高速電火花線切割機(jī)床存在的問(wèn)題及其分析
更新時(shí)間：2012-09-14 點(diǎn)擊次數(shù)：2190
采用普通矩形波脈沖電源時(shí)，放電間隙較窄，在大能量加工時(shí)發(fā)生加工不穩(wěn)定現(xiàn)象，短路和電弧放電的脈沖增多，此時(shí)雖平均加工電流增大，電火花線切割機(jī)床但有效的放電脈沖并沒(méi)有增加，因此在這種情況下切割電流繼續(xù)增加，加工速度基本不變，但斷絲的幾率會(huì)增加。如要保持穩(wěn)定加工的狀態(tài)，繼續(xù)增加電流，增加脈沖的擊穿幾率，還可提高切割效率。
對(duì)于高速電火花線切割，電極絲的損耗也是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，要降低電極絲的損耗首先必須減少放電過(guò)程中離子對(duì)電極絲的轟擊作用，并盡量減少電極絲對(duì)放電能量的吸收，這就需電極絲表面能快速汽化，使電極絲表面在得到冷卻的同時(shí)把熱能釋放回放電通道內(nèi)，形成汽化壓力，從而提高對(duì)蝕除產(chǎn)物的排除能力，因此只有保持極間均勻冷卻作用才可使工作介質(zhì)在電極絲表面形成一層吸附膜，以減緩正離子對(duì)電極絲有轟擊作用，同時(shí)通過(guò)工作介質(zhì)自身的揮發(fā)帶走大量的熱量，以降低電極絲的損耗并提高其耐用度。
對(duì)于不能保證極間均勻冷卻的切割情況，電極絲在通過(guò)放電間隙的同時(shí)，也是蝕除產(chǎn)物將電極絲表層附著的膜抹干的過(guò)程，當(dāng)切割工件較厚時(shí)，電極絲在工件出口處的相當(dāng)長(zhǎng)距離內(nèi)將處于基本無(wú)工作介質(zhì)保護(hù)膜狀態(tài)，且是在冷卻條件極為惡劣的條件下進(jìn)行放電，這樣的電極絲的損耗自然就會(huì)增加，同時(shí)斷絲的幾率也會(huì)大大增大。如放電間隙加大，在同樣能量切割時(shí)其絲損耗會(huì)較低，且同時(shí)還可維持較高切割效率的原因。
高速電火花線切割技術(shù)存在的問(wèn)題首先是切割效率偏低，其次切割表面存在黑白交叉條紋也影響加工表面宏觀質(zhì)量的一個(gè)重要問(wèn)題。
電火花線切割穩(wěn)定加工的前提是首先必須保證在切割過(guò)程中不頻繁斷絲。斷絲的幾率是隨放電能量和切割厚度的增加而加大，即與電極絲在放電通道內(nèi)所受到離子轟擊、冷卻狀態(tài)及停留時(shí)間密切相關(guān)。切割的效率和表面粗糙度也與極間冷卻與消電離并恢復(fù)絕緣狀態(tài)有關(guān)。目前普遍使用含有機(jī)械油5%左右的乳化液作為工作的介質(zhì)，切割完畢后出現(xiàn)兩個(gè)現(xiàn)象：
一、是工件是粘附在基體上的，一般需要用力甚至敲擊才可以使其與基體脫離;
二、是工件表面覆蓋著膠粘的甚至是粉末狀的蝕除產(chǎn)物，需要煤油才能刷洗干凈。這主要是放電通道內(nèi)10000?C以上的高溫，是乳化液分解生成膠體狀或顆粒狀的物質(zhì)所致。這些物質(zhì)粘附在切縫內(nèi)，并主要在切縫的出口堆積，嚴(yán)重影響電蝕產(chǎn)物的排出，并阻擋了新鮮工作液介質(zhì)進(jìn)入切縫。由于兩級(jí)間不能維持不斷更新工作介質(zhì)，從而直接影響正常放電的延續(xù)，甚至是在混有大量膠體物質(zhì)的間隙內(nèi)進(jìn)行放電并產(chǎn)生電弧放電，從而使工件和電極絲表面得不到及時(shí)冷卻，絕緣狀態(tài)不正常，造成正常放電比例降低，切割速度降低，工件表面燒傷，換向條紋嚴(yán)重等一系列問(wèn)題，同時(shí)損失電極絲的耐用度，嚴(yán)重時(shí)引起燒絲。
