線切割加工工藝中主要電參數(shù)的作用特點(diǎn)及選用主要電參數(shù)的常用方法

李慎勇

[摘 要] 線切割加工技術(shù)與其他的技術(shù)參數(shù)大致是一樣的，對線切割加工技術(shù)起到?jīng)Q定性作用的是加工質(zhì)量，如今大范圍使用的脈沖電源波形屬于矩形波的范疇。以矩形波脈沖電源為案例進(jìn)行分析，全面了解電源的有關(guān)參數(shù)，對參數(shù)選擇的方法和加工質(zhì)量的影響因素進(jìn)行認(rèn)真的分析。

[關(guān) 鍵 詞] 線切割；電參數(shù)；特征

[中圖分類號] TG484 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）08-0198-02

對電火花線切割加工質(zhì)量進(jìn)行分析的時候，主要是對加工精度、電極絲損耗量、表面變質(zhì)層厚度、表面粗糙度和加工速度等因素進(jìn)行仔細(xì)的研究。在施工的時候，線切割技術(shù)一般會放在最后進(jìn)行，線切割技術(shù)需要在熱處理結(jié)束以后進(jìn)行操作作業(yè)。由于線切割的毛坯產(chǎn)品具有一定的附加值，所以在線切割的時候，對工件的粗糙度、精度和產(chǎn)品尺寸的要求都比較高。要想使加工質(zhì)量得到保證，就要將產(chǎn)品生產(chǎn)前的施工準(zhǔn)備工作做好，仔細(xì)檢查零部件，對加工參數(shù)和加工程序進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，同時要對工作液進(jìn)行及時的更換。以矩形波脈沖電源為案例，對其進(jìn)行認(rèn)真的研究，晶體管脈沖電源和線切割加工中經(jīng)常使用到的波形就是矩形波脈沖電源波形。

一、電參數(shù)的特征

在電加工中包含的參數(shù)有很多，其中比較重要的有極間平均放電電流、脈沖間隔、脈沖寬度、脈沖峰值電流、開路電壓或者是空載電壓等。對脈沖峰值電流來說，它占據(jù)著非常重要的地位，是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的電參數(shù)，它對平均加工電流和每次放電能量大小起著非常重要的促進(jìn)作用。在進(jìn)行粗加工的時候，最好選擇使用平均加工電流和脈沖峰值電流，從而使加工速度得到快速的提升，促使工具電極的損耗得到有效的降低。在進(jìn)行中加工和精加工的時候，需要將脈沖峰值電流進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，將單個脈沖能量進(jìn)行一定程度的減弱，注重提升加工的整體質(zhì)量。

將工件和電極全部浸泡在加工液里面，加工液需要具有較強(qiáng)的絕緣性，當(dāng)工件和電極的加載電壓值達(dá)到一定的強(qiáng)度后，就會使電極間的電場強(qiáng)度比工作液中的介電性能高出很多，這就會導(dǎo)致加工液出現(xiàn)被擊穿放電的情況，從而實(shí)現(xiàn)電火花的連續(xù)加工作業(yè)。所以，加載的放電電壓如果達(dá)不到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)，只有讓工件與電極之間的距離非常接近，才可能出現(xiàn)加工液被擊穿的情況，反之就會使加工被迫停止。如果加工液被擊穿以后，放電電壓就會出現(xiàn)馬上下降的情況，還會使工作電壓值維持在一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)下。假如電壓值出現(xiàn)比較大的情況，放電的間隙就會跟著增加，從而使排屑條件得到較好的改善，使放電加工的穩(wěn)定性不斷地增強(qiáng)，同時會給加工尺寸造成一定的影響，最終導(dǎo)致加工質(zhì)量出現(xiàn)一定的偏差，因此在實(shí)際操作的時候，一定要對放電間隙進(jìn)行精準(zhǔn)的把控。

放電電流和放電電壓保持在放電脈沖寬度之內(nèi)的最佳值，單個脈沖能量對脈沖寬度有著非常重要的影響，極間放電電流和脈沖放電頻率受脈沖間隔的直接影響，給加工速度造成一定的制約。通常情況下，要想使單個脈沖放電能量不斷地增大，就會對脈沖寬度進(jìn)行不斷的增加。加工電流受脈沖間隔和脈沖寬度的直接影響，如果縮小脈沖間隔或者是增加脈沖寬度都會使加工電流變大，電蝕產(chǎn)物也不會被及時排出，從而使表面質(zhì)量和加工速度受到影響，還會造成異常放電的情況出現(xiàn)，從而使工件被燒傷。

二、電參數(shù)給加工質(zhì)量造成的影響

（一）短路峰值電流

在特定的工藝環(huán)境中，短路峰值電流Is會給表面粗糙度Ra和切割速度帶來一定影響，其關(guān)系曲線詳見下圖所示。對該曲線進(jìn)行仔細(xì)的分析，當(dāng)其他條件一致的時候，短路峰值電流增大就會使切割速度不斷提高。短路峰值電流比較大，就會使表面粗糙度出現(xiàn)一定的改變，這就說明將加工電流峰值不斷增加，單個脈沖能量也會跟著增大，因此放電痕跡就會增大，從而使切割速度不斷地提高，最終導(dǎo)致表面粗糙度比較差。

