線切割加工中電極絲的選用及斷絲分析

王冬梅 黃 蓓

（商丘職業技術學院機電系，河南 商丘476000）

線切割加工中電極絲的選用及斷絲分析

王冬梅 黃 蓓

（商丘職業技術學院機電系，河南 商丘476000）

電火花線切割是精密與特種加工重要組成部分，影響線切割加工的因素很多，而切割效率和切割質量與線切割加工中電極絲的性能緊密相關。本文對電火花線切割加工中電極絲的性能、選用，以及加工中斷絲的原因、預防進行分析，從而提高電火花線切割效率和加工質量。

電火花線切割；電極絲；選用；斷絲

0 前言

電火花線切割（WEDM）是精密與特種加工重要組成部分，用高硬度高熔點導電材料加工形狀繁雜工件時，電火花線切割往往是最佳選擇，有時也是唯一選擇。而線切割技術的發展，離不開電極絲技術的同步發展。線切割機的切割效率和切割質量與電極絲的性能緊密相關，

電極絲技術的突破往往會導致線切割機設計的革新。因此，電極絲的選用及斷絲故障分析顯得尤為重要。

1 線切割加工中電極絲的選用

線切割加工從加工材料、切割速度、輪廓精度、表面質量到工廠的運行模式等方面都相互作用，只有選擇合適的電極絲才能使工廠對加工效率、加工成本和加工質量整體進行優化。

1.1 電極絲的性能

高性能的電極絲必須是各種有用特性的有機組合。電極絲要能承受峰值超過700A或平均值超過45A的大切割電流，而且能量的傳輸必須非常有效。電極絲要有較好的拉伸強度和延伸率。高效率高精度的線切割機要求電極絲具有誤差極小的幾何特性。并且電極絲具有低熔點和高氣化壓力的熱物理特性可以幫助把廢渣吹離。

1.2 電極絲的種類與應用

1.2.1 黃銅絲

黃銅是紫銅與鋅的合金，最常見的配比是65%的紫銅和35%的鋅。理論上鋅的比例越高越好，但在實際制造過程中，鋅的配比超過40%時，電極絲的α單相結晶結構變成了α和β雙相結晶結構，致使材料變得太脆而不適合把它拉成直徑很小的細絲。普通黃銅絲的拉伸強度在490～900N/mm2之間。但黃銅絲存在以下缺點：加工速度無法提高；表面質量不佳；加工精度不高，特別是在加工較厚的工件時，由于沖洗性不好，會產生較大的直線度誤差。

黃銅絲主要應用在加工量不足、對加工精度特別是表面質量要求不高的場合，或者是以小尺寸、薄厚度為生產 、工件材料硬度不高或厚度不超過80～100mm的場合。同時，市場上出現了一些性價比優越的新型黃銅絲如超凈型黃銅絲、超硬型黃銅絲、高速型黃銅絲。

1.2.2 鍍層電極絲

在黃銅絲外面再加一層鋅，產生了鍍鋅電極絲。其主要優點：切割速度高，不易斷絲；加工工件的表面質量好，無積銅，變質層得到改善；加工精度提高，特別是尖角部位的形狀誤差、厚工件的直線度誤差等均比黃銅絲有所改善。導絲咀等部件的損耗減小，不容易堵塞導絲咀，污染相關部件。

鍍層電極絲的芯材主要有黃銅、紫銅和鋼。鍍層的材料則有鋅、紫銅、銅鋅合金和銀。目前市場上比較成熟的鍍層電極絲主要有普通鍍鋅電極絲、高精度加工用鍍鋅電極絲、高速度加工用鍍層電極絲、高難度加工用鍍層電極絲、超精密加工用電極絲。

2 線切割斷絲分析

斷絲是線切割加工中經常出現的故障之一，它不但影響加工效率同時也破壞了加工面的完整性和光潔度，也使得線切割無人操作變得很困難。線切割斷絲的原因是多方面的，現分析如下。

2.1 設備方面

脈沖電源是線切割機床的主要設備之一，其電規準參數直接影響電極絲的使用壽命。脈沖間隔減小時平均電流增大，切割速度加快，但脈沖間隔不能過小，以免引起電弧和斷絲。峰值電流是決定單脈沖能量的主要因素之一，也是引起斷絲的主要原因之一，其值增大，切割速度提高，工件表面粗糙變差，電極絲損耗量明顯增大，甚至斷絲。開路電壓會引起放電峰值電流和電加工間隙的改變，開路電壓提高，加工間隔增大，排屑變易，提高了切割速度和加工穩定性，但易造成電極絲振動，影響加工精度，使電極絲損耗量加大，變細或斷絲。根據以上分析，脈沖電源應具有使電極絲低損耗的性能。經研究表明，減少放電電源的上升率可降低電極絲的損耗，不但有利于提高加工精度，而且可延長電極絲的使用壽命，這對快速走絲線切割加工尤為重要。此外，在矩形波電源放電主回路中串入一定值的電感，可獲得前后沿緩波形，并能減少電極絲的損耗。

