線(xiàn)切割加工工件表面質(zhì)量的改進(jìn)方法

電火花線(xiàn)切割機(jī)按切割速度可分為高速走絲和低速走絲兩種，低速走絲線(xiàn)切割機(jī)所加工的工件表面粗糙度和加工精度比高速走絲線(xiàn)切割機(jī)稍好，但低速走絲線(xiàn)切割機(jī)床的機(jī)床成本和使用成本都比較高，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有普及，而我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的高速走絲線(xiàn)切割機(jī)床它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床成本和使用成本低，易加工大厚度工件，經(jīng)近40年發(fā)展，已成為我國(guó)產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的機(jī)床種類(lèi)之一，在模具制造、新產(chǎn)品試制和零件加工中得到了廣泛應(yīng)用。
　　由于高速絲線(xiàn)切割機(jī)是采取線(xiàn)電極高速往復(fù)供絲的方式，線(xiàn)電極的損耗均勻地分布在近300米電極絲上，雖然電極絲的損耗極小，但電火花線(xiàn)切割機(jī)工作時(shí)影響其加工工件表面質(zhì)量的因素很多，更需要對(duì)其有關(guān)加工工藝參數(shù)進(jìn)行合理選配，才能保證所加工工件表面質(zhì)量。
　　對(duì)線(xiàn)切割加工質(zhì)量有直接影響的因素主要涉及人員、設(shè)備、材料等方面。為了改善加工工件表面質(zhì)量，可以從影響最大的人為因素、機(jī)床因素和材料因素等三方面來(lái)考慮對(duì)加工質(zhì)量的控制方式和改進(jìn)方法。筆者在教學(xué)、科研和生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)影響線(xiàn)切割加工工件表面質(zhì)量的相關(guān)因素方面做了一些探索和研究，積累了少許行之有效的工作經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)介紹如下。
　　一 影響線(xiàn)切割加工工件表面質(zhì)量的人為因素的控制與改善
　　人為因素的控制與改善主要包括加工工藝的確定和加工方法的選擇，這可以通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)：
　　（1）合理安排切割路線(xiàn)。該措施的指導(dǎo)思想是盡量避免破壞工件材料原有的內(nèi)部應(yīng)力平衡，防止工件材料在切割過(guò)程中因在夾具等的作用下，由于切割路線(xiàn)安排不合理而產(chǎn)生顯著變形，致使切割表面質(zhì)量下降。例如：工件與其夾持部分的分離應(yīng)安排在最后，使加工中剛性較好。如下圖，其中a為錯(cuò)誤的切割路線(xiàn)，b為正確的切割路線(xiàn)。
　�。�2）正確選擇切割參數(shù)。對(duì)于不同的粗、精加工，其絲速和絲的張力應(yīng)以參數(shù)表為基礎(chǔ)作適當(dāng)調(diào)整，為了保證加工工件具有更高的精度和表面質(zhì)量，可以適當(dāng)調(diào)高線(xiàn)切割機(jī)的絲張力，雖然制造線(xiàn)切割機(jī)床的廠家提供了適應(yīng)不同切割條件的相關(guān)參數(shù)，但由于工件的材料、所需要的加工精度以及其他因素的影響，使得人們不能完全照搬書(shū)本上介紹的切割條件，而應(yīng)以這些條件為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際需要作相應(yīng)的調(diào)整。例如若要加工厚度為27mm的工件，則在加工條件表中找不到相當(dāng)?shù)那闆r，這種條件下，必須根據(jù)厚度在20mm～30mm間的切割條件做出調(diào)整，主要辦法是：加工工件的厚度接近哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)厚度就選擇其為應(yīng)設(shè)定的加工厚度。?
