DK7732型快走（zǒu）絲電火花線切割機加（jiā）工工藝的改進
2016-10-28 來源：湖南汽車工程職（zhí）業學院 作者：謝冬和
摘要：快走絲（sī）電火花線切割機加工的凸（tū）模（mó），其表麵質量和加工精度往往達不到（dào）圖（tú）紙標準要求，需（xū）經過拋光及研磨等工序。如果對設備進行適（shì）當改造。對切割工藝進行改進，切（qiē）割的工件就能滿（mǎn）足（zú）圖紙要求（qiú），針對在加工中發現的問題，提出了線切割機工藝參（cān）數的計算方法。
關鍵（jiàn）詞：快走絲線切割（gē）機；工藝改進；計算方法；加工精度（dù）
隨著模具工業的快速發展，人們對模具產品的表（biǎo）麵質量及尺寸精（jīng）度的要求也越來越高。在快走絲線切割機加工之（zhī）後，還需（xū）對切割件進行拋光及研磨等才能保證模具符合圖紙要求，但花（huā）費的（de）成本（běn）較高（gāo），且生產效率也難以滿足要求。如果對線切割機進行改造，對使用的線（xiàn）切割工藝進行改進即采用（yòng）多次切割的工藝（yì）方法對模具零件進行加工，這（zhè）樣（yàng）得到的工件質量及加工精度（dù）應能滿足圖紙（zhǐ）要求。多次（cì）切割工藝就是第（dì）一次切割時采用較（jiào）大的電參數對（duì）工件進行快（kuài）速切割，快速地切（qiē）除（chú）工件上大部餘（yú）量，並使工件初步具備圖紙要求的外形；第二次切割時使用較小的電參數對工件進行精加工，並留精微餘量至第三次切割，保證工件（jiàn）符合（hé）圖紙要求；第三次切割時使用精規準對工（gōng）件進行精微加工，以獲得較理想的加工表麵及加（jiā）工（gōng）精度。本文以在快走絲線切割機上加工冷衝凸模為例，講解如何采（cǎi）用多次切割工藝來提高凸模的加工質量，希望這（zhè）些方法能對企業的生產具有一定的借簽作用。
l. 設備改造
由於使用的是普通快走絲電火花線切割機，其機械構造及配件是按通用標準進行設計和製造的，導（dǎo）致其加工件達不到圖紙要（yào）求，因此，必須在設備硬件及軟件上對其進行升級改造。否則切割的工件質量達不到圖紙要求，也不（bú）能實施多次切（qiē）割工藝。
(1)切割中，鉬絲因運行速度太快而抖動很嚴重，鉬絲與導電塊之（zhī）間、鉬絲與工件之間經常會產生非正常（cháng）的放電現象（xiàng）而使能量損耗，影響加工的正常進（jìn）行。
(2)DK7732型（xíng）快走絲電火花線切割機（jī）使用的絲杠為（wéi）普通絲杠，在（zài）進給過（guò）程特別（bié）是在換向時有誤差，導致加工件的精度達不到圖紙要求（qiú）。
(3)加工的次（cì）序及要求不同，選擇的電參數也不相同，才能保證工件的加工質量及加工精度符合圖紙要求，特別在精加工和（hé）精（jīng）微（wēi）加（jiā）工階段，選擇的脈寬值不但要求較小，而且變（biàn）化幅度也不能過大，否（fǒu）則會影響（xiǎng）到加工質量及加工精度。
根據對快走絲線切（qiē）割機加工情況的分析，在對工件使用多次切（qiē）割工藝之前，應對使用的快走絲線切割機床進行如下改造及（jí）調整。
(1)要嚴格控製機床的剛性、精度和走絲係統的穩定性。剛性差，機床加工的穩定性也差，故在加工前需對機床的傳（chuán）動部件（jiàn）進行改進和調整。采用帶預緊力的滾珠絲杠（gàng）副，此種絲杠副所需的轉矩較小，傳動時平穩，沒有爬行現（xiàn）象，並且此絲（sī）杠帶（dài）有一定的預緊力，消除了絲（sī）杠反向轉動時的間隙。
