线切割如何提高加工速度,表面粗糙度,加工精度

线切割如何提高加工速度,表面粗糙度,加工精度

电火花线切割的加工质量主要表现在 3个方面 :表面粗糙度、加工精度和工件的变形程度。而影响线切割加工质量的因素较多 ,如机床性能、加工材料性能、工艺参数、工艺路线、装夹方法、操作人员素质等 ,且各种因素相互影响 ,若各方面因素都能控制在较佳状态 ,那么加工的工件质量就会较好。2　表面粗糙度电火花线切割加工的表面粗糙度主要取决于切割速度、脉冲电源参数及加工工作液性能等。切割速度越快 ,切割表面越粗糙。因为切割加工面是重复放电形成的凹坑重叠而成的 ,而表面粗糙度决定于单个脉冲能量和放电分散程度。单个脉冲能量越大 ,放电凹坑就越大 ,表面也就越粗糙。进给速度对切割速度和表面粗糙度的影响较大。进给速度过快 ,超过工件的蚀除速度 ,会频繁地出现偏短路 ,即过进给 ,造成加工不稳定 ,使实际切割速度反而降低 ,加工表面发焦呈褐色 ,工件上下端面处有过烧现象。进给速度太慢 ,大大落后于工件可能的蚀除速度 ,极间偏开路 ,即欠进给 ,使脉冲利用率过低 ,切割速度大大降低 ,加工表面发焦呈淡褐色 ,工件上下端面处有过烧现象。无论是过进给还是欠进给 ,都可能引起进给速度忽快忽慢加工不稳定 ,且易断丝 ,加工表面出现不稳定条纹 ,或出现烧蚀现象 ,其切割表面粗糙度较差。当进给速度调得适宜时 ,加工稳定 ,切割速度高 ,加工表面细而亮 ,丝纹均匀 ,可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。实践证明 ,用矩形波脉冲电源进行线切割加工时 ,不管工件材料、厚度、大小 ,只要调节变频进给旋钮把加工电流 (即电流表上指示出的平均电流 )调节到大约等于短路电流 (即脉冲电源短路时表上指示的电流 )的 70 %～ 80 % ,基本上即为最佳工作状态 ,此时变频进给速度最合理。脉冲宽度和短路峰值电流过大 ,单个脉冲能量大 ,放电痕大 ,切割速度高 ,但电极丝损耗变大 ,表面粗糙度差。当短路峰值电流选定后 ,脉冲宽度要根据具体的加工要求来选定 ,精加工时 ,脉冲宽度可在2 0 μs内选择 ,粗加工和半精加工时 ,可在 2 0～ 60 μs内选择。脉冲间隔对表面粗糙度有明显的影响 ,即在其余脉冲参数不变的情况下 ,脉冲间隔越小 ,切割表面粗糙度值越小。因为电极丝很小 ,放电在很窄的切缝进行 ,脉冲间隔的减小使切割电流和平均电流密度增大 ,导致表面变粗。但脉冲间隔不能太小 ,放电产物来不及排除 ,放电间隙来不及充分消电离 ,使加工不稳定 ,易造成烧伤工件 ,影响表面粗糙度和精度。 一般脉冲间隔在 10～ 2 5 0 μs范围内基本能适应各种加工条件。开路电压峰值过高 ,使加工电流增大 ,加工间隙变大 ,影响表面粗糙度 ,一般开路电压峰值在 60～15 0V范围内 ,也有的用到 30 0V左右。工作液质量差。工作液的粘度、密度、导电性能、冷却性能和氧化稳定性能不合适 ,造成切割质量差。对于加工表面粗糙度和加工精度要求比较高的工件 ,工作液浓度可适当大些 ,一般在 10 %～ 2 0 % ,这可使加工表面洁白均匀 ;对于加工速度要求高或大厚度工件 ,浓度可适当小些 ( 5 %～ 8% ) ,这样加工比较稳定 ,且不易断丝 ;对材料为Cr12的工件 ,工作液要用蒸馏水配制 ,浓度稍小些 ,这样可减轻工件表面的黑白交叉条纹 ,提高加工表面质量。另外 ,切割加工时供液量一定要充足 ,尤其在加工厚件时 ,要使工作液包住电极丝 ,这样才能使工作液顺利进入加工区 ,以防断丝 ,达到稳定的加工效果。还有 ,导丝轮磨损、工件材质差也会影响切割表面粗糙度。目前提高切割表面粗糙度的主要方法是采用多次切割法。特别是在切割凹模时 ,预先留出加工余量 ,以高速进行粗切割 ,然后把电源脉冲宽度减小 ,进行精切割。多次切割法与只靠一次切割比较 ,在得到相同的表面粗糙度的情况下 ,不仅平均切割速度快 ,且由于逐步释放工件内部的残余应力 ,因而工件变形小 ,尺寸精度明显提高。3　加工精度电火花线切割的加工精度主要包括工件加工尺寸精度 ,工件定位尺寸精度和尖角、窄缝、拐角形状精度等。( 1 )加工尺寸精度加工尺寸精度主要分为形状精度和切缝精度。形状精度主要取决于机床精度和偏置量 (即电极丝半径与放电间隙之和 ) ,高速电火花线切割机床进给精度可达 0 .0 0 2mm ,加工精度可达± 5 μm。切缝精度由切缝误差的大小决定。开路电压和脉冲峰值电流越高 ,脉冲宽度越宽 ,放电间隙就越大 ,切缝误差就越大。