DK7732 型快走絲電火（huǒ）花線（xiàn）切割機加工（gōng）工藝的（de）改進
2017-3-24 來源：湖南汽車工程職業學院 作者：謝冬和（hé）
摘要: 快走絲電火（huǒ）花線切割機加工（gōng）的凸模，其表麵質量和加工精度往往達不到圖紙標準要求，需經過拋光及研磨（mó）等工序（xù）。如果對設備進行適當改造，對切割工藝進行改（gǎi）進，切割的工件（jiàn）就能滿足圖紙要求，針對在加工中發現的問題，提出了線（xiàn）切割機工藝參數（shù）的計算方法。
關（guān）鍵詞: 快走絲線切割機; 工藝改（gǎi）進; 計算方法; 加工精度
隨著模（mó）具工業的快速發展，人們對模具產品的表麵質量及尺寸精度的要求也越來越高。在快走絲線切割機加工之後，還需對切割（gē）件進行拋（pāo）光及研磨等才能保證模具符合圖紙要（yào）求，但花費的成本較（jiào）高，且生（shēng）產效率也難以滿足要（yào）求（qiú）。如果對線切割機進行改造，對使用的線切割工藝進行改進即采用多次切割的工藝方法對模具零件進行加（jiā）工，這樣得到的工件質（zhì）量及加工精度應能滿足圖紙要求。
多次切割工藝就是第一次切割時采用（yòng）較大的電參數對工件進行快速切（qiē）割，快速地切除工件上大部餘量，並使工件初步具備圖紙要求（qiú）的外形; 第二次（cì）切割時使（shǐ）用較小（xiǎo）的（de）電參數對工件進行精加工，並留精微餘量至（zhì）第三次（cì）切割，保（bǎo）證工（gōng）件符合（hé）圖（tú）紙要求; 第三次切（qiē）割時使用精規準對工件進行精微加工，以獲得較理想的加工表麵及加工精度。
本文以（yǐ）在快走絲線切割機上加工冷衝凸模為例，講解如何采用多次切割（gē）工藝來（lái）提高凸模的（de）加工質量，希望（wàng）這些方法能對企業的生產具有一定的借簽作用。
1.設備改造
由於使用的（de）是普通快走絲電火花線切割（gē）機，其機械構造及配件是（shì）按通用標準進行設計和製造的，導致其加工件達不到圖紙要求，因此，必須在設備（bèi）硬件及軟件上對其進（jìn）行升級改（gǎi）造。否則切割的工件質量達（dá）不（bú）到圖紙要求，也不能實施多（duō）次切割工藝。
(1) 切割中，鉬絲（sī）因運行（háng）速度太快（kuài）而抖動很嚴重，鉬絲與導電塊之間（jiān）、鉬絲與工件之（zhī）間經常會產生非（fēi）正常的放電現象而使（shǐ）能量損耗（hào），影響加工的正常進行。
(2) DK7732 型快走絲電火花線切割機使（shǐ）用的絲杠為普通絲杠，在進給過程特別是在換向時有誤差，導致加工件的精度達不到圖紙要求。
(3) 加工的次序及要求不同，選擇的電（diàn）參數（shù）也不相同，才能保證工件的加工質量及加工（gōng）精度符合圖紙要求，特別在精加工和精微加工階段，選擇的脈（mò）寬值（zhí）不（bú）但要求較小（xiǎo），而且變（biàn）化幅度也不能過（guò）大，否則會（huì）影響到加工質量及加工精（jīng）度。根據對快走絲線切割機加工情況的分析，在（zài）對工件使用多次（cì）切割工藝之前，應對使用的快走（zǒu）絲線切割機床進行如下改造及調（diào）整。
(1) 要嚴格控製機床的剛（gāng）性、精度（dù）和走（zǒu）絲係統的穩定性（xìng）。剛性差，機床加工的穩定性也差，故在加工前（qián）需對機（jī）床的傳動部件進行改進和（hé）調整。采用帶（dài）預緊力的滾珠絲杠副，此種絲杠副所需的轉（zhuǎn）矩較小，傳動時平穩，沒有爬（pá）行現象，並且此絲杠帶有一定的預緊力，消除了絲杠反向轉動時的間隙。