(2)儲絲筒帶動鉬絲作正反向高速（sù）運轉，鉬絲在運行中抖動，會造成切割（gē）過程的不穩定，而（ér）上、下噴水嘴間的鉬絲（sī）抖動（dòng）是造成切割不（bú）穩定（dìng）的主要因素，如果將兩導輪（lún）間的鉬絲抖動控製在允許範圍內，其切割性能能得到較好（hǎo）的改善。分析發現，噴水（shuǐ）嘴(如圖1所示（shì）)的（de）水口直徑達到了13 mm，鉬（mù）絲的活（huó）動範圍較大（dà），如果將該噴水嘴的內孑L直徑改為0．195 mm的（de）“眼（yǎn）模”陶瓷導絲嘴(如圖2所示)，這樣可以將鉬絲的抖動控（kòng）製在極小範圍內，還可消除多次（cì）切割中（zhōng）鉬絲的定位誤（wù）差，提高定（dìng）位精度。但這種陶瓷導絲嘴在安裝時要（yào）注意保證上、下絲（sī）嘴的同軸度，要用校絲器進行嚴格的校核及調整。
(3)鉬絲在高速運行中的抖動還會使鉬絲與導電塊（kuài）之間（jiān）產生非正常放電，這種非正常放電會降（jiàng）低施加在鉬絲與工件間的放電能（néng）量，從而減緩切（qiē）割速度。因此，必須對鉬絲的受電方式進行改進。從線切割機（jī）的（de）加工原理得知，電流通過導電塊一鉬絲_前端導輪，可以看出，負極線的傳輸距離較遠，傳遞過程中的能量損耗較（jiào）大，如果鉬絲一旦抖動，在鉬絲與導電塊之間就會產生細小間隙，進而會（huì）產生非正常放電。如果將負極線前移至與導（dǎo）絲輪座相連，導電（diàn）塊隻起支承作用，這樣可以縮短電流的傳輸距離及減少傳輸中的能量損耗，杜絕（jué）鉬絲與導電塊間的非正常放電，改進後的負（fù）極受電方式如圖3所（suǒ）示。
圖3負極受電方式改進圖（tú）
2.加過程及參數計算
在改造（zào）過的DK7732型快走絲電火花（huā）線切割機（jī）上用直徑為加．18 mm的鉬絲加工如圖4所示的凸模工件，工（gōng）件（jiàn）材料為Crl2，厚度為50 mm。如果采用（yòng）多次即分3次對（duì）工件進行加工，其切割路線如圖5所示。第一次沿著1—也（yě）_3—巧（qiǎo）—汀—固_10一l 1的切割路線，第二次沒（méi）著11—10—汐q硝q越_÷1的切割路線（xiàn），第（dì）三次沿著1—2_+3—5_7_9_÷10—11的切割路線進（jìn）行切（qiē）割。
圖（tú）4凸模工件
圖（tú）5切割路線
由（yóu）於所切割的凸模工件屬於內切割，為了在線切割機上實現3次切割，必須保留一段支撐段(圖中2_10)，可以在切割後的切縫中塞入薄銅片，卡住凸模件（jiàn）不致於（yú）往下掉，然後再按同樣的加工（gōng）工藝對2—10段分別進行3次切割，以保證凸模的加（jiā）工質量。
2．1 第一次切割時的工藝參數
由於第一（yī）次切割的主要目的是穩定快速切割，盡可能快地切除工（gōng）件上的餘量，並使（shǐ）工件（jiàn）初步具備圖紙的形狀（zhuàng），其參數（shù）的選用要求如下。
(1)脈衝參（cān）數。為了盡快將餘量（liàng）快速切除，應（yīng）選（xuǎn）用較大能量（liàng）的（de）脈衝（chōng）電參數，並且（qiě）要求在加工中逐步增大電流數值，控（kòng）製電流的上升率（lǜ）不要過大，以獲得更（gèng）好的切割效果，因此脈衝電流的峰值選擇在32 A，加工電（diàn）流控製在3．2 A，脈寬選為42¨s，加工後的（de）表麵粗糙度可達3．2¨m。
(2)切割中鉬絲補（bǔ）償（cháng）量門拘計算。切割中鉬絲補（bǔ）償（cháng）量的計算公式為（wéi）
式中∥為補償量，mm；8為第一次切割時的平均放電間隙，mm；d為電極絲直徑，mm；△為第二（èr）次切割預留的加工餘量，mm；s為（wéi）精修餘（yú）量，mm。在采用大能（néng）量電脈衝參數（shù）(脈衝電流的峰值較大（dà）)進（jìn）行（háng）加工的情況下，鉬絲（sī）與工件間的放電間隙6約為0．ol一0．02 mm，而留下精修餘量s甚微，而加工餘量△取決於（yú）工件加工後（hòu）的表（biǎo）麵粗糙度值的要（yào）求（qiú），表麵粗糙度值越小，留下的加工餘量就（jiù）越小。本案加（jiā）工時，按第一次加工控製表麵粗糙度值約為R。=3．2鬥m，取加工（gōng）餘量△=0．05 mm，這（zhè）樣補償量．廠約為0．16 mm。
