高速线切割机床断丝故障控制方法

高速线切割机床断丝故障控制方法

作者：未知 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2006-11-30 20:26:21

 

高速走丝线切割机床发生断丝后，都会造成加工中断，往往要重新绕丝和穿丝。由于工件切缝内存有放电后形成的脏物，或加工后材料变形使切缝变窄等原因，使穿丝工作变得困难，从头切又要浪费很多时间。另外，高速走丝机床基本上是开环控制设备，由于重复定位精度难以控制，频繁断丝会使加工精度变差、甚至会造成废品。总之合理控制断丝率可以达到提高加工精度和加工效率的目的。
        高速走丝线切割机床发生频繁断丝故障，和几个原因关系密切，如钼丝质量、运丝系统、冷却液和供液系统、脉冲电源、脉冲加工规准等，通过控制这些因素，可减少频繁断丝故障。
        一、电极丝本身质量的影晌
        高速走丝线切割机床大多使用0.12~0. 2mm直径的冷拔钼丝作为电极丝。该丝有怕湿、怕折、怕热的特性，难于长期储存。品质变差的铝丝，由于表面氧化易折断，拉伸性能变差，放电加工时极易断丝，机床稳定加工时间变短。采购真空密闭包装的铝丝，可避免储存期间的氧化问题，但由于铝是贵重金属，大批量储存会占用资金，建议一次购买量不要超过两个月用量。购买铂丝要检查其质量，一看色泽，发黑发亮有金属光泽是新丝，色泽发暗发灰的为氧化了的钼丝。二折，抓住一段丝，在同一点反复折弯，坚持折弯次数越多的质量越好。三看长度，针对机床储丝筒储丝能力的大小，购买储丝长度整数倍的丝比较经济。
        二、运丝系统及相关操作的影响
        运丝系统可靠性体现在储丝筒排丝均匀，加工区钼丝抖动轻微，换向可靠等几方面。
        1．对储丝筒来说，每正转或反转一周，能使钼丝沿丝筒轴向走0.2mm以上，以保证有足够的排丝距离，同时进出丝时，一般由宝石导柱夹持铝丝，防止由于铝丝沿丝筒轴向窜动而叠丝，造成断丝。一般发生叠丝时要检查丝筒传动及宝石导柱：①丝筒无轴向窜动及径向跳动。②丝筒每转动一周拖板沿丝筒轴向走0.2mm以上。宝石导柱由于经常与钼丝摩擦会磨损，要调整宝石导柱使之能夹持住钥丝。
        2．钼丝抖动是比较复杂而难以解决的问题，铝丝在加工区抖动辐度比较大，会使铝丝局部过于靠近工件，使放电电流过大或拉弧从而烧断钼丝，同时会使切割面表面质量变差。目前比较一致的认识是：尽量减少导向环节，即减少传动导轮数量以达到减少振动的目的，同时提高运丝系统正反换向对铝丝拉力的一致性。以三光产DK7725g运丝系统（图1）为例来说明。

