线切割加工表面质量的改善与提高论文
线切割加工表面质量的改善与提高论文【1】
摘要：根据切割速度的快慢，走丝有高速与低速两种，虽然低速走丝的速度慢，但是在加工精度以及对表面的处理上，低速走丝切割机的效果更好，因此，此种机床的花费也更大，也无法实现大面积推广，我国针对这种情况对切割机进行加工改造，制造出一种速度更快、成本更低、构造简单，擅长处理大厚度工件。
这种切割机在最近的40年，得到大量的生产，得到多数使用者的认可，主要应用在“新产品试制”“零件加工”以及“模具制造”等方面。
关键词：加工质量;改善;提高
高速丝线切割机的供丝方式是“电机高速往复”。
尽管电极丝并不需要多大损耗，并且能平均于300米长的电极丝上，不过需要考虑电火花线切割机所处理的工件最终形成怎样的形态需要多种因素配合，更要找到最好选配参数的方法，以获得期待的表面效果，得到质量上乘的工件。
能够对最终成型效果产生直接影响的因素有设备、操作者、原材料等，而人的操作能力、机床的性状以及材料是最容易掌控的因素，也是影响最大的因素，从这几方面考虑是十分必要的。
本文通过大量的经验和实践，对工件表层处理的方法给出一些意见，下面通过分析上述几项因素，帮助理解工件加工过程，改善处理结果。
1 从人为因素出发，考虑加工工件表面时所要注意的问题
(1)切割路线要精确科学。
这样说的原因是工件的内部材料有能够相互平衡的力，而如果路线选择不当或者不够精确，都会破坏这种平衡，由于夹具使用不当很可能造成工件变形，使得切割效果大为下降。
这个过程要注意，将夹持部分的分割步骤放在最后一步是很必要的，有助于保证刚性效果。
(2)切割参数的科学设定。
针对加工精度的差异，对速度和张力等有效参数进行适当的变化，通过合理地加大线切割机丝张力，尽管在线切割机出厂之前，已经配备了一定的书本说明，上面标有固定的参数，不过这样的参数并不一定适合实际情况，因为能给工件造成影响的因素有很多，完全根据说明书上的参数来设定并不科学，需要适当的考虑实际情况。
例如，如果一个工件的最终尺寸要为27mm，加工表中并没有这一尺寸的参数，只有20mm——30mm这种情况，这时，需要考虑所需尺寸更接近哪一种参数，根据实际需要，27mm与30mm更相似，因此就按照这种厚度来加工，这需要经验。
(3)加工距离尽量靠近，获得精确值。
为了让工件处于最高精度，并获得较高的切割质量，丝架的高度距离要与工件的厚度相适应，尽量调近。
因为上喷嘴的位置如果和工件之间的距离太远，容易导致电机振幅数值太大，导致表面质量下降。
(4)工件加工时需要注意固定。
工件的加工过程到最后阶段时，因为连接的部分越来越小，此时对加工液的冲击力的抵抗将下降，容易发生偏移，导致位置偏移，或者导致切割间隙难以把握，对质量产生威胁，甚至直接导致工件报废，前功尽弃，因此固定是十分必要的，要选择质量好的夹具，调整好位置。
2 影响线切割加工工件表面质量的机床因素的控制与改善
(1)进行加工之前需要保证电极丝的张力适宜，这对于工件加工有积极意义，尤其是对于质量要求高的，对张力的要求就更大，要尽量能将这种电极丝的张力放到最大。
(2)工作液的组成通常是水与乳化油综合而成的，用在高速走丝线切割机中，这种工作液有很好的绝缘能力，这样一来，放电通道在工作液的保护下击穿后的放电通道能够顺利压缩，使得火花放电在很小的空间中能够在短时间内作用于金属，放电完成以后，放电间隙马上恢复到原状，仍然具有绝缘效果。
绝缘性能不高，工作液本身就会导电，不会出现火花放电的现象。
而反之，绝缘能力太强无法获得合适的放电间隙，不容易排屑，切割速度也会下降。
加工以前，需要依据不一样的工艺条件，选择型号不一样的乳化液。
另外，冷却措施也要做好，随时注意加工液的使用量，对内部污垢及时清理，确保加工液的绝缘能力强劲，冷却以及洗涤效果可以符合要求。
(3)必须检查导电块的磨损情况。
