线切割加工工艺参数选择参考
- 发布时间：2013-06-21
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在线切割过程，在加工工艺确定好之后到实际数控加工这一阶段需要对加工条件工艺参数的设定，这个加工条件工艺参数对于加工过程影响很大，本文主要阐述加工条件工艺参数的影响机理，让读者更好的选择。线切割在我国制造业应用越来越普及，它是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的。它不仅使电火花加工的应用得到了发展，而且某些方面已取代了电火花穿孔、成形加工。如今，线切割机床已占电火花机床的大半。线切割加工的基本原理：利用作为负极的电极丝和作为正极的金属材料—工件之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求,对工件加工的一种工艺方法。基于以上的加工原理，我们在实际加工过程不仅要考虑加工零件的工艺流程，而且还要考虑在加工过程中控制加工精度、质量、效率的加工条件参数，这些加工条件参数主要包括钼丝直径、脉冲电源参数、加工间隙、走丝速度、电极丝张力的选择，这些加工条件参数如果没有慎重考虑，就很有可能造成加工效率低、达不到精度以及粗糙度要求，甚至在加工过程中会出现电极丝短路、短丝等现象。因此为避免上述情况发生，我们接下来就阐述线切割加工条件工艺参数对加工过程的影响机理，以便操作在实际加工时能有个理论选择依据，帮助操作者更好的选择加工条件工艺参数。
钼丝直径钼丝直径的选择主要影响到工件的尺寸精度以及加工强度，钼丝直径越小，对工件的尺寸影响就越小，但是其加工强度就越低，加工过程就越容易出现断丝情况；对于工件尺寸的影响，这个我们可以通过线切割软件里面的切割补偿量进行设置尽量削减其影响，剩下只考虑其加工强度因素，通常来讲，0.18mm直径的钼丝是兼顾强度和精度的*结合点，对于钼丝的选择，除了直径的选择，还有下面几点：（1）钼丝要具有良好的耐蚀性，利于提高加工精度；（2）线切割机床钼丝要有良好的导电性，有利于提高电路效率；（3）有较高的熔点，有利于大电流加工。脉冲电源参数的选择脉冲电源参数的选择是工件加工质量、生产效率的关键参数之一，其中脉冲电源的参数直接关系到脉冲加工的效率和品质，相同的工件脉冲电源参数越小加工效率自然越慢，而脉冲电源参数较大时当然到达目的尺寸的时间会越短，但会导致加工尺寸的不稳定，从而影响工件的品质。线切割加工一般都采用晶体管高频脉冲电源，用单个脉冲能量小、脉宽窄、频率高的脉冲参数进行正极性加工。加工时，可改变的脉冲参数主要有电流峰值、脉冲宽度、脉冲间隔、空载电压、放电电流。要求获得较好的表面粗糙度时，所选用的电参数要小；若要求获得较高的切割速度，脉冲参数要选大一些，但加工电流的增大受排屑条件及电极丝截面积的限制，过大的电流易引起断丝，下面对具体的参数影响进行分析。
1．短路峰值电流对工艺指标的影响在一定条件下，但其他工艺条件不变时，增大短路峰值电流，可以提高切割速度，但表面粗糙度将会变差。这是作为短路峰值电流越大，单个脉冲能量越大，放电的的电痕就越大，切割速度高，表面粗糙度就比较差。在增大短路峰值电流的同时，电极丝的损耗也加大，在严重的情况下甚至会发生断丝现象，同时也有可能影响到加工精度。2.开路电压开路电压增大，加工电流增大，切割速度提高，表面粗糙度变差。这是因为开路电压增大，致使排削更容易，切割的速度和加工的稳定性也都有所提高，但随着加工间隙的增大，加工精度略有下降。同时开路电压的增大还会使电极丝产生震动，加大了电极丝的损耗；正常情况下，我们在采用乳化液作为介质使用快走丝方式加工时，其开路电压值一般取60V到150V之间。3.脉冲宽度当脉冲宽度增大时，切割速度提高，但是表面粗糙度变差。这是因为脉冲宽度增大，单个脉冲放电能量增大，所以致使切割速度提高，表面粗糙度变差。一般情况下，脉冲宽度值通常取2～60μs，作精加工时，脉冲宽度取值一般小于20μs，4．