        F为自动紧丝配重锤，D、E、G、H为单边导轮，B、C为双边导轮，当储丝筒顺时针转动时A、B为收丝系，I、H、G、F、E、D、C为放丝系，当丝筒逆时针转动时A、B为放丝系，其余为收丝系。可见顺逆转动时钥丝受到的拉力是不同的，由于拉力不同使储丝筒绕的丝一个方向紧一个方向松，易造成丝筒、拖板、导丝轮系统的传动部件磨损，精度变差，加剧丝的抖动。在使用过程中早期加上自动紧丝配重锤F，发现经常收丝（主要因丝被拉伸变长）易断丝，紧丝后取下F，每连续加工4h左右紧一次丝，但抖丝情况没有明显改善。
        经研究发现在I、H、G、F、E、D、C系统中，除了F以外H的影响较为明显，将走丝路径改为I、G、E、D、C、B、A，在机床相应部位开孔并采取一定的防溅措施后，钥丝抖动情况明显改善。同时降低了储丝筒和导轮的磨损，加工时断丝故障明显降低，工件表面质量有所提高。在日常维护中如发现抖丝或异响应尽早检查储丝筒各导轮系，及时更换磨损件。一般情况导轮每满负荷运行3个月，要全部更换；丝筒轴承每1.5~2年全部更换；储丝筒要精密磨圆，同时做静平衡测试。在实际操作中，如果恒张力紧丝系统不可靠，在加工中可不用，而是每切割一段后停止加工，进行紧丝，这是因为铝丝会在加工运行中拉伸变长变细，放电也会使铂丝损耗。为避免张力不够产生电极丝抖动，一般每加工4h左右紧一次丝。加工纯铜材料例外，由于铜冷却快会反溅到钼丝上，使铝丝变粗、张力变大，从而加重运丝系统负载，使轴承等传动零件精度迅速变差，建议每加工2h左右松丝10mm左右。
        3．换向的可靠性包括，储丝筒运行到定位行程能急停并高速反向启动，在这期间脉冲电源要能可靠停止加工，在电极丝达到一定速度时恢复加工。在老式机床中一般使用撞块、行程开关、继电器组等来完成，由于加工时经常要发生机械碰撞，撞块和行程开关常会损坏，不可靠的换向会拉断丝和烧断丝。为解决这些问题，建议使用无机械接触的磁性开关，一般磁性开关可直接控制24V的继电器，所以机床不会有太大的改动。换向时断开高频应该有多个采样控制点，如电机启动运行的电流，丝筒电机继电器接触器上的触点等，以保证换向断脉冲及加工条件不具备不送脉冲的可靠性。
        三、机床电气、操作及工作液对断丝的影响
        1．机床电气故障
        脉冲电源及机床其它电气故障会造成频繁烧断电极丝的故障，主要原因有：①间隙电流过大；②脉冲宽度或脉冲间隔发生变化；③波形畸变；④机床电气如继电器电源和步进电机驱动电源等，因故障与工件或电极丝发生连接；⑤导电块和脉冲进线，地线与机床及电极丝不可靠连接，发生二次放电造成断丝故障；⑥机械进给机构传动比失常，与数控系统不同步或失控等。
        2．操作不当造成的断丝故障
        高速走丝电火花线切割机床由于是开环控制，诸如上丝、紧丝、选择加工规准，变频跟踪等，都需要操作人员手工完成，而这些操作的不当，会造成非正常断丝。
        3．工作液对断丝的影响
        工作液是脉冲放电介质，工作液选择不当，不及时更换，会使加工效率及稳定性变差，断丝故障率升高。实践中如果切割跟踪不稳定，可适当提高工作液浓度，或直接添加洗涤剂或皂片。要注意对不同材料的切割，工作液成分适应性不同，应注意对比选择。连续使用8天左右，或者工作液变黑结块，要及时更换。供液系统，要能保证上下喷嘴喷液均衡，供液流量能保证排屑顺畅及放电加工的要求。
        四、工件材料对断丝的影响
        加工的工件材料由于存在加工应力、淬火应力、内部夹渣、工件未消磁等原因。在切割过程中如果加工路径和工艺规准选择不当，会造成断丝。如切割U形零件，如果是未淬火而存在加工应力会形成张口变形，存在淬火应力的会形成缩口变形。如果加工路径没有选择好，工件变形会夹断钼丝。
解决方法是对于未淬火存在加工应力的工件，应在坯料上钻出凸模外形起点的穿丝孔，选择夹压工件的位置在最后一条程序处。对于存在淬火应力的工件，经3次以上回火，使工件达到最小应力和稳定金相组织目的，同时也要选择正确的加工路径。采取以上控制方法如果效果不理想，可选择重复切割工艺，用多次切割释放完残余应力后，最后完成成型切割。
        有些工件因内部夹渣，其夹渣物质一般是导电率较低的氧化物，在放电切割的过程中由于没有与金属组织同时熔化，而凸显出来拉断电极丝。如曾加工一批H13模具钢时遇到过夹渣情况，处理方法是在功率管数量不变的情况下，增大一挡脉宽和脉间，将进给速度降至原速度1/3后，切割2~3mm将规准复原，利用电火花的放电温度将夹渣物气化，效果不错。工模具加工中，线切割工艺一般安排在最后，前面工序中如磨削加工，会在工件中产生剩磁，线切割加工时，切缝中的金属或氧化物不易排除，造成放电稳定性变差，引起断丝，可在线切割加工前退磁。
        五、结论
        对高速走丝线切割机床的断丝故障，找出相应对策，可以有效控制断丝率，使每次绕丝后能保证稳定加工8000~l0000mm2不断丝，提高了机床的使用效率和加工精度。当然造成断丝故障的原因还有许多，需要机床生产和使用单位共同努力，不断提高机床的技术水平，完善综合加工工艺。