摘要：針對數(shù)控低速走絲線切割機床的斷絲問題，分別從設(shè)備、操作方法、工件材質(zhì)及工藝方面分析了斷絲故障的原因及處理方法，這些方法能在實際加工中切實有效地減少斷絲的發(fā)生。
 
數(shù)控低速走絲電火花線切割機床具有應用范圍廣、加工精度高、效率高等特點，在一定的條件下，可以實現(xiàn)無人監(jiān)控加工，不間斷生產(chǎn)，但斷絲卻使這一優(yōu)勢難以充分發(fā)揮，并且會使加工截面產(chǎn)生斷絲接痕，影響工件表面質(zhì)量，降低工作效率。因此，在切割過程中避免或減少斷絲就顯得十分必要。經(jīng)過多年的實踐、探索，我認為要解決低速走絲線切割機床斷絲的問題，應從設(shè)備、人員、工件等直接影響的因素加以考慮。
1 與機床相關(guān)的斷絲故障及處理
1.1 走絲機構(gòu)
低速走絲線切割機的走絲機構(gòu)較復雜，一旦走絲機構(gòu)有故障會導致絲張力的擺動，當絲上出現(xiàn)小裂紋時，加速絲的斷裂。因為開始斷裂的臨界裂紋尺寸是所施加張力的函數(shù)，力越大，裂紋尺寸越大。當遇到張力擺動的峰值時，裂紋急劇擴展，絲就會立即斷裂。因此，當發(fā)現(xiàn)走絲機構(gòu)有故障時，應及時排除，避免斷絲。
1.1.1 電極絲
好的電極絲，一般都采用鋅和含鋅量高的黃銅合金作為涂層，在條件允許的情況下，盡可能使用優(yōu)質(zhì)電極絲。當要求高生產(chǎn)率時可采用直徑0.12～0.30 mm的鍍鋅黃銅絲，它可承受較大的峰值電流。
我們知道絲徑大的電極絲的抗拉強度臨界值要比絲徑小的高。通常加工，電極絲的抗拉強度(即絲張力) 只要在絲的設(shè)計允許范圍之內(nèi)或超過少許，電極絲都不會被拉斷。因而操作者每間隔一段加工時間后，應當用表測量一下絲的張力，使其保持在合理、適用的范圍內(nèi)。
1.1.2 導電塊
低速走絲線切割機床的導電塊一般加工60～120 h就必須清洗一次。如果加工過程中，在導電塊位置出現(xiàn)斷絲，就必須檢查導電塊，把導電塊卸下來，用清洗液清洗掉上面粘著的臟物，磨損嚴重的要換個位置使用或更新導電塊。
1.1.3 貯絲筒
當導絲機構(gòu)的精度下降時，會引起貯絲筒的徑向跳動和軸向竄動。貯絲筒的徑向跳動會使電極絲的張力減小，造成絲松，嚴重的會使絲從導輪槽中脫出拉斷。貯絲筒的軸向竄動會使排絲不勻，產(chǎn)生疊絲現(xiàn)象。如果線架剛性差，運絲時會產(chǎn)生振動或擺動，不但影響精度也會引起斷絲。所以應該保證導絲機構(gòu)良好的精度，絲架剛性要好。
1.1.4 廢絲處理
低速走絲線切割機床是單向走絲，加工中會產(chǎn)生大量廢絲。廢絲若不及時取出，易在極間產(chǎn)生附加電容，并且有可能與加工區(qū)域的電極絲直接導通，從而產(chǎn)生能量集中釋放，引起斷絲，甚至短路，以至于無法進行正常加工。因此在廢絲落下時，要及時取出。目前高檔機床都有廢絲自動處理裝置。處理方式有兩種：一是把切絲裝置放在廢絲排出口處，如日本三菱新型線切割機床KH-L廢絲切斷便是以特殊的旋轉(zhuǎn)刃口為手段的拉伸斷裂方式，不會導致電極絲纏繞，可避免加工中斷。二是把斷絲裝置安在加工頭內(nèi)，切斷的廢絲用沖水管道排出。
1.2 工作液系統(tǒng)