(3)走絲方式。利用儲絲筒帶（dài）動鉬絲作往複運動，鉬（mù）絲的運行速度通過變頻控製器控製在10 m／s左右。太快，鉬（mù）絲的抖動嚴重，切割穩定性（xìng）差（chà）；過（guò）慢，切割效率較低，達（dá）不（bú）到快速切割的目的。
2．2第二次（cì）切割時的工藝參數
第二次切割（gē）的主要目的是修光第（dì）一次的加工（gōng）麵並確保其尺寸精度，因此，其工藝參數（shù）的選擇應有所不同。
(1)脈衝參數（shù）。要達到修光的目的（de），必（bì）須采用較（jiào）小的電脈衝能量，而降低脈衝能量的主要方法是減小脈寬，但脈寬選得太小，會影響線切割機的加工速度，在兼顧加工質量及切（qiē）割速度的情況（kuàng）下，將脈寬選擇為16鬥s，脈衝電（diàn）流的峰值為22 A，加工電（diàn）流控製在（zài）1．2A，加工後的表（biǎo）麵粗糙度可達1．6 Ixm。
(2)切割中（zhōng）鉬絲補償量^由（yóu）於第二次切割的目的是精加工（gōng），此時的放電間（jiān）隙比第一次的更小，應控（kòng）製在0．006～0．008 mm，留給第三次加工的餘量更小，僅有幾個微米。因此，第二次切割（gē）時的鉬絲補償量／約為0．11 mm(鉬絲半徑0．09 mm+電極絲補償量0．008 mm+預留量0．0l mm)。
(3)走絲方式。由於（yú）是以降低走絲（sī）速度的方式來實現修光的目的，但鉬絲仍會在工（gōng）件的加工（gōng）麵上（shàng）留下一道道的（de）切割條（tiáo）紋，因此可（kě）采用短行程切（qiē）割的方法，將絲速速度控製在一（yī）定範圍內，這樣可在第（dì）二次切（qiē）割後基本（běn）消除第一次切割留下的條紋，表麵粗糙度（dù）控製（zhì）在R。≤1．6 Ixm，走絲速度控製在4 m／s。
2．3第三次切割時的工藝參數
由於第三次切（qiē）割屬於精微加工，是對第二次（cì）加工的（de）表（biǎo）麵進行精修，保證工件的表麵粗糙度值和尺寸精度符合要求，其脈衝電參數（shù）的（de）選（xuǎn）擇要（yào）求如下。
(1)脈衝電參數。在兼顧加工速度及加工（gōng）質量的情況（kuàng）下，選擇脈寬4¨s，脈衝（chōng）電流的峰值為（wéi）10 A，加工電流（liú）控製在0．5 A，加工後的表麵粗糙度值（zhí）可達0．4 LLm。
(2)切割中鉬絲的補償（cháng）量．廠。因第三次切割屬於精微拋光（guāng）加工，其放電間隙要很（hěn）小（xiǎo）才能保（bǎo）證工件的尺寸精度和加工質量，其放電間隙控製（zhì）在0．004—0．006mm，鉬（mù）絲的補償（cháng）量．廠為0．095 mm(鉬絲半徑0．09 mm+電（diàn）極絲（sī）補償量0．005 mm)。
(3)走絲方式。為了提高運絲平穩性及保證加工麵質量，將絲（sī）速控製在2．5 m／s左右，並且（qiě）采用短（duǎn）距離往複運絲來排除鉬（mù）絲與工件間的電蝕產物。
3. 結語
通過對冷衝凸模的加工發現，隻要對快走絲電火花線切（qiē）割機床進行適當（dāng）改造，采用改進後的切割（gē）工藝來提高其表麵質量及加工（gōng）精度（dù）是（shì）完全可行的，這種（zhǒng）工藝方法可以作為生（shēng）產企業（yè）借簽，但在加工過程中特別要注意的是鉬絲補償量的計算，不同的（de）材料其補償量有所不（bú）同。補償間隙過大，不但會影響工件的尺寸精度（dù）及表麵粗糙（cāo）度，而且會給後（hòu）續的加工帶來困難。
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