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快走丝线切割机床 我有新说法
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高速走丝电火花线切割(WEDM-HS),俗称快走丝,学术上都叫做高速走丝线切割,是电加工机床的一种,其电极丝(一般采用钼丝)作高速往复运动,走丝速度为8~10m/s,电极丝可重复使用,加工速度较高,走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿,使加工质量下降,是我国生产和使用的主要机种,是我国的电火花线切割加工模式。

1定义


快走丝是电火花线切割的一种,也叫高速走丝电火花线切割机床(WEDM-HS),其电极丝(一般采用钼丝 规格有:0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.25mm)高速往复运动,钼丝速度为8~10m/s可调,钼丝可重复使用,加工速度快分中方便而得名(其精度为0.05~0.08mm),钼比反向时停顿使加工质量下降(如果速度与质量成正比、速度快质量下降(加工表面变粗糙),速度慢质量上升(加工表面变光亮),是我国生产和使用的主要机种,是我国的电火花线切割加工模式。

2快走丝加工原理


电火花线切割加工是通过电极丝接脉冲电源的负极,工件接脉冲电源的正极,高频脉冲电源通电后,当工件与电极丝之间的距离小于放电距离时,脉冲电能使介质(工作液)电离击穿,形成放电通道,在电场力的作用下,大量的带负电荷的电子高速奔向正极,带正电荷的离子奔向负极,由于电离而产生的高温使工件表面熔化,甚至汽化,使金属随着电极丝的移动及工作液的冲击而被抛出,从而在工件表面形成凹坑。在高温区中由于极性效应,电极丝与工件分配的能量不一样,因而电极丝与工件的表面温度也不一样,并且由于电极丝的熔化温度要大大高于工件材料的熔化温度,同时电极丝又在高速离开高温区,因而在高温区中电极的蚀除量要大大小于工件的蚀除量,这就使得工件表面形成较大的凹坑,而在电极丝的表面形成很小的凹坑,由于加工过程是连续的,步进电机受到控制不断进给,以保持电极丝与工件之间维持放电所必须的间隙,因而工件就逐步被切出一条缝隙。

3故障原因分析

 

钼丝


钼丝的松紧程度。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,因此钼丝在切割过程中,其松紧程度要适当,新安装的钼丝,要先紧丝再加工,紧丝时用力不要太大。钼丝在加工一段时间后,由于自身的拉伸而变松。当伸长量较大时,会加剧钼丝振动或出现钼丝在贮丝筒上重叠。使走丝不稳而引起断丝。应经常检查钼丝的松紧程度,如果存在松弛现象,要及时拉紧。


钼丝安装。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。
机床上钼丝引出处有挡丝棒,挡丝棒是由两根红宝石制成的导向立柱,挡丝棒不像导轮那样作滚动运动,他们直接与钼丝接触,作滑动摩擦。因此磨损很快,使用不久柱体与钼丝接触的地方就会形成深沟,必须及时检查并进行翻转和更换,否则会出现叠丝断丝。

 

运丝机构


线切割机的运丝机构主要是由贮丝筒、线架和导轮组成。当运丝机构的精度下降时(主要是传动轴承),会引起贮丝筒的径向跳动和轴向窜动。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。贮丝筒的轴和轴承等零件常因磨损而产生间隙,也容易引起丝抖动而断丝,因此必须及时更换磨损的轴和轴承等零件。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温度过高而烧断钼丝,因此必须检查贮丝筒后端的行程开关是否失灵。要保持贮丝筒、导轮转动灵活,否则在往返运动时会引起运丝系统振动而断丝。绕丝后空载走丝检验钼丝是否抖动,若发生抖动要分析原因。贮丝筒后端的限位挡块必须调整好,避免贮丝筒冲出限位行程而断丝。挡丝装置中挡块与快速运动的钼丝接触、摩擦,易产生沟槽并造成夹丝拉断,因此也需及时更换。导轮轴承的磨损将直接影响导丝精度,此外,当导轮的V型槽、宝石限位块、导电块磨损后产生的沟槽,也会使电极丝的摩擦力过大,易将钼丝拉断。这种现象一般发生在机床使用时间较长、加工工件较厚、运丝机构不易清理的情况下。因此在机床使用中应定期检查运丝机构的精度,及时更换易磨损件。

 

工件


工件材料:对不经锻打、不淬火材料,在线切割加工前好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,有的工件会开裂,把钼丝碰断;有的会使间隙变形,把钼丝夹断或弹断。如淬火后T8钢在线切割加工中及易引起断丝尽量少用。切割厚铝材料时,由于排屑困难,导电块磨损较大,注意及时更换。
工件装夹:虽然线切割加工过程中工件受力极小,但仍需牢固夹紧工件,防止加工过程中因工件位置变动造成断丝。同时要避免由于工件的自重和工件材料的弹性变形造成的断丝。在加工厚重工件时,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。

 

 电参数


电参数选择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。一般空载电压为100V左右。在电火花加工中,电弧放电是造成负极腐蚀损坏的主要因素,再加上间隙不合适,容易使某一脉冲形成电弧放电,只要电弧放电集中于某一段,就会引起断丝。
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出;放电间隙过大,将影响表面粗糙度及加工速度。当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,长而增强排屑效果,提高切割的稳定性。

参考资料

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