高速走丝线切割机一般在加工了50-80小时后就须考虑改变导电块的切割位置或者更换导电块，有脏污时需用洗涤液清洗。
必须注意的是：当变更导电块的位置或者更换导电块时，必须重新校正电极丝的垂直度，以保证加工工件的精度和表面质量。
(4)检查导轮的转动情况，若转动不好则应更换，还必须仔细检查上、下喷嘴的损伤和脏污程度，用清洗液清除脏物，有损伤时需及时更换。
还应经常检查贮丝筒内丝的情况，丝损耗过大就会影响加工精度及表面质量，需及时更换。
此外，导电块、导轮和上、下喷嘴的不良状况也会引起线电极的振动，这时即使加工表面能进行良好的放电，但因线电极振动，加工表面也很容易产生波峰或条纹，最终引起工件表面粗糙度变差。
(5)保持稳定的'电源电压。
电源电压不稳定会造成电极与工件两端不稳定，从而引起击穿放电过程不稳定而影响工件的表面质量。
3 影响线切割加工工件表面质量的材料因素的控制与改善
为了加工出尺寸精度高、表面质量好的线切割产品，必须对所用工件材料进行细致考虑：
(1)由于工件材料不同，熔点、气化点、导热系数等都不一样，因而即使按同样方式加工，所获得的工件表面质量也不相同，因此必须根据实际需要的表面质量对工件材料作相应的选择。
例如要达到高精度，就必须选择硬质合金类材料，而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等，否则很难达到所需要求。
(2)由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大，在对热处理后的材料进行加工时，由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。
为了避免这些情况，应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。
(3)加工过程中应将各项参数调到最佳状态，以减少断丝现象。
如果发生断丝势必会回到起始点，重新上丝再次进行加工，使加工工件表面质量和加工精度下降。
在加工过程中还应注意倾听机床发出的声音，正常加工的声音应为很光滑的“哧-哧”声。
同时，正常加工时，机床的电流表、电压表的指针应是振幅很小，处于稳定状态，此时进给速度均匀而且平稳。
影响电火花线切割加工工件表面质量的因素很多，但只要对其进行系统的分析和科学的分类，就可以对这类复杂而且零乱的因素进行控制与调配，从而改善和提高工件表面质量
参考文献
[1] 鲍中美.线切割加工工艺中主要电参数对加工质量影响的分析及合理选择 [J].机床与液压，2007.
[2] 刘锋，林树立.线切割电参数对加工质量影响及试验研究[J].吉林工程技术师范学院学报 ，2011.
影响线切割加工表面质量的因素分析和对策【2】
摘 要：针对线切割加工中加工表面常出现的烧伤、纹路粗糙等质量问题作了详细分析并提出了相应措施，对进一步完善和提高线切割加工表面质量具有一定的意义。
关键词：线切割加工;表面质量;措施
1.上下切割面烧伤呈焦黄色
线切割加工中预置进给速度对切割速度、加工精度和表面质量影响很大。
预置进给速度应紧密跟踪工件蚀除速度。
二者加工间隙应恒定在最佳值上。
这样可增大有效放电状态，减少开路和短路，使切割速度达到给定加工条件下的最大值，从而保证加工的稳定性和零件表面质量。
1.1进给速度过高(过跟踪)此时间隙中空载电压波形消失，加工电压波形变弱，短路电压波形浓。
这时工件蚀除的线速度低于进给速度，间隙接近于短路，加工表面发焦呈褐色，工件的上下端面均有过烧现象。
1.2进给速度过低(欠跟踪)此时间隙中空载电压波形较浓，时而出现加工波形，短路波形出现较少。
这时工件蚀除的线速度大于进给速度，间隙近于开路，加工表面亦发焦呈淡褐色，工件的上下端面也有过烧现象。
1.3进给速度稍低(欠佳跟踪)此时间隙中空载、加工、短路三种波形均较明显，波形比较稳定。