　�。�3）采用近距離加工。為了使工件達(dá)到高精度和高表面質(zhì)量，根據(jù)工件厚度及時(shí)調(diào)整絲架高度，使上噴嘴與工件的距離盡量＊近，這樣就可以避免因上噴嘴離工件較遠(yuǎn)而使線(xiàn)電極振幅過(guò)大影響加工工件的表面質(zhì)量。
　�。�4）注意加工工件的固定。當(dāng)加工工件即將切割完畢時(shí)，其與母體材料的連接強(qiáng)度勢(shì)必下降，此時(shí)要防止因加工液的沖擊使得加工工件發(fā)生偏斜，因?yàn)橐坏┌l(fā)生偏斜，就會(huì)改變切割間隙，輕者影響工件表面質(zhì)量，重者使工件切壞報(bào)廢，所以要想辦法固定好被加工工件。
　　二 影響線(xiàn)切割加工工件表面質(zhì)量的機(jī)床因素的控制與改善
　　高速走絲電火花線(xiàn)切割機(jī)屬于高精度機(jī)床，機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)非常重要，因?yàn)榧庸すぜ�的高精度和高質(zhì)量是直接建立在機(jī)床的高精度基礎(chǔ)上的，因此在每次加工之前必須檢查機(jī)床的工作狀態(tài)，才能為獲得高質(zhì)量的加工工件提供條件。需注意的環(huán)節(jié)和應(yīng)采取的措施如下：
　　（1）在加工前，必須檢查電極絲，電極絲的張力對(duì)加工工件的表面質(zhì)量也有很大的影響，加工表面質(zhì)量要求高的工件，應(yīng)在不斷絲的前提下盡可能提高電極絲的張力。
　　（2）高速走絲線(xiàn)切割機(jī)一般采用乳化油與水配制而成的工作液�；鸹ǚ烹姳仨氃诰哂幸欢ń^緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，工作液的絕緣性能可使擊穿后的放電通道壓縮，從而局限在較小的通道半徑內(nèi)火花放電，形成瞬時(shí)和局部高溫來(lái)熔化并氣化金屬，放電結(jié)束后又迅速恢復(fù)放電間隙成為絕緣狀態(tài)。絕緣性能太低，則工作液成了導(dǎo)電體，而不能形成火花放電；絕緣性能太高，則放電間隙小，排屑難，切割速度降低。加工前要根據(jù)不同的工藝條件選擇不同型號(hào)的乳化液。再者必須檢查與冷卻液有關(guān)的條件，檢查加工液的液量及贓污程度，保證加工液的絕緣性能、洗滌性能、冷卻性能達(dá)到要求。
　�。�3）必須檢查導(dǎo)電塊的磨損情況。高速走絲線(xiàn)切割機(jī)一般在加工了50～80小時(shí)后就須考慮改變導(dǎo)電塊的切割位置或者更換導(dǎo)電塊，有臟污時(shí)需用洗滌液清洗。必須注意的是：當(dāng)變更導(dǎo)電塊的位置或者更換導(dǎo)電塊時(shí)，必須重新校正電極絲的垂直度，以保證加工工件的精度和表面質(zhì)量。
　�。�4）檢查導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，若轉(zhuǎn)動(dòng)不好則應(yīng)更換，還必須仔細(xì)檢查上、下噴嘴的損傷和臟污程度，用清洗液清除臟物，有損傷時(shí)需及時(shí)更換。還應(yīng)經(jīng)常檢查貯絲筒內(nèi)絲的情況，絲損耗過(guò)大就會(huì)影響加工精度及表面質(zhì)量，需及時(shí)更換。此外，導(dǎo)電塊、導(dǎo)輪和上、下噴嘴的不良狀況也會(huì)引起線(xiàn)電極的振動(dòng)，這時(shí)即使加工表面能進(jìn)行良好的放電，但因線(xiàn)電極振動(dòng)，加工表面也很容易產(chǎn)生波峰或條紋，最終引起工件表面粗糙度變差。
　�。�5）保持穩(wěn)定的電源電壓。電源電壓不穩(wěn)定會(huì)造成電極與工件兩端不穩(wěn)定，從而引起擊穿放電過(guò)程不穩(wěn)定而影響工件的表面質(zhì)量。?
　　三 影響線(xiàn)切割加工工件表面質(zhì)量的材料因素的控制與改善
　　為了加工出尺寸精度高、表面質(zhì)量好的線(xiàn)切割產(chǎn)品，必須對(duì)所用工件材料進(jìn)行細(xì)致考慮：
　　（1）由于工件材料不同，熔點(diǎn)、氣化點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)等都不一樣，因而即使按同樣方式加工，所獲得的工件表面質(zhì)量也不相同，因此必須根據(jù)實(shí)際需要的表面質(zhì)量對(duì)工件材料作相應(yīng)的選擇。例如要達(dá)到高精度，就必須選擇硬質(zhì)合金類(lèi)材料，而不應(yīng)該選不銹鋼或未淬火的高碳鋼等，否則很難達(dá)到所需要求耐磨焊條。
　�。�2）由于工件材料內(nèi)部殘余應(yīng)力對(duì)加工的影響較大，在對(duì)熱處理后的材料進(jìn)行加工時(shí)，由于大面積去除金屬和切斷加工會(huì)使材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對(duì)平衡受到破壞，從而可能影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。為了避免這些情況，應(yīng)選擇鍛造性好、淬透性好、熱處理變形小的材料。?
　�。�3）加工過(guò)程中應(yīng)將各項(xiàng)參數(shù)調(diào)到最佳狀態(tài)，以減少斷絲現(xiàn)象。如果發(fā)生斷絲勢(shì)必會(huì)回到起始點(diǎn)，重新上絲再次進(jìn)行加工，使加工工件表面質(zhì)量和加工精度下降。在加工過(guò)程中還應(yīng)注意傾聽(tīng)機(jī)床發(fā)出的聲音，正常加工的聲音應(yīng)為很光滑的“哧-哧”聲。同時(shí)，正常加工時(shí)，機(jī)床的電流表、電壓表的指針應(yīng)是振幅很小，處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)給速度均勻而且平穩(wěn)。
　　影響電火花線(xiàn)切割加工工件表面質(zhì)量的因素很多，但只要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析和科學(xué)的分類(lèi)，就可以對(duì)這類(lèi)復(fù)雜而且零亂的因素進(jìn)行控制與調(diào)配，從而改善和提高工件表面質(zhì)量。