快走丝线切割加工精度及质量的影响因素分析

引言

快走丝线切割机在切割时,不仅受工件表面质量要求的限制,也受钼丝最大通过电流的限制,其单个脉冲能量不能过大。要获得较高的切割效率,在满足切割质量要求的前提下,单个脉冲能量应尽可能取大些。为了提高线切割效率,实际操作中常用增大峰值电流、增加脉宽及减小脉间的方法来增大单个脉冲能量,但脉冲能量增大会使放电痕即切割条纹增粗,切割质量降低。若增大峰值电流、脉宽,单个脉冲能会增加,更会导致钼丝损耗加剧,切割精度降低。而减小脉宽、增大脉间、降低电流及电压有助于改善工件表面质量及切割精度,但会降低切割效率。因此,希望找到快走丝线切割加工规律,并据此建立加工数据库,使得操作者只需根据零件切割要求,从专家库中调入相应工艺参数,再结合实际情况适当修改即可使用。

1工艺路线的制定

1.1切割时工件的正确安装

快走丝线切割机在切割时钼丝贯穿整个工件,工件安装时一般采用悬臂支撑或桥式支撑,为保证切割精度,工件的安装及定位精度要好,应以工件中精度最高的平面作为定位面、棱边及孔口倒角:工件的导电性能对切割的影响也很大,因此,在安装前应将工件表面的积盐、氧化皮及油漆等不导电物质清除干净,增强工件的导电性。对工件进行热处理时要充分,防止切割中内应力对工件精度产生影响。

1.2切割中工件的定位及校正

工件装夹后要校正,校正的目的是保证切割时工件具有正确的相对位置,可通过机床携带的软件来查找外形或工艺孔中心进行确定,作为基准的工艺孔要有正确的形状和位置精度,否则会有校正误差。切割件间的位置关系靠机床的移动及精度保证。一般情况下,将工件的基准位置参考点作为工件的切割起点,校正就是确定起割点,它包括基准边的寻找及中心确定。

1.2.1工件基准边的寻找

如图1所示,要在距工件左端A处、距上端B处切割出一个图示形状,校正步骤为:运行钼丝并通以电源,摇动工作台手柄,使钼丝与工件左边轻碰并有细微放电火花,此时将X轴坐标归零,并根据图纸尺寸及钼丝半径摇动手柄定位:用同样的方法感知工件上边,将y轴坐标归零,根据图纸尺寸及钼丝半径摇动手柄定位,即可确定切割起点的位置。

1.2.2工件基准中心的确定

如图2所示,要在工件中心部位切割出一个零件,先按图纸尺寸在A处精加工一个穿丝孔,再利用机床携带的自动查找功能找出穿丝孔中心,就能保证切割出的图形位置满足工艺要求。注意要保证穿丝孔的形状精度,否则会因穿丝孔圆度超差而导致机床的自动找正产生误差。

1.3工艺路线的影响

1.2.1工艺路线走向及起点的选择

在切割中发现,切割路线是否合理对切割精度也有很大影响,图2为要切割零件的形状,为了避免材料内部组织及内应力对切割精度产生影响,应合理选择切割路线的走向及起点。如果选择A122435681A、B422186534B或者B435681224B路线,在切割中,由于靠近夹持区的切割体先脱落本体,在工件自重作用下,会对未切割部分产生较大弯曲力。若选择A8653421A路线,则可将这种影响降低到最小。切割起(终)点选择不当,会造成切割面粗糙甚至夹断钼丝,故应将起(终)点选在切割面的拐角处或要求不高的表面,如图4(a)所示,若选A为起点,则会在B处留下较严重切痕,若采用图4(b)中的起点,则产生切痕很小,对产品质量影响很小。

1.3.2辅助路径及回退路径

在线切割过程中,钼丝由于松弛及运行抖动,会产生较大弯曲而滞后响应,使工件尖成塌角,影响工件精度。为避免塌角的产生,可采用辅助工艺路线,如图5所示,经过这样处理后,可消除钼丝抖动变形而造成的影响,避免四个塌角的影响。

2钼丝的安装及维护

(1)手工绕丝用力不均匀,易造成储丝筒上的钼丝松紧不一,钼丝使用时间过长损耗严重,直径变细,会使钼丝偏移补偿基准发生变化:切割厚大工件时若脉宽选择过大,会使通道中出现火花放电点集中现象,易烧伤及烧断钼丝:若脉宽过小,放电通道来不及消电离,切割不稳定,则会使钼丝短路和断丝。若切割中断丝重新装丝,在断丝处会产生二次切割条纹,影响切割质量,且断丝增加了切割成本,降低了切割效率。

快走丝线切割机采用钼丝在导电块上无束滑的方式进电,由于没有专门的紧丝装置,增加钼丝张力靠绕丝时的预紧力及在切割一段时间后停机对钼丝的收紧来实现,因此,要保证钼丝在整个切割过程中始终具有良好的张紧力,确保进电可靠,可在运丝系统中加装一个恒张力装置,如图6所示。

(2)在切割中,钼丝运行抖动也会对切割件精度产生影响,而引起钼丝抖动的因素有:储丝筒的径向跳动及在两端的快速换向冲击、导轮的径向跳动及轴向窜动、放电过程中产生的激励等。目前,快走丝线切割采用的叉式丝架刚性不够,切割中丝架的振动会使钼丝的低频抖动加剧、幅度增大,严重影响钼丝与工件间的相对位置,影响工件的切割质量和精度,因此,在切割机中加装恒张力装置对钼丝实施主动控制,可有效减少注丝架导致的钼丝低频抖动。

3结语

在快走丝线切割加工中,通过采取上述措施对线切割加工工艺进行改善,使得工件的切割质量和精度有了明显提高,测得工件表面粗糙度值为Ra=1.32am,并且切割条纹细腻,满足使用要求,说明只要对影响快走丝线切割机切割质量的因素加以控制,就能够保证加工件质量满足要求。