低速走絲切割機放電加工時，工作液的電阻率必須在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。絕緣性能太低，將產(chǎn)生電解而形不成火花放電；絕緣性能太高，則放電間隙小，排屑難，易引起斷絲。因此，加工時應注意觀察電阻率表的顯示，當發(fā)現(xiàn)電阻率不能再恢復正常時，應及時更換離子交換樹脂。再者還應檢查與冷卻液有關(guān)的條件，檢查加工液的液量，檢查過濾壓力表，及時更換過濾器，以保證加工液的絕緣、洗滌和冷卻性能，預防斷絲。
另外，還應保證對電極絲的沖水，因為放電過程中產(chǎn)生的加工屑也是造成斷絲的因素之一，加工屑會在絲的粘著部位產(chǎn)生脈沖能量集中釋放，使絲產(chǎn)生裂紋，發(fā)生斷裂。因此加工過程中必須沖走這些微粒。從沖洗能力的觀點看，加工低升華熱的材料沖洗效果好。這些材料易轉(zhuǎn)化成氣體，只留下很少的微粒。而高升華熱的材料會產(chǎn)生大量微粒，容易引起斷絲，因此必須采用大的沖水量沖走廢屑。材料的切割量在粗加工時最大，產(chǎn)生的廢屑也最多，因此粗加工時的沖水量要比后續(xù)幾次的大。為了有效地沖走固體微粒，還應盡量使水沖進割縫，更好地改善沖刷狀況。
1.3 加工參數(shù)
低速走絲線切割的加工參數(shù)一般都根據(jù)標準選取，但當加工超高件、上下異形件及大錐度切割時常常出現(xiàn)斷絲，這時就要調(diào)整放電參數(shù)。較高能量的放電將引起較大的裂紋，因此就要適當增大脈沖間隙，減小脈沖能量，斷絲也就減少。
對于不同的粗、精加工，其絲速、張力和噴流壓力應以參數(shù)表為基礎(chǔ)作適當調(diào)整，為了保證加工工件有更高的精度和表面質(zhì)量，可以適當調(diào)高絲速和絲張力，雖然制造線切割機床的廠家提供了適應不同切割條件的相關(guān)參數(shù)，但實際加工中不可能完全符合書本上介紹的切割條件，因而應以這些條件為基礎(chǔ)，根據(jù)實際需要作相應的調(diào)整。例如要加工厚度為38 mm的工件，在加工條件表中找不到相當?shù)那闆r，這種條件下，必須根據(jù)厚度在30～40 mm間的切割條件和相應補嘗量作出調(diào)整，主要辦法是：加工工件的厚度接近哪一個標準厚度就選擇其應設(shè)定的加工厚度，而補償量則根據(jù)加工工件的實際厚度與表中標準厚度的差值，按比例選取。
2 與操作方法相關(guān)的斷絲故障及處理
加工過程中的人為因素，對于減少斷絲故障的發(fā)生也是必需考慮的一個方面。
2.1 工件的裝夾
如果在加工過程中工件沒有夾緊，出現(xiàn)晃動，則可能引起電極絲的晃動，影響線切割的質(zhì)量。有時還會因工件錯位而無法再次找正，使之報廢。當加工工件即將切割完畢時，其與母體材料的連接強度勢必下降，此時要防止因加工液的沖擊或工件的自重引起加工工件偏斜，因為一旦發(fā)生偏斜，有可能使電極絲彎折或斷絲，所以要想辦法固定好被加工工件。
2.2 切割起始端的處理
加工的起始段，在最初放電位置很容易斷絲。特別是存有毛刺、鐵銹和污物時，將在該處集中放電造成斷絲。因此，應預先清除加工起始位置的毛刺和鐵銹，然后選用較小的放電參數(shù)進行加工。如果切割一段后斷絲，那么，復歸后再加工時，要盡量調(diào)低脈沖強度，以便使電極絲經(jīng)過已加工表面時產(chǎn)生的電蝕量最小。當重新切至斷絲位置后，再改用正常條件加工。
2.3 廢料
當廢料落下后，若不及時取出，有可能與絲直接導通，產(chǎn)生能量集中釋放，引起斷絲，因此在廢料落下時，應在第一時間取出廢料。