提高进给速度 ,降低切割电压可使切缝变窄 ,有利于提高形状精度。另外 ,如果导丝轮出现径向跳动和轴向窜动 ,电极丝在运动中产生振动 ,就会影响切缝精度 ;若导丝轮V形槽的圆角半径大于电极丝半径 ,就不能保持电极丝运动的精确位置 ,会影响切缝精度。切缝垂直精度与电极丝的振动、工作液电阻率、进给速度和开路电压等有关。电极丝张力越大 ,放电引起的电极丝振动越小 ,切缝垂直精度越高。但电极丝张力不能过大 ,否则容易断丝。电极丝必须垂直于工件的装夹基面或工作台定位面 ,否则就不能准确地切割出符合精度要求的工件。降低工作液电阻率和控制脉冲电源电压使切缝宽度控制在一定范围内都可以提高切缝的垂直精度。( 2 )定位精度定位方法有以孔为基准和以工件的端面为基准2种方法。以孔为基准时 ,如果所加工的工艺孔 (即穿丝孔 )的精度差 ,那么工件在加工前的定位已不准 ,被加工部分的位置精度自然也就不符合精度要求 ,所以加工工艺孔时必须确保其位置精度和尺寸精度。这就要求工艺孔在具有较精密坐标工作台的机床上进行加工。为了保证孔径尺寸精度 ,工艺孔可采用钻铰、钻镗或钻车等较精密的机械加工方法。工艺孔的位置精度和尺寸精度 ,一般要等于或高于工件要求的精度。( 3)尖角、拐角、窄缝形状精度因为电极丝是个柔性体 ,加工时受放电压力、工作液压力等的作用 ,使加工区间的电极滞后于上下支点一小段距离 ,即电极丝工作段会发生挠曲 (见图1 (a) ) ;拐弯时就会抹去工件轮廓的清角 ,影响加工精度 (见图 1 (b) )。为了避免抹去清角 ,可增加一段超切程序 ,如图 1 (b)A -A′段。电极丝切割的最大滞后点到达程序节点A ,然后再附加A′点返回A点的返回程序A′ -A ,接着再执行原程序 ,这样便可减小拐角误差。图 1　加工时电极丝挠曲及其影响Fig 1　Electricpolewiredeflectionanditseffect为了避免尖角倒圆现象 ,可根据图 2进行尖角加工。L1 和L2 2条直线 (图中实线 )所夹α角为实际所需要尖角 ,切割时增加A、B、C3条加工路线(图中虚线 )。图 2　尖角加工Fig 2　Makingsharpangle为了减小窄缝误差 ,可采用抗拉强度好的合金丝 ,适当降低电极丝进给速度 ,采用较小的脉冲宽度 ,减小峰值电流。切割工件较薄时 ,可以将多片进行叠加或上下垫金属板把工件夹在中间 ,然后再进行切割。4　工件的变形程度对工件进行切割时 ,因材料应力不平衡产生变形 ,如张口或闭口变形 ,以致影响工件加工质量。切割后工件残余变形的大小决定于工件的刚度 ,尤其是切割细长工件时 ,残余变形就更明显。为了减小工件的残余变形 ,必须减小工件的残余应力。其方法主要有 :( 1 )合理选择工件材料。应选用淬透性好、热处理变形小的工件材料 ,如Cr1 2、CrWMn、CrMoV等合金材料 ,应避免使用高碳钢。( 2 )合理的热处理。淬火时在确保硬度的前提下 ,应尽可能使用较低的淬火温度和较缓慢的加热和冷却速度 ,以减小应力。对易变形、开裂的工件 ,有时切割后再进行 1 80～ 2 0 0℃ 4h的回火 ,以减小应力(3)减小切割体积。淬火前 ,对于面积较大的凹模应将中部镂空 ,给线切割留 2～ 3mm的余量 ,以减小应力。切割凸模时 ,应钻出凸模外形起点的穿丝孔。( 4)合理选择切割路线。切割进入点的选择要尽量避免留下接刀痕 ,当接刀痕不可避免时 ,应尽量把进刀点放在尺寸精度要求不同或容易钳修的位置。( 5 )缓和凹模尖角的应力集中。大框形凹模的尖角处易产生应力集中 ,因此应在尖角处增设大小适当的工艺圆角。( 6)采用二次切割法。粗切后留下单边余量0 1～ 0 .5mm ,第 2次精切时 ,将粗切的加工变形切除。( 7)人工失效处理。有时采用高温失效、冰冷处理、低温失效、热冲击失效、振动失效和静压失效等 人工失效的方法也可使变形减小。 5　结语通过对影响电火花线切割加工质量的各种因素的综合分析,提出了相应的提高加工质量的可行方法 ,对进一步提高线切割的加工质量和加工效率有较大的意义电火花线切割加工质量分析及提高加工质 量的方法@施维$广东茂名学院机电工程学院!广东茂名525000加工质量;;表面粗糙度; ;加工精度;;变形程度;;方法详细分析电火花线切割在表面粗糙度、加工精度和工件的变形程 度3个方面的加工质量及其影响因素,并针对这些因素分别提出了提高电火花线切割加工质量的有 效方法,对提高电火花线切割的加工质量及加工效率有参考价值。