由于使用乳化液會(huì)導(dǎo)致蝕除產(chǎn)物在切縫出口部位堆積，在存在大量蝕除產(chǎn)物且冷卻不充分的條件下產(chǎn)生的放電，將導(dǎo)致炭黑物質(zhì)反粘在工件表面并可能引起工件表面燒傷，產(chǎn)生黑白交叉條紋，因此切割表面的黑白交叉條紋一般出現(xiàn)在運(yùn)絲的出口處，顏色是由工件內(nèi)部向外逐漸變深，且由于重力的作用，在上下噴液基本對(duì)稱時(shí)，電極絲自下向上運(yùn)絲時(shí)由于蝕除產(chǎn)物的排出能力比電極絲由上向下運(yùn)絲時(shí)弱，工件上部的條紋會(huì)比下部的條紋顏色深且長(zhǎng)。乳化液的洗滌能力越差，切割表面的條紋就會(huì)越明顯;因此高速走絲線切割切割時(shí)產(chǎn)生黑白交叉條紋的根本原因仍是工作介質(zhì)的洗滌性能的問(wèn)題。目前人們只能通過(guò)增大乳化液的濃度、添加一些洗滌性物質(zhì)和增大脈間來(lái)改善切縫內(nèi)的冷卻和洗滌狀態(tài)，減弱條紋的顏色。
因此必須選用在放電過(guò)程中盡量不生成粘稠狀高分子化合物的非油或少油性工作液，以保證切縫內(nèi)工作介質(zhì)的均勻與流動(dòng)，才能達(dá)到改善放電狀態(tài)的目的。
我司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)證明，當(dāng)選用洗滌性良好的水溶性線切割液后，切割完畢工件自動(dòng)落下，切割表面只有一層薄膜狀物質(zhì)，沒(méi)有換向條紋，證明其極間呈現(xiàn)均勻冷卻狀況。在此冷卻條件下，可采用較大的放電能量（平均切割電流4～）進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的切割，切割效率超過(guò)150mm2/min。比且切割表面較光滑、平整，表面殘存的金屬液滴也較少。從典型的放電波形觀察，使用洗滌能力較差的乳化液時(shí)，由于極間充滿導(dǎo)電的膠體或顆粒物質(zhì)，采集到的放電波形基本沒(méi)有擊穿延時(shí)，較多比例有脈沖在起始時(shí)即呈現(xiàn)短路狀態(tài)，且放電過(guò)程中電壓跳動(dòng)較大，說(shuō)明放電過(guò)程中間隙狀態(tài)不穩(wěn)定，而在使用水溶性工作液條件下，放電波形呈現(xiàn)出間隙放電的典型特征——放電擊穿延時(shí)現(xiàn)象，且間隙時(shí)的洗滌條件愈好（如切割厚度較小時(shí)），放電擊穿延時(shí)的比例就愈高，放電電壓的波動(dòng)也較小，說(shuō)明極間區(qū)域存在較均勻的工作介質(zhì)，從而體現(xiàn)出間隙放電的特征。
在使用水溶性工作液后，由于切縫內(nèi)可得到均勻的冷卻，切縫內(nèi)工作介質(zhì)在電極絲的帶動(dòng)下貫穿流動(dòng)，因此換向條紋可很淡甚至消除。
采用水溶性工作液改善了極間的洗滌狀態(tài)后，還可通過(guò)脈沖電源的改進(jìn)增大放電間隙，從而進(jìn)一步改善電火花線切割機(jī)床極間的洗滌狀態(tài)，以適合采用更高切割能量進(jìn)行率切割的需求。
