對中走絲電火花線切割工作液應用的研究

摘要 本文主要敘述了電火花線切割加工發展的前景與方向，重點對中走絲電火花線切割工作液性能要求以及對加工工藝的影響方面進行了分析研究，闡述了中走絲電火花線工作液的發展與運用情況，并對當前的幾種工作液開展了評價。

關鍵詞 工作液 線切割加工 中走絲 研究

中圖分類號： TG66 文獻標識碼：A

Research on the Application of Wire-EDM Wire Cutting Fluid

HE Jianliang

(Jiangsu Jingjiang Specialized Secondary School， Jingjiang， Jiangsu 214500)

AbstractThis paper describes the development of WEDM prospects and direction， focusing on the analysis of the Wire-EDM wire cutting fluid performance requirements and the impact on the processing aspects， described the development and application situation of the working fluid of wire EDM， and carry out an evaluation of several current working fluid.

Key wordsworking fluid; wire cutting; wire; research

中走絲電火花線切割機床售價較低，生產精度、粗糙程度以及效率等方面處于高、低速走絲機床之間。中走絲線切割機床工作原理是運用多次切割生產工藝，在首次大電流快速切割過程中運用過跟蹤控制模式，預防斷絲，在接下來的兩次修光切割過程中運用限速進給控制模式，進一步提升切割表面質量，同時提升了切割效率。同時，數控系統的有效運用，也提高了機床的加工自動化程度與精密度、實用度，在中等質量與效率要求的模具市場具有較大競爭力。①在中走絲電火花線切割機床加工操作中，工作液對于加工生產質量具有重要影響。

1 中走絲線切割工作液性能要求

（1）要具備一定的絕緣性。只有絕緣性能良好的工作液，才能夠促進脈沖性火花產生放電效果，盡量防止電弧放電現象，提高能量使用率。（2）要具備清洗性和排屑性。良好的清洗性與排屑性對于增強切割表面的勻稱型以及加快切割速度具有明顯作用，排屑性還能夠在機床切割較大厚度的工件中提高穩定性能。在排屑功能改善的同時，還要保持工件加工表層電蝕產物處于濕潤的水平。（3）要具備優良的冷卻功能。工作液應當具有良好的冷卻功能，快速對電極絲和工件表面降低溫度，防止火花放電點瞬時溫度提升燒斷電極絲和造成工件變形。（4）要具備綠色環保和經濟性。要保證對人體無害，對機床不腐蝕，同時要價格低廉，降低加工成本。

2 工作液性能對中走絲線切割加工的影響

2.1 生產效率

現在的線切割加工生產中，加工效率與精密度呈現出反比例的關系，因此，中走絲線切割加工較受歡迎，其兼顧到了切割精密度和效率之間的平衡，在對應性能工作液的輔助下，在兼顧切割表面質量的基礎上，能夠有效提高加工速度。部分工作液排屑功能不足，在切割電流達到一定限度之后，切割效率停滯，這和切縫內的潤濕冷卻狀態不佳、電蝕產物未能夠快速排出等方面有關。工作液排屑能力強，能夠隨著切割電流增強而提高切割效率。同時，工作液電導率高低也與加工效率成正比。②

2.2 工件表面精度

工作液對工件表面精度的影響主要和放電凹坑狀態有關，而工作液的排屑性決定了放電之后電蝕產物是否被及時排除。工作液如果排屑性較好，能夠提高放電間隙的介質流動性，保持工作液沖洗冷卻的連續性，能夠保證即使在放電電流較大狀態下，保持加工工件的表面光滑度。工作液排屑性不佳，能夠產生掛絲現象。甚至因為電蝕產物未能及時排除，工件表面的電蝕產物和工作液高溫產生反應，造成下一次放電冷卻效果不佳產生燒傷毛刺，影響加工的質量。

2.3 工件切割加工厚度

工作液的排屑性能直接影響著機床切割的效率，并對最高切割效率區域以及高厚度工件切割穩定性產生影響，工作液排屑性良好能夠保證切割效率與工件切割厚度不形成明顯的反比關系，同時還可以產生較大的“有效”放電間隙，增強工作液的清洗以及滲透效果，保持大厚度工件切割加工的穩定進行。

2.4 小電流切割穩定效果

在中走絲線切割機床加工工藝中，運用了多次切割加工方式，在后兩次修光切割加工過程中主要運用小電流小能量開展。工作液具有良好的排屑性，可以快速清除蝕除產物，并保持放電間隙絕緣狀態，保持切割穩定性。工作液如果排屑性不佳，對導致電蝕產物在縫隙間發生堵塞，電極絲與工件產生連接，造成短路而影響切割穩定性。

