快走絲線切割機斷絲原因淺析

樊 榮

(陜西省機械高級工軍技校，陜西 漢中723003)

快走絲線切割機是我國特有的加工模式，機床結構簡單，廉價可靠，在加工中有相當廣泛的應用，加工中斷絲是一種最常見的問題，在切割過程中發生斷絲，不僅會帶來重新上絲的麻煩，而且會在工件上產生斷絲痕跡，影響加工質量，嚴重的甚至會造成工件報廢。因此，有效的減少斷絲，具有重要意義。

總的來說，造成斷絲的原因不外乎以下幾點：

1）鉬絲受力超過強度極限后折斷，受力來源有：工件夾絲；材料內部有不導電物將絲勒住；切屑與割縫的摩擦力；張力；熱脹冷縮及往復纏絲等產生的內應力等。

2）放電時產生高溫又未能及時冷卻而熔斷。

3）前兩者的綜合作用。

線切割整個工作系統大致由電極絲、工件、脈沖電源、走絲裝置、工作液幾部分構成，因此無論是受力還是高溫基本都與這幾項因素有關，現分析如下：

1 與電極絲相關的斷絲原因

1.1 絲張力的影響

提高電極絲的張力可減少絲振的影響，從而提高精度和切割速度。但過大的張力不僅使絲承受了較大的拉力還會使一段時間后電極絲伸長，電極絲的伸長必然導致絲張力下降，加上貯絲筒上的電極絲正反運動時張力不一樣，工作中頻繁的換向必然致使絲張力產生波動。波動的后果是：絲振加劇，形成電弧放電，將絲燒斷。因此張力不宜過大也不宜太小，一般認為張力在12～15N較為合適。若機床停用，應將貯絲筒搖至末端并松掉鉬絲。

1.2 走絲速度的影響

走絲速度的提高有利于電極絲把工作液帶入工件放電間隙中，有利于電蝕產物的排除，但走絲速度過高，電極絲抖動嚴重，反而破壞了加工的穩定性。走絲速度過低，加工屑不能及時排出，加工時絲損耗大，也易斷絲。一般經驗以小于10m／s為宜。

1.3 電極絲材料及直徑的影響

快走絲線切割加工所用的電極絲材料以鉬絲最多，常用的在0.12～0.18mm之間。電極絲直徑越小，能承受的電流越小，切縫也窄，不利于排屑和穩定加工，容易發生斷絲，因此應盡量選用較粗的鉬絲，這樣主要有兩點好處：（1）提高鉬絲的張力，減少抖動；（2）割縫較寬利于排屑。

2 與工件相關的斷絲原因

2.1 加工薄工件時的斷絲

薄工件一般指其厚度在3mm以下。其斷絲的主要原因是：當切割薄工件時，電極絲失去了加工厚工件時產生的冷卻液的阻尼作用，加上火花放電的影響，絲易抖動，從而造成斷絲。解決的辦法是：降低加工電壓、電流，調整脈寬，使之較小，以減小火花放電對抖動的影響；在上下導輪之間采用輔料加厚的方法加大厚度，增加阻尼，防止鉬絲抖動。

2.2 加工厚工件時的斷絲

1）切割起始的斷絲。剛產生火花就斷絲，這是因初始切割時，鉬絲在工件之外，由于鉬絲沒有阻尼而抖動，使鉬絲和工件之間的間隙處于不佳狀態，放電間隙中包含了電弧放電而造成絲燒傷。燒傷越嚴重，斷絲的可能性就越大。

2）切割過程中的斷絲。當鉬絲切入工件后，由于切縫窄，工作液滲透困難，切縫中的電蝕物出不來，加工條件變壞，間隙處于不佳狀態，形成電弧放電，把鉬絲燒斷。

3）切割快完時的斷絲。在快切割完時斷絲。產生這種情況除上述原因外，還可能是工件的自重或工件材料的內應力導致的變形，在快割完時將絲夾住、拉斷。解決的辦法是，對可能落下部分設法予以固定以及材料在加工前作必要的熱處理。

2.3 工件中有不導電物引起的斷絲。

材料中夾有不導電雜質，致使最終勒斷鉬絲。解決的辦法是，編制一段每進0.05～0.1mm便后退0.5～1mm的程序，在加工中反復使用，并加大冷卻液流量，一般可沖刷掉雜質，恢復正常切割。