如果振動所引起的偏差值超過電極絲的彈性極限就會引起斷絲。此外還要求有均衡平穩的走絲機構。因此，提高整個走絲機構的制造質量，有利于減少電極絲的振動，延長電極絲的使用壽命。

加工時若工作液隨電極絲的運動而在入口處飛濺，進入不到切縫中，電極絲無法得到充分冷卻，極易因電極絲燒損而引起斷絲。所以機床的冷卻系統必須完善，冷卻必須充分。

2.2 工藝方面

2.2.1 走絲速度

走絲速度的高低直接影響電極絲在加工區的逗留時間和放電次數，從而影響電極絲的損耗。通常高速走絲有利于冷卻和潤滑，而低速走絲有利于減少因電極絲損耗對加工精度的影響。尤其是加工厚件，由于電極絲的損耗，會使加工面產生錐度。一般情況下，走絲速度可根據工件厚度和切割速度確定。

2.2.2 進給速度

如果預置進給速度調得太快，會出現頻繁短路現象，切割速度反而降低，工件上、下端面切割縫呈焦黃色，甚至可能引起斷絲。反之過慢，則大大落后于工件的蝕除速度，極間將偏于開路，會時而開路時而短路，容易引起斷絲。理想的線切割加工狀態應當是進給速度跟蹤其走絲速度。過跟蹤和欠跟蹤都是造成加工不穩定的主要因素，容易引起斷絲。因此，要求提高進給控制系統的跟蹤自控制性能，以及人工調節較佳的進給量。

2.2.3 工作液性能

工作液濃度不合理、沖刷不足、不夠或者堵塞造成無切削液加工，這些都會造成斷絲。所以工作液應具有較好的洗滌和冷卻性能以及加工穩定性，還有一定的絕緣強度，以保證脈沖放電過程順利進行，并應有減少脈沖能量損耗和改善電極絲損耗的性能。

2.3 其他方面

電極絲在安裝前要檢查保存是否規范，即使是已開封剩下的也應該封閉保存，無斑點。如在存儲時電極絲有受潮、氧化、暴曬等情況會變脆而易斷。

在正式切割加工之前，需先進行試切割。一般試切割的進給速度為正式切割速度的80%～90%，以防止短路和斷絲。

線切割剛開始時要特別謹慎，否則容易引起斷絲。當從工件端面開始加工，由于此時工作液供給條件較差，放電的反彈力大，放電不穩定，容易造成斷絲。在放電部分會產生紅色火花，放電聲音大，聲音不連續，加工時電壓表、電流表指針擺動大。遇到這種情況，需及時減小電規準參數，降低進給速度，在切入部分，可用膠帶粘貼起來，或者用磁性材料的V型槽吸附在工件上。

送絲機構傳動部分的精度高低直接影響走絲質量。

在機床上設置斷絲保護裝置，該裝置結構簡單，安全可靠，安裝方便，幾乎不改動原機床電路。工作人員要測量斷絲保護開關是否開啟，要使斷絲保護開關處于常開狀態。

3 結束語

從線切割設備、工藝及其他方面考慮，合理選用生產要求的高效電極絲。在生產實踐中，采用適當的操作方法，保證線切割加工過程處于穩定狀態，有效地延長電極絲的使用壽命，從而有效地提高電火花線切割效率和加工質量。

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Analyses of Selection and Broken Wire in the WEDM Processing

WANG Dong-meiHUANG Bei
(Shangqiu Polytechnic Electromechanical Department,Shangqiu Henan 476000,China)

Wire cut Electrical Discharge Machining(WEDM)is an important part of precision and special processing,and many factors affect the performance of wire cutting,while cutting efficiency and cutting quality are closely related to the performance of the electrode wire in wire cutting processing.This paper will talk about performance and selection of the electrode wire in the WEDM processing,analyse the reasons and prevention for the wire breaking,then it will improve the efficiency of wire cutting and quality of processing.

Wire cut Electrical Discharge Machining(WEDM);Electrode wire;Selection;Broken wire

王冬梅（1983—），女，河南商丘人，碩士，助教，主要從事機械研究。

楊揚］