这时工件蚀除的线速度略高于进给速度，加工表面较粗、较白，两端面有黑白交错相间的条纹。
1.4进给速度适宜(最佳跟踪)此时间隙中空载及短路波形弱，加工波形浓而稳定。
这时工件的蚀除速度与进给速度相当，加工表面细而亮，条纹均匀。
在这种情况下，能得到表面粗糙度、精度高的最佳加工效果。
表1给出了根据进给状态调整变频的方法。
表1根据进给状态调整变频的方法
实频状态 进给状态 加工面状况 切割速度 电极丝 变频调整
过跟踪 慢而稳 焦褐色 低 略焦、老化快 应减慢进给速度
欠跟踪 忽慢忽快不均匀 不光洁易出深痕 低 易烧丝、丝上有白斑伤痕 应加快进给速度
欠佳跟踪 慢而稳 略焦褐、有条纹 较快 焦色 应稍增加进给速度
2.加工表面纹路粗糙
2.1电极丝张力的影响。
线切割加工中，电极丝的张力大小同样影响到加工面的质量、加工速度和加工稳定性。
当加工厚度80mm以上时，由于刚开始切入时容易发生断丝，所以丝的缠绕力应“松些”，待电极丝工作一段时间后，操作人员再根据加工面的质量情况对丝张力作调整，以补充张力伸长和下降带来的张力改变。
当加工薄件或切割精度和粗糙度要求较高的零件时，丝的张力应适当取大，即丝的缠绕力紧些，因为此时工作液容易进入放电间隙，有利于排屑，加工稳定性好，加工表面粗糙度也好。
但当工件厚度在2～3mm左右时，由于电极丝容易抖动，易引发断丝，对工件精度和加工表面粗糙度均不利，所以为了避免由丝振动引起的断丝，此时丝张力不宜过紧。
2.2走丝速度偏高。
线切割加工中，当加工厚件时，随着走丝速度的提高，在一定范围内，加工速度也提高了。
走丝速度的提高，有利于电极丝将工件液带入较大厚度的工件放电间隙中、排除电蚀产物，提高放电加工的稳定性。
但走丝速度过高，将导致电极丝的正反走丝换向频繁，使有效工作时间减少，从而加大了机械振动，降低加工精度和切割速度。
再者，由于电极丝的丝径决定了切缝宽度和允许的峰值电流，而峰值电流的增大是随线切割速度的提高而增大。
所以，丝速不能过高，否则将导致加工速度的提高，进而造成峰值电流的增大，最终造成断丝故障发生。
为此高速切割厚件时，一般选取7～10mm/s的丝速来保证加工速度和表面加工质量。
3.工作液影响
3.1根据线切割加工机理，要求工作液具有良好的绝缘性能。
绝缘性能低时，放电间隙状态变差，不能正常放电，同时也减小了液体对工件的亲和附着力，减小了对窄缝的去油污能力和对电极的洗涤作用，导致整个端面出现发黑和生锈现象。
当绝缘性能较强时，则放电间隙变小，切割速度降低，使得切屑困难，若此时工作液喷淋不到位，循环流动差，也会导致加工面发黑和粗糙度差现象。
因此，在线切割初加工中，乳化油和水的比例为1：5，在使用中要求浓度不小于1：10。
3.2切削液方向。
削液方向流动不能随意，否则切削液不能顺利进入工件放电位置，作用就会减小，影响加工表面质量。
改善方法：切削液最好是按螺旋状形式包裹住电极丝，以提高工作液对电极丝振动的吸收作用，减少钼丝的振动，还有利于电极丝把切削液带入放电装置，改善表面粗糙度。
3.3切削液清洁度切削液使用时间过长，其中的金属微粒逐渐变大，工作液的作用下降，使表面质量下降，还会堵塞冷却系统，所以必须对工作液进行过滤，使用时间长，要更换冷却液。
改善方法：在冷却泵体抽水孔处放一块海绵，使切削液中杂质吸附在海绵上，必要时需要换新的切削液。
4.结束语
综上所述，影响线切割加工工件表面质量的因素很多，只要正确分析和有效控制各种因素并采取相应措施，就能在保证高生产率的前提下，改善和提高线切割加工工件的精度及表面质量。
参考文献：
[1]王生奎.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社，2008.
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