高速電火花線切割機(jī)床存在的問題及其分析
更新時(shí)間：2012-09-14 點(diǎn)擊次數(shù)：2560
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)長距離內(nèi)將處于基本無工作介質(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。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)的洗滌性能的問題。目前人們只能通過增大乳化液的濃度、添加一些洗滌性物質(zhì)和增大脈間來改善切縫內(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)過長期試驗(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)，且放電過程中電壓跳動(dòng)較大，說明放電過程中間隙狀態(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。
