淺談影響慢走絲線切割加工表面質量的因素分析

中圖分類號：TH 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2011)O7-0016-01

摘要：慢走絲線切割主要用于精密、高效、長壽命模具的加工，該加工技術在我國模具加工行業的應用已經相當成熟。本文主要從線切割加工工藝指標入手，探討分析了影響慢走絲線切割加工表面質量和加工穩定性的因素。

關鍵詞：慢走絲線切割 表面質量 電參數 斷絲 因素分析

機械行業是我國四大支柱產業之一，而模具行業在當今的機械加工中已有了舉足輕重的地位。同時，隨著近年來模具行業逐步往高精度、高硬度、高復雜度方向發展，人們越來越重視電火花線切割加工。電火花線切割機按切割速度可分為高速走絲和低速走絲兩種。其中快走絲線切割加工的工件表面粗糙度一般為Ra=1.25~2.5μm，而慢走絲線切割加工的工件表面粗糙度可達Ra=0.16μm，可見慢走絲線切割加工技術比快走絲線切割粗糙度要好，且由于慢走絲線切割機的圓度誤差、直線誤差和尺寸誤差都比快走絲線切割好，所以，慢走絲線切割在加工高精度零件時應用較廣泛。本文結合筆者多年的實踐經驗談談對線切割加工穩定性和影響工件表面質量的因素。

電參數的影響

電參數主要包括放電脈寬時間（ti）、放電脈間時間（to）和峰值電流（IP），它們主要是通過對材料電腐蝕過程的影響來決定著材料表面質量和切割速度等，進而影響其他工藝指標。

1.1放電脈寬時間（ti）

放電脈寬時間是指脈沖電流持續的時間。其對單個脈沖能量有一定的影響力，進而嚴重影響著切割速度、表面粗糙度等。根據相關實驗可知，在其他加工條件相同的情況下，若增加放電脈寬時間，那么切割速度也會隨之增加，同時粗糙度則相應地增大，且電蝕物也隨之增加；當增加放電脈寬時間到超過一定范圍時，電蝕物將會來不及排除，從而使加工變得不穩定，如表面粗糙度增大、切割速度降低等；若繼續增加放電脈寬時間，則容易出現斷絲現象。

1.2放電脈間時間（to）

放電脈間時間是指相鄰兩個脈沖之間的時間。通過相關實驗可知，切割速度受放電脈間時間的影響較大。在其他條件不變的情況下，將相鄰兩個脈沖間的時間適當減少，脈沖頻率會隨之提高，從而單位時間內的放電次數也會隨之增加，進而使切割速度得到提高。工件表面在脈寬和單個脈沖能量不變時其粗糙度所受影響不大，但由于放電脈時間過小，使得放電產物不能及時排除，工作區的介質來不及恢復到絕緣狀態，從而使得加工穩定性受到破壞，降低切割速度，進而使得工作區短路的幾率大大增加，更甚者還會引起斷絲故障的發生。因此，對于加工大且厚的工件或剛剛開始加工時應將放電脈間時間值取得稍微大些。

1.3峰值電流（IP）

峰值電流是指放電電流的最大值。其中決定單個脈沖能量的最主要因素就是峰值電流，其對切割速度及工件表面粗糙度的影響與脈沖寬度極為相似（這里不再做詳細說明），但峰值電流的影響要更大些。若合理地增加峰值電流可有效地提高切割速度，但這樣的方法會大大增加電極絲的損耗，容易引起斷絲。因此，為了確保工件表面質量處于較理想狀態，可在其他條件不變的情況下降峰值電流控制在20A以下。

非電參數的影響

2.1進給速度的影響

進給速度對工件質量影響較大，當進給速度過慢且大大落后于工件的蝕除速度時，工件同一處可能會多次受電極絲切割，從而影響工件切割表面的質量；但當進給速度過快且大大超過工件的極限蝕除速度時，切割速度可能會降低，從而使得工件表面粗糙度變差，更甚者會引起電極絲被拉斷。

2.2工件厚度的影響

當工件厚度較薄時，工作液較容易進入工件且充滿其放電間隙，從而有利于加工時的排屑和消電離，加工穩定性好且不易斷絲，但如果工件太薄會使得電極絲產生抖動現象，進而影響工件加工精度和表面粗糙度；當工件厚度偏厚時，工作液較難進入并充滿加工間隙，對消電離和排出電蝕物無利，加工穩定性差，但電極絲不易抖動，因此，工件加工精度較高，表面粗糙度值較小。

2.3切割路線的影響

在切割過程中，若切割線路安排存在不合理，將對工件表面產生顯著變形，并致使切割表面質量下降，這主要是因為工件會受到夾具和電極絲的作用力影響，使得工件材料原因的內部應力平衡受到破壞而引起的。在加工工件即將切割完畢時，由于其與母體材料的連接強度會下降，因此，為了確保工件表面質量不受影響或者工件不被切壞報廢，應在加工時防止工件受工作液沖擊發生偏斜而改變了切割間隙。總之，一旦確定切割路線，操作者應從有精度要求的一面切起，最后再加工工件與其夾持部分的分離，以盡量減少加工變形對零件硬度的影響，保證加工中剛性較好。

實施多次少量加工對于這個量，一般由機床的加工參數決定，由于減少線切割加工時材料的變形可以有效提高加工工件表面質量，因而應采用少量、多次切割方式。在粗加工或半精加工時可留一定余量，以補償材料因應力平衡狀態被破壞所產生的變形和最后一次精加工時所需的加工余量，這樣當最后精加工時即可獲得較為滿意的加工效果。多次、少量切割可使加工工件具有單次切割不可比擬的表面質量，是控制和改善加工工件表面質量的簡便易行的方法和措施。

結論

總之，影響慢走絲線切割加工表面質量的因素有很多，除了工藝方面的，還應機床、操作人員等方面的，有時可能是單個因素引起的，但有時可能是由多個因素共同作用引起的。因此，我們要對其進行系統、全面地分析及協調，找出因素，并對其進行控制和調整，從而提高加工穩定性和工件表面質量。

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