擦。因此磨損很快，使用不久柱體與鉬絲接觸的地方就會形成深溝，必須及時檢查并進行翻轉(zhuǎn)和更換，否則會出現(xiàn)疊絲 斷絲。
2,運絲機構(gòu)
中走絲線切割機的運絲機構(gòu)主要是由貯絲筒、線架和導(dǎo)輪組成。當(dāng)運絲機構(gòu)的精度下降時 （主要是傳動軸承），會引起貯絲筒的徑向跳動和軸向竄動。貯絲筒的徑向跳動會使電極絲的張力減小，造成絲松，嚴(yán)重時會使鉬絲從導(dǎo)輪槽中脫出拉斷。貯絲筒的軸向竄動 會使排絲不勻，產(chǎn)生疊絲現(xiàn)象。貯絲筒的軸和軸承等零件常因磨損而產(chǎn)生間隙，也容易 引起絲抖動而斷絲，因此必須及時更換磨損的軸和軸承等零件。貯絲筒換向時，如沒有切斷高頻電源，會導(dǎo)致鉬絲在短時間內(nèi)溫度過高而燒斷鉬絲，因此必須檢查貯絲筒后端 的行程開關(guān)是否失靈。要保持貯絲筒、導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動靈活，否則在往返運動時會引起運絲系 統(tǒng)振動而斷絲。繞絲后空載走絲檢驗鉬絲是否抖動，若發(fā)生抖動要分析原因。貯絲筒后端的限位擋塊必須調(diào)整好，避免貯絲筒沖出限位行程而斷絲。擋絲裝置中擋塊與快速運 動的鉬絲接觸、摩擦，易產(chǎn)生溝槽并造成夾絲拉斷，因此也需及時更換。導(dǎo)輪軸承的磨 損將直接影響導(dǎo)絲精度，此外，當(dāng)導(dǎo)輪的v型槽、寶石限位塊、導(dǎo)電塊磨損后產(chǎn)生的溝槽 ，也會使電極絲的摩擦力過大，易將鉬絲拉斷。這種現(xiàn)象一般發(fā)生在機床使用時間較長 、加工工件較厚、運絲機構(gòu)不易清理的情況下。因此在機床使用中應(yīng)定期檢查運絲機構(gòu)的精度，及時更換易磨損件。
3,工件
工件材料：對不經(jīng)鍛打、不淬火材料，在線切割加工前最好采用低溫回火消除內(nèi)應(yīng) 力，因為如果工件的內(nèi)應(yīng)力沒有得到消除，在切割時，有的工件會開裂，把鉬絲碰斷；有的會使間隙變形，把鉬絲夾斷或彈斷。如淬火后t8鋼在線切割加工中及易引起斷絲盡 量少用。切割厚鋁材料時，由于排屑困難，導(dǎo)電塊磨損較大，注意及時更換。
工件裝夾：雖然線切割加工過程中工件受力極小，但仍需牢固夾緊工件，防止加工 過程中因工件位置變動造成斷絲。同時要避免由于工件的自重和工件材料的彈性變形造成的斷絲。在加工厚重工件時，可在加工快要結(jié)束時，用磁鐵吸住將要下落的工件，或 者人工保護下落的工件，使其平行緩慢下落從而防止斷絲。 4電參數(shù)電參數(shù)選擇不當(dāng)也 是引起斷絲的一個重要原因，所以要根據(jù)工件厚度選擇合理的電參數(shù)，將脈沖間隔拉開 一些，有利于熔化金屬微粒的排出，同時峰值電流和空載電壓不宜過高，否則使單個脈沖能量變大，切割速度加快，容易產(chǎn)生集中放電和拉弧，引起斷絲。一般空載電壓為 100v左右。在電火花加工中，電弧放電是造成負(fù)極腐蝕損壞的主要因素，再加上間隙不合適，容易使某一脈沖形成電弧放電，只要電弧放電集中于某一段，就會引起斷絲。
根據(jù)工件厚度選擇合適的放電間隙：放電間隙不能太小，否則容易產(chǎn)生短路，也不 利于冷卻和電蝕物的排出；放電間隙過大，將影響表面粗糙度及加工速度。當(dāng)切割厚度較大的工件時，應(yīng)盡量選用大脈寬電流，同時放電間隙也要大一點，長而增強排屑效果 ，提高切割的穩(wěn)定性。 |
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