2.4 工件剩磁引起的斷絲。

若工件平磨加工后未退磁，線切割加工產生的電腐蝕顆粒吸附在割縫中，特別是工件較厚時，更易造成加工條件變壞導致斷絲。

2.5 工藝孔壁有油污、毛刺或某些不導電的物質導致斷絲。

穿絲孔壁有油污、毛刺或某些不導電的物質時，電極絲移動到孔壁時未火花放電，致使工件將鉬絲支持彎，最后勒斷鋼絲。

2.6 工件材料因素造成的斷絲。

在切鋁時，會產生大量氧化鋁或表面粘有氧化鋁的顆粒，他們表面極硬具并有磨粒性質，以此做研磨劑使鉬絲與導電塊接觸部位很快就會磨出深溝，軟的鋁和硬的磨粒夾雜在一起，充塞在溝槽處，一旦被帶進去，就會把溝槽擠死，絲也就被卡斷了。導電塊很快形成深溝的另一原因是氧化鋁在鉬絲與導電塊間，使運動的兩者時而導通時而絕緣形成火花放電，使導電塊蝕去的更快。

不單是切鋁，切導電陶瓷，切氮化硅和氮化硼時也有類似的現象。

采用密度更大的材質做導電塊，在導電塊與導輪間加橡膠刮板，使用更潔凈的冷卻液，勤更換導電塊的工作位置，使用小脈寬大間隔以減少絲的反粘，均有改善效果但都不太顯著，對于這一問題，目前仍沒有更好更徹底地解決辦法投入實用。

3 與脈沖電源相關的原因

3.1 加工電流很大，火花放電異常，導致斷絲

這種故障多數是脈沖電源的輸出已變為直流輸出所致。更換損壞的元件，使輸出為合乎要求的脈沖波形時才能投入使用。

3.2 鉬絲上出現燒傷點發生斷絲

鉬絲上出現“疙瘩”狀的燒傷點，這是粘附在電極絲上的加工屑（陽極物質）所為，該粘附物起到了使放電集中在電極絲上的作用，此時若冷卻散熱條件差，就很可能使該處的溫度升高，在連續的放電中就可能繼續有其他加工屑粘附在該點附近，最后導致該處發生燒傷斷絲現象。

解決的辦法是，提高脈沖電源的空載電壓幅值，加大冷卻液流量，改善冷卻條件。

4 與走絲裝置及工作液相關的斷絲原因

4.1 與走絲裝置相關的斷絲

走絲裝置引起斷絲的因素主要來自于貯絲筒和導輪。

貯絲筒和導輪相比而言，導輪部件精度的喪失概率遠大于貯絲筒。因此應經常檢查導輪機構的精度，及時更換磨損的軸和軸承等零件，大致可從以下幾方面判斷導輪精度：

1）貯絲筒正反換向時出現不進給或跳進給的現象，表明電極絲在Y軸方向產生往復位移，導輪V形槽變寬，需更換導輪。

2）用手搖動貯絲筒時發現電極絲在X軸方向前后移位，這表明導輪V形槽的底徑不圓，這多數是由于支撐導輪的軸承損壞或導輪卡死鉬絲將導輪拉出深槽所致，需更換軸承。

3）電流表指針左右擺動大，進給速度快慢不均勻。有時電流表指針退回到零，而控制臺進給速度很快，表明導電軸與導電輪接觸不好，這時要更換新的導電輪和導電軸。

4.2 工作液對斷絲的影響

1）切割大厚度工件，其工作液的配比應適當淡一些，約5%～8%的濃度，這樣工作液較易帶入工件放電間隙中，有利于電蝕產物的排除和放電加工的穩定。

2）工作液使用時間長后臟污，綜合性能變差是引起斷絲的重要原因。

3）用高純水配置的工作液加工時工作穩定，較少斷絲。

5 其他原因造成的斷絲

5.1 在拆絲、上絲時，剪下很多短頭，可能會混到電器部位中或夾在走絲裝置中，引起短路，造成斷絲。

5.2 某些時候需要手動切割時，超過正常切割時的變頻速度，造成斷絲。

6 結束語

綜上所述，減少斷絲現象應重點從減少絲的抖動、充分冷卻、排屑通暢、選擇合適的加工參數、及時更換喪失精度的導輪部件等方面入手。在實際的加工過程中，由于加工設備、加工工藝等各個方面的因素的影響，造成斷絲的原因很多，一定要綜合分析，抓住主要矛盾，才能事半功倍。