（二）脈沖寬度

在特定的工藝環(huán)境中，分析短路峰值電流Is給表面粗糙度Ra和切割速度帶來影響的關(guān)系曲線可以發(fā)現(xiàn)，脈沖寬度增大，切割速度就會提升，表面粗糙度則會變差。這主要是因?yàn)殡S著脈沖寬度的不斷增大，單個脈沖放電能量也會跟著逐漸增加，從而使放電痕隨之變大。脈沖寬度不斷增大，使電極絲的損耗逐漸上升。一般情況下，中加工和精加工中經(jīng)常使用電火花線切割，需要對單個脈沖放電能量進(jìn)行一定的限制，先對短路峰值電流進(jìn)行認(rèn)真的確定，接著依據(jù)實(shí)際情況對脈沖寬度進(jìn)行選擇。

（三）脈沖間隔

在特定的工藝環(huán)境中，分析短路峰值電流Is給表面粗糙度Ra和切割速度帶來影響的關(guān)系曲線可以發(fā)現(xiàn)，脈沖間隔減小，切割速度則會不斷增加，表面粗糙度也會增大。這主要是因?yàn)榍懈钏俣仁苊}沖間隔的影響比較突出，表面粗糙度也會受脈沖間隔的影響。在確定單個脈沖放電能量以后，隨著脈沖間隔的逐漸減小，脈沖頻率則會不斷提升。在實(shí)際加工中，脈沖間隔不可以無限縮小，間隙絕緣狀態(tài)的恢復(fù)速度對其產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。假如脈沖間隔較小，放電產(chǎn)物就不能及時地排出，使放電間隙的電離得不到及時的清除，從而使加工無法保持在穩(wěn)定狀態(tài)，甚至?xí)构ぜ霈F(xiàn)被燒傷的情況或者是出現(xiàn)斷絲的情況。脈沖間隔也不可以過大，如果出現(xiàn)過大的情況，就會使切割速度出現(xiàn)比較明顯的下降，使連續(xù)加工受到影響，最終導(dǎo)致加工出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。

（四）進(jìn)給速度

進(jìn)給速度的快慢對加工精度、切割速度以及加工工件表面的粗糙度都有一定的影響。如果進(jìn)給速度過慢并且慢于工件腐蝕的速度，則會出現(xiàn)切割速度變低且脈沖利用率不高的情況，加工出來的工件表面顏色會變，呈現(xiàn)出淡褐色且工件兩端有燒過的痕跡或不穩(wěn)定條紋；如果速度過快且超過件腐蝕的速度，則會出現(xiàn)加工不穩(wěn)定和短路現(xiàn)象，同時也會和速度過慢時一樣，加工出來的工件表面顏色會變，呈現(xiàn)出淡褐色且工件兩端有燒過的痕跡或不穩(wěn)定條紋；如果加工速度和切割速度正好符合要求，則會加工穩(wěn)定，且表面亮而細(xì)膩。

三、合理選擇電參數(shù)的常用方法

1.切割速度要求比較高的時候，當(dāng)脈沖電源出現(xiàn)脈沖寬度大、短路電流大和空載電壓高的情況時，切割速度就會比較快。然而表面粗糙度和切割速度的要求屬于比較矛盾的兩個工藝，因此一定要在表面粗糙度得到保證以后，才能對切割速度進(jìn)行提升，間隙消電離也會給切割速度造成一定的制約，換句話說就是脈沖間隔一定要保持在最佳的狀態(tài)下。

2.表面粗糙度要求比較好的時候，假如切割工件的厚度在8厘米之內(nèi)，最好使用分組波脈沖電源進(jìn)行加工，與能量相同的矩形波脈沖電源進(jìn)行比較，如果切割速度條件都一樣，則會得到比較好的表面粗糙度。不管是分組波還是矩形波，它們的單個脈沖能量都比較小，Ra值也會較小。簡而言之，脈沖間隔合適、脈沖寬度較小、峰值電流較小、峰值電壓較低的時候，表面粗糙度就會比較理想。

3.電極絲損耗要求比較小的時候，通常選擇脈沖前沿上升比較緩的波形或者是前階梯脈沖波形，這種波形電流的上升率比較低，對電極絲的損耗比較小。

4.根據(jù)進(jìn)給狀態(tài)可以調(diào)整變頻的方法如下表。

四、結(jié)語

大量的實(shí)踐證明，矩形波脈沖電源的電參數(shù)一旦發(fā)生改變，就會使加工質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響，一定要以工件的實(shí)際情況為根本出發(fā)點(diǎn)，對所有的因素進(jìn)行全面的考慮，選擇的電參數(shù)不僅要滿足加工的標(biāo)準(zhǔn)，還要保證加工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。比如，在加工零件或者是精、小模具的時候，電參數(shù)一定要達(dá)到表面粗糙度和工件精準(zhǔn)度的標(biāo)準(zhǔn)，加工電流一定不要過大，脈沖寬度要較窄，這就會使加工速度受到一定的影響。反之，在加工大、中型零件或者是模具的時候，表面粗糙度和精準(zhǔn)度的要求不高，對電參數(shù)的選擇可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使切割速度得到較好的提升。在進(jìn)行工件加工的時候，需要對脈沖間隔進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，從而使加工的穩(wěn)定性得到保證。所以對電參數(shù)的選擇非常關(guān)鍵，對電參數(shù)進(jìn)行客觀、正確的選擇可以使加工的效果達(dá)到最佳的狀態(tài)。

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