3 與工件材質(zhì)、工藝相關(guān)的斷絲故障及處理
3.1 工件材料及厚度
工件的材質(zhì)由產(chǎn)品的使用性能決定。線切割加工時，為減少斷絲，可對不同材質(zhì)區(qū)別對待，選取相應的加工參數(shù)。加工某些噴砂、銹蝕及粘有熱處理渣的工件時，要先清除掉表面的雜物，否則開始加工時往往會因表面雜物造成絲在接觸部位產(chǎn)生能量集中釋放，導致斷絲。
加工不銹鋼、碳鋼、未淬火高碳鋼時穩(wěn)定性較差，切割速度較低，表面質(zhì)量較差，易造成斷絲。加工工件太薄時，電極絲易產(chǎn)生振動，也易造成斷絲。
3.2 走絲速度
走絲速度影響電極絲的損耗。由于線切割加工的電極絲直徑較小，若絲速過慢，電極絲上某一點可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆破力作用下極易斷絲。另外，提高走絲速度，可使工作液容易帶入狹窄的加工間隙，加強對電極絲冷卻，將電蝕產(chǎn)物帶出間隙之外。但是走絲速度過高，將會使電極絲振動加大，也容易斷絲。所以在電極絲允許一點連續(xù)放電次數(shù)的條件下，要結(jié)合工件厚度，根據(jù)放電頻率正確調(diào)節(jié)走絲速度。粗加工和精加工放電頻率不一樣，走絲速度也不一樣。如電極絲較細工件較厚的粗加工時，放電頻率應高些，走絲速度也應快些。
3.3 進給速度
進給過快，超過工件可能的蝕除速度，容易造成頻繁短路，切割速度反而慢，甚至可能斷絲。進給過慢，滯后于工件可能的蝕除速度，則容易造成頻繁開路，過跟蹤和欠跟蹤都是造成加工不穩(wěn)定的直接因素，容易引起斷絲。
3.4 切割路線
加工過程中應盡量避免破壞工件材料原有的內(nèi)部應力平衡和整體的剛度平衡，防止工件材料在切割過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。
如圖1（略）所示，夾具固定在左端， 從葫蘆形凸模左側(cè)，按逆時針方向進行切割，整個毛坯依據(jù)切割路線而被分為左右兩部分。由于連接毛坯左右兩側(cè)的材料越割越小，毛坯右側(cè)與夾具逐漸脫離，無法抵抗內(nèi)部殘留應力而發(fā)生變形，工件也隨之變形。若采用圖2（略）所示，按順時針方向切割，工件留在毛坯的左側(cè)，靠近夾持部位，大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標系中，剛性較好，避免了應力變形。一般情況下，合理的切割路線應將工件與夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，即將暫停點留在靠近毛坯夾持端的部位(圖2)。
因此從工藝上考慮,應考慮制作合理的工藝孔、槽，以便于應力對稱、均勻、分散地釋放，凸模及凹模應采用封閉切割。
4 總結(jié)
本人通過多年的實踐，總結(jié)了數(shù)控低速走絲線切割機床斷絲故障原因和處理辦法。影響低速走絲線切割機床斷絲的因素很多，由于各種機床的設(shè)計策略及加工工藝不同，引起斷絲的原因也不同，有時不僅僅是一個或兩個因素引起的，有可能是多個因素引起的，但只要對其進行系統(tǒng)的分析和科學的分類，就可對這些復雜且零亂的因素進行控制與調(diào)整，從而減少或避免斷絲現(xiàn)象，提高加工工件的質(zhì)量。