脉冲间隙当脉冲间隙减少时平均电流增大，切割速度加快，但在一般情况下脉冲间隙不能取的太小，如果脉冲间隙取得太小，放电产物来不及排出，放电间隙来不及充分消电离，使得加工不稳定，容易发生电弧放电致使工件表面烧伤和出现断丝；但是脉冲间隙也不适宜太大，否则会使切割速度明显下降，严重时不能进给（加工无法正常进行，单板机数字不走），使加工变的不稳定；一般情况下，减少脉冲间隙，表面粗糙度值提高，但是提高的幅度不大，此时切割速度明显增大，同时表明，脉冲间隙对切割速度影响较大，对表面粗糙度影响较小。（注：加工工件较厚时，为了保证加工的稳定，放电间隙要大，所以脉冲宽度和脉冲间隙都应取较大值。）5．放电波形线切割机床常用的两种波形是矩形波脉冲和分组脉冲。在相同的工艺条件下，分组脉冲常常能获得比较好的加工效果，常用于精加工和薄工件加工。电流波形的前沿上升比较缓慢时，电极丝损耗较小。但如果脉冲宽度很窄时，必须有陡的前沿才能进行有效加工。矩形波加工效率高，加工范围广，加工稳定性好，属于快走丝线切割zui常用的加工波形。
加工间隙的选择加工间隙的选择是要参照你的脉宽大小、电极间电压高低、电极材料、加工件材料以及加工精度决定的，一般放电间隙在0.01~0.05mm之间，粗加工比精加工放电间隙要大一点。走丝速度的选择对于快走丝线切割机床，在一定的范围内，随着走丝速度（简称丝速）的提高，有利于脉冲结束时放电通道迅速消电离。同时，高速运动的电极丝能把工作液带入厚度较大工件的放电间隙中，有利于排屑和放电加工稳定进行。故在一定加工条件下，随着丝速的增大，加工速度提高。图一为快走丝线切割机床走丝速度与切割速度关系的实验曲线。
实验证明：当走丝速度由1.4m/s上升到7～9m/s时，走丝速度对切割速度的影响非常明显。若再继续增大走丝速度，切割速度不仅不增大，反而开始下降，这是因为丝速再增大，排屑条件虽然仍在改善，蚀除作用基本不变，但是储丝筒一次排丝的运转时间减少，使其在一定时间内的正反向换向次数增多，非加工时间增多，从而使加工速度降低。对应zui大加工速度的*走丝速度与工艺条件、加工对象有关，特别是与工件材料的厚度有很大关系。当其他工艺条件相同时，工件材料厚一些，对应于zui大加工速度的走丝速度就高些，即图一中的曲线将随工件厚度增加而向右移。在国产的快走丝机床中，有相当一部分机床的走丝速度可调节，比如深圳福斯特数控机床有限公司生产的线切机床的走丝速度有3m/s、6m/s、9m/s、12m/s，可根据不同的加工工件厚度选用*的加工速度；还有另外一些机床只有一种走丝速度，如北京阿奇公司的FW系列快走丝机床的走丝速度为8.7m/s。对于慢走丝线切割机床，同样也是走丝速度越快，加工速度越快。因为慢走丝机床的电极丝的线速度范围约为每秒零点几毫米到几百毫米。这种走丝方式是比较平稳均匀，电极丝抖动小，故加工出的零件表面粗糙度好、加工精度高；但丝速慢导致放电产物不能及时被带出放电间隙，易造成短路及不稳定放电现象。提高电极丝走丝速度，工作液容易被带入放电间隙，放电产物也容易排出间隙之外，故改善了间隙状态，进而可提高加工速度。但在一定的工艺条件下，当丝速达到某一值后，加工速度就趋向稳定。电极丝张力的选择电极丝张力对工艺指标的影响如图二所示。由图可知，在起始阶段电极丝的张力越大，则切割速度越快，这是由于张力大时，电极丝的振幅变小，切缝宽度变窄，进给速度加快。
若电极丝的张力过小，一方面电极丝抖动厉害，会频繁造成短路，以致加工不稳定，加工精度不高；另一方面，电极丝过松使电极丝在加工过程中受放电压力作用而产生的弯曲变形严重，结果电极丝切割轨迹落后并偏移工件轮廓，即出现加工滞后现象，从而造成型状和尺寸误差，如切割较厚的圆柱时会出现腰鼓形状，严重时电极丝在快速运转过程中会跳出导轮槽，从而造成断丝等故障；但如果过分将张力增大，切割速度不仅不继续上升，反而容易断丝。电极丝断丝的机械原因主要是由于电极丝本身受抗拉强度的限制。因此，在多次线切割加工中，往往初加工时电极丝的张力稍微调小，以保证不断丝，在精加工时稍微调大，以减小电极丝抖动的幅度来提高加工精度。在慢走丝加工中，设备操作说明书一般都有详细的张紧力设置说明，初学者可以按照说明书去设置，有经验者可以自行设定。如对多次切割，可以在*次切割时稍微减小张紧力，以避免断丝。在快走丝加工中，部分机床有自动紧丝装置，操作者*可以按相关说明书进行操作；另一部分需要手动紧丝，这种操作需要实践经验，一般在开始上丝时紧三次，在随后的加工中根据具体情况具体分析。