摘要：深入分析了影響電火花切割加工工件表面質(zhì)量的各種相關(guān)因素,提出了改善并提高線切割加工工件精度和表面質(zhì)量的措施和方法。
一、引言
電火花線切割機(jī)按切割速度可分為快走絲和慢走絲兩種,由于快走絲線切割機(jī)所加工的工件表面粗糙度一般在ra=1.25～2.5μm范圍內(nèi),而慢走絲線切割機(jī)所加工的工件表面粗糙度通常可達(dá)到ra=0.16μm,且慢走絲線切割機(jī)的圓度誤差、直線誤差和尺寸誤差都較快
走絲線切割機(jī)好很多,所以在加工高精度零件時(shí),慢走絲線切割機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。
由于慢走絲線切割機(jī)是采取線電極連續(xù)供絲的方式,即線電極在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成加工,因此即使線電極發(fā)生損耗,也能連續(xù)地予以補(bǔ)充,故能提高零件加工精度。但電火花線切割機(jī)工作時(shí)影響其加工工作表面質(zhì)量的因素很多,特別是慢走絲線切割機(jī)更需要對(duì)其有關(guān)加工工藝參數(shù)進(jìn)行合理選配,才能保證所加工工件的表面質(zhì)量。筆者在汕頭大學(xué)cad/cam中心利用日本sodick公司制造的慢走絲線切割機(jī)進(jìn)行了許多注射模和沖模的線切割加工,在分析影響線切割加工工件表面質(zhì)量的相關(guān)因素方面做了一些探索和研究,積累了若干行之有效的工作經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)介紹如下。
二、改善線切割加工工件表面質(zhì)量的措施與方法
在分析影響電火花線切割加工工作表面質(zhì)量的相關(guān)因素之前,必須先了解電火花切割加工時(shí)在線電極與工件之間存在的疏松接觸式輕壓放電現(xiàn)象。通過(guò)多年觀察研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)柔性電極絲與工件接近到通常認(rèn)為的放電間隙（例如8～10μm）時(shí),并不發(fā)生火花放電,甚至當(dāng)電極絲已接觸到工件,從顯微鏡中已看不到間隙時(shí),也常?？床坏交鸹?只有當(dāng)工件將電極絲頂彎并偏移一定距離（幾微米到幾十微米）時(shí)才發(fā)生正常的火花放電。此時(shí)線電極每進(jìn)給1μm,放電間隙并不減少1μm,而是電極絲增加一點(diǎn)線間張力,而工作則增加一點(diǎn)側(cè)向壓力,顯然,只有電極絲和工件之間保持一定的輕微接觸壓力后才能形成火花放電。據(jù)此認(rèn)為:在電極絲和工件之間存在著某種電化學(xué)產(chǎn)生的絕緣薄膜介質(zhì),當(dāng)電極絲和工件接觸時(shí)因其在不停運(yùn)動(dòng),移動(dòng)摩擦使該絕緣薄膜介質(zhì)減薄到可被擊穿的程度才會(huì)發(fā)生火花放電。
為分析影響電火花線切割加工工作表面質(zhì)量的各有關(guān)因素。由于在加工時(shí)放電力總是將電極絲推向與它前進(jìn)方向相反的方向,因此這個(gè)力將是造成電極絲滯后的主要因素。除以上因素外,對(duì)線切割加工質(zhì)量有直接影響的因素主要涉及人員、設(shè)備、材料等方面。為了改善加工工件表面質(zhì)量,可以從影響zui大的人為因素、機(jī)床因素和材料因素等3方面來(lái)考慮對(duì)加工質(zhì)量的控制方式和改進(jìn)方法。
2.1影響線切割加工工件表面質(zhì)量的人為因素的控制與改善
人為因素的控制與改善主要包括加工工藝的確定和加工方法的選擇,這可以通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn):
（1）實(shí)施少量多次加工。對(duì)于這個(gè)量,一般由機(jī)床的加工參數(shù)決定,根據(jù)使用日本sodick公司制造的慢走絲線割機(jī)的經(jīng)驗(yàn),除第1次加工外,加工量一般是由幾十微米逐漸遞減到幾個(gè)微米,特別是加工次數(shù)較多的zui后一次,加工量應(yīng)較小,即幾個(gè)微米,以至加工次數(shù)越多工件的表面質(zhì)量越好。由于減少線切割加工時(shí)材料的變形可以有效提高加工工件表面質(zhì)量,因而應(yīng)采用少量、多次切割方式。在粗加工或半精加工時(shí)可留一定余量,以補(bǔ)償材料因原應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞所產(chǎn)生的變形和zui后一次精加工時(shí)所需的加工余量,這樣當(dāng)zui后精加工時(shí)即可獲得較為滿意的加工效果。少量、多次切割可使加工工件具有單次切割不可比擬的表面質(zhì)量,是控制和改善加工工件表面質(zhì)量的簡(jiǎn)便易行的方法和措施。
（2）合理安排切割路線。該措施的指導(dǎo)思想是盡量避免破壞工件材料原有的內(nèi)部應(yīng)力平衡,防止工件材料在切割過(guò)程中因在夾具等作用下,由于切割路線安排不合理而產(chǎn)生顯著變形,致使切割表面質(zhì)量下降。
（3）正確選擇切割參數(shù)。對(duì)于不同的粗、精加工,其絲速、絲的張力和噴流壓力應(yīng)以參數(shù)表為基礎(chǔ)作適當(dāng)調(diào)整,為了保證加工工件具有更高的精度和表面質(zhì)量,可以適當(dāng)調(diào)高線切割機(jī)的絲速和絲張力,雖然制造線切割機(jī)床的廠家提供了適應(yīng)不同切割條件的相關(guān)參數(shù),但由于工件的材料、所需要的加工精度以及其他因素的影響,使得人們不能*照搬書本上介紹的切割條件,而應(yīng)以這些條件為基礎(chǔ),根據(jù)實(shí)際需要作相應(yīng)的調(diào)整。例如若要加工厚度為27mm的工件,則在加工條件表中找不到相當(dāng)?shù)那闆r,這種條件下,必須根據(jù)厚度在20mm～30mm間的切割條件和相應(yīng)補(bǔ)嘗量作出調(diào)整,主要辦法是:加工工件的厚度接近哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)厚度就選擇其為應(yīng)設(shè)定的加工厚度,而補(bǔ)償量則根據(jù)加工工件的實(shí)際厚度,與表中標(biāo)準(zhǔn)厚度的差值,按比例選取。