2.5 電極絲使用質效

電極絲當前絲損耗標準為切割30000-60000mm2損耗0.01mm，正常條件下能夠從中0.18mm用到中0.12mm，當前許多排屑性較佳的工作液能夠實現中0.10mm進行大電流切割100mm厚工件穩定的效果，這與工作液排屑性能好讓極間電極絲較快冷卻潤滑，降低熱損傷有關。

2.6 加工換向條紋

在加工工藝過程中，由于放電間隙冷卻狀態不均衡能夠產生黑白換向條紋，這與蝕除產物沒有得到有效和及時的清除，造成放電在具有大量蝕除產物的狀態下開展有關。所以，對切縫清洗、排屑效果的好壞影響換向條紋發生情況。研究表明，工作液如果具有良好的清洗性，會在加工過程中排出較多黑沫，保持工件表面均勻程度的提高，減少或清除切割表面換向條紋。

2.7 使用時間

對工作液使用壽命的制約因素較多，處于節約成本和保護機器的角度出發，應當對工作液進行科學判別，選取冷卻和排屑性能強、揮發速度慢的工作液，可以提高使用時間，不含礦物油的合成型水基線切割液使用時間較長，既能夠保證機床加工需求，同時節約了成本。

2.8 防銹以及油漆相容效果

選擇工作液應當充分考慮到機床以及切割工件的防銹因素，當前市場上的多種品牌水基工作液經過特殊處理具有很好的排屑與防銹作用，但是由于PH值升高，容易造成機床油漆斑駁，影響機床美觀，因此在選擇工作液時還要兼顧到與油漆的兼容性問題。

2.9 環境保護問題

當前，國內中走絲電火花線切割機床不斷增多，工作液廢液處理問題也是涉及到環境保護的重要方面，工作液選用應當兼顧到綠色環保方面問題。

3 線切割工作液發展方向

我國對線切割工作液研究已經有悠久歷史，目前主要有三大類產品，主要分為油基型、水基型和油水混合型。

3.1 油基型（主要包括皂化油、 乳化油、 線切割乳化油）

本類型產品面世四十多年，運用最早，在機床放電中可以發揮降溫、除屑、潤滑以及去游離、 滅弧、 防銹方面作用，典型代表是松香油酸皂乳化工作液，兌水為乳白色狀態，潤滑性和防銹性能較高，偏堿性，電導率一般為300-600之間，主要適用于不超過300mm厚度的工件加工，在其承受厚度范圍之內開展加工，具有穩定性強以及精密度高的顯著特點，精細模具生產加工中經常運用這種工作液。當前市場上不同生產廠家的產品在使用壽命與兌水比例等方面存在差別，開發的高濃度產品降低了生產成本。但是本類型工作液礦物油含量高，使用一段時間之后會酸腐發臭，影響使用壽命，同時廢液環保性差，不代表未來研究發展方向。

3.2 水基型（主要為全合成水溶性）

水基型產品誕生于上世紀八十年代，呈堿性，常溫電導率1200-1800，其因為不含礦物油，清洗與冷卻效果較為明顯，具有較強的滲透力，放電間隙大，清洗排屑效果好，在高厚度工件加工過程中作用較為明顯，通常在超過100mm高厚的工件加工中常用。研究表明，水基型工作液能夠比油基型工作液降低工件表面粗糙度值1級左右，加工效率提高30%左右，對硬質合金材料加工作用更為突出。水基工作液需要克服的難點就是防銹問題，目前市場上已經有突破難點的產品問世。另外，運用過程中還要預防放電間隙大導致切割好的工件自然墜落事故。

3.3 油水混合型(主要為復合型微乳化工作液)

油基型和水基型工作液混合使用，有助于提高表面均勻性，提高工件表面質量，切割效率也明顯提高，高厚度工件加工冷卻滲透性與排屑性也非常理想，同時保證了精度，較好地解決了單一品種的不足。③目前穩定的線切割油水復合型工作液產品正在積極研發與實驗推廣之中，代表了發展的趨勢。

4 討論

工作液對線切割加工影響明顯，其性能應當適應加工需求，清洗排屑性和防銹性是重要方面，能夠保證加工的精度與效率，同時工作液的選擇還應當考慮到穩定性、使用壽命及環保等因素。當前油基型、 水基型和復合型三種類型中，水基型和復合型線切割工作液的研究與應用是未來發展的主要趨勢。

注釋

①成明光.對電火花線切割發展的研究[J].科技資訊，2009(6):101.

②胡皖東.中走絲電火花線切割研究[J].航空精密制造技術，2007(5):19-21.

③陳廣漢.電火花線切割復合工作液研究[J].電加工與模具，2009(1):3-5.