(2) 儲絲筒帶動鉬絲作正反向高速運轉，鉬絲在運行中抖動，會造成切割（gē）過程的不穩定，而上（shàng）、下噴水嘴間（jiān）的鉬絲抖動是造成切割不穩定的主要因素（sù），如果將兩（liǎng）導輪間的鉬絲抖動控製在允許範圍內，其切割性能能得到（dào）較好的改善。分析發現，噴水（shuǐ）嘴( 如（rú）圖 1 所示) 的水（shuǐ）口直徑達到了 13 mm，鉬絲的活動範圍較大，如果將該（gāi）噴水（shuǐ）嘴的內孔直徑改為 0． 195 mm 的（de）“眼模”陶瓷導絲嘴( 如（rú）圖 2 所（suǒ）示) ，這樣可以將鉬（mù）絲的抖動控製在極小範圍（wéi）內，還可消除多（duō）次切（qiē）割中鉬絲的定位誤差，提高定位精（jīng）度。但這種陶瓷導絲嘴在安裝時要（yào）注意保證上、下絲嘴的同軸度，要用校絲器進行嚴（yán）格的校核及調整。
(3) 鉬絲（sī）在高速運行中的抖動還會使鉬絲與（yǔ）導電塊之（zhī）間產生非（fēi）正常放電，這種非正常放電會降低施（shī）加在（zài）鉬絲與工件間的放電能量，從而減（jiǎn）緩切割速（sù）度。因此，必須對鉬絲的受電方式進行改（gǎi）進。從線切割機的加工原理得知，電流通過導電塊→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，進而會產生非正常（cháng）放電。
如（rú）果將負極線前移至與導絲輪座相連，導電塊隻起支（zhī）承作用，這樣可（kě）以縮短電流（liú）的傳輸距（jù）離（lí）及減（jiǎn）少傳輸中（zhōng）的能量損耗，杜絕鉬絲與（yǔ）導電塊間的非正（zhèng）常放電，改進後（hòu）的負極受電（diàn）方式如圖 3 所示。
2.加工過程及參（cān）數計算
在改（gǎi）造過的 DK7732 型快走絲電火花線切割（gē）機上用直（zhí）徑為 0． 18 mm 的鉬（mù）絲加工（gōng）如圖（tú） 4 所示的凸模工件，工件材（cái）料（liào）為 Cr12，厚度為 50 mm。如果采（cǎi）用多次即分 3 次對工件進行加工，其切割路（lù）線如圖 5 所示。第一次沿著 1→2→3→5→7→9→10→11 的切（qiē）割（gē）路線，第二次沒著 11→10→9→7→5→3→2→1 的切（qiē）割（gē）路線，第三次（cì）沿著 1→2→3→5→7→9→10→11 的切割路線進行切（qiē）割。
由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（xū）保留一段（duàn）支撐段( 圖中 2→10) ，可以在切割後的切縫中塞入（rù）薄銅片，卡住凸模件不致於往下掉，然後再按同（tóng）樣（yàng）的加工工藝對 2→10 段分別進行 3 次切割，以保證凸模的加工質量（liàng）。
2. 1 第一次切（qiē）割時的工（gōng）藝參數
由於第一（yī）次（cì）切割的主要目的是穩定快速切（qiē）割，盡可能快地切除（chú）工件上的餘量，並使工件初步具備圖紙的形狀，其（qí）參數的選用要求（qiú）如（rú）下。
(1) 脈衝參數。
為了盡快將餘量快速切除，應選用較大能量的脈衝電參數，並且要求在加工（gōng）中逐步增大電流數值，控製電流的上升率不要過大，以獲得更好的切割效果，因此脈（mò）衝電流的峰值選擇在 32 A，加（jiā）工電流控製在 3． 2 A，脈寬選為 42 μs，加工後的表麵粗糙度可達（dá） 3． 2 μm。
(2) 切（qiē）割中鉬絲補償量 f 的計算。切割中鉬絲補償量的計算公式（shì）為
式中: f 為（wéi）補償（cháng）量，mm; δ 為第一次切割時的平均放電間隙，mm; d 為電極絲直徑，mm; Δ 為第二（èr）次切割預留的加工餘（yú）量（liàng），mm; s 為精修餘量，mm。在采用大能量（liàng）電脈衝參數（shù）( 脈衝電流的峰值較大（dà）) 進行（háng）加工的情況下，鉬絲與工件間的放電間隙 δ 約（yuē）為 0． 01 ～ 0． 02 mm，而留下精修餘量（liàng） s 甚（shèn）微，而加工餘量 Δ 取決於工件加工後的表麵粗糙度（dù）值的要求，表麵粗糙度值越小，留下的加工餘量就越小。
本案加工時，按第一次（cì）加工控製（zhì）表麵粗糙度值約為 Ｒa= 3． 2 μm，取加工（gōng）餘量 Δ = 0． 05 mm，這樣補償量 f 約為 0． 16 mm。( 3) 走絲方式。利用儲絲筒帶動鉬絲作往複運動，鉬絲的運行速度（dù）通過（guò）變（biàn）頻控製器控製在 10 m/s 左右。太快，鉬絲的抖動嚴重，切割穩定性差; 過慢，切割效率較低，達不到快速切（qiē）割的（de）目的。
2．2 第二次切割時的工藝參數
第二次切割的主要目的是修光第一次的加工麵並確保其尺寸精（jīng）度，因此，其（qí）工藝（yì）參數的選擇（zé）應有所不同。
(1) 脈衝參數。
要達到修光的目的，必須采（cǎi）用較小的電（diàn）脈衝能量，而降低脈衝能量的（de）主（zhǔ）要（yào）方法是減小脈（mò）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（zhì）量及切割速度的情況下，將脈寬選擇為16 μs，脈衝電（diàn）流的峰值為 22 A，加工電流控製在 1． 2A，加工後的表麵粗糙度可達 1． 6 μm。
(2) 切割中鉬絲補償量 f。
由於第二次切割的目的是精加工，此時的放（fàng）電間隙比（bǐ）第一次的更（gèng）小（xiǎo），應控製在 0． 006 ～ 0． 008 mm，留（liú）給第三次加工的餘量更（gèng）小，僅（jǐn）有幾個微米。因此，第二（èr）次切割時的鉬絲補償（cháng）量（liàng） f 約為 0． 11 mm ( 鉬絲半徑 0． 09 mm + 電 極絲補（bǔ）償 量（liàng）0． 008 mm + 預留量 0． 01 mm) 。
(3) 走絲方式。
由於是以降低走絲速度的方式來實現修光的目的，但鉬絲仍會在工件（jiàn）的加（jiā）工麵上留下一道道的切割條紋，因此（cǐ）可采用短行（háng）程切割的（de）方法，將絲速速度控製在一定範圍內，這樣可在第二次切割後基本消除第一次切割留下的條紋，表麵粗糙度控製在Ｒa≤1． 6 μm，走絲速度控製在 4 m/s。
2. 3 第三次切（qiē）割時的工藝參數
由於第（dì）三次切割屬於精微加工，是對第二次加工的表麵進行精修，保證工件的表麵粗糙度值 和尺寸精度符合要求，其脈衝（chōng）電參數的選擇要求如下。
(1) 脈（mò）衝電參數。
在（zài）兼顧加工速度（dù）及加工質量的情況下，選擇脈寬 4 μs，脈（mò）衝電流的峰值為 10 A，加工電流 控 製（zhì） 在 0． 5 A，加 工 後 的 表 麵 粗（cū） 糙 度 值 可達0． 4 μm.
(2) 切割中鉬（mù）絲的補償量 f。
因第（dì）三次切割屬於（yú）精微拋光加工，其放電間隙要很小（xiǎo）才能保證工件的尺寸精度和加工質量，其放電間隙控製在 0． 004 ～ 0． 006mm，鉬絲的補償量 f 為 0． 095 mm( 鉬絲半徑 0． 09 mm+ 電極絲補償量 0． 005 mm) 。
(3) 走絲方式。
為（wéi）了提高運絲平（píng）穩性及保證加（jiā）工麵質量，將絲速控製（zhì）在（zài） 2． 5 m/s 左右，並且采用短距離往複運絲來排除鉬絲與工件間的電蝕（shí）產物。
3.結語
通過對冷衝凸模的加工發現，隻（zhī）要（yào）對（duì）快走絲電火花線切割機床進行適當改造，采用改進後的切割工藝來提（tí）高（gāo）其表（biǎo）麵質（zhì）量及加工精度是完全可行的，這種工藝方法可以（yǐ）作為生產企（qǐ）業借簽，但在加工過程中特別（bié）要注意的（de）是鉬絲補償量的計算，不（bú）同的材料其補償量有所不同。
補償間隙過大，不但會影響工件的尺寸精度及表（biǎo）麵粗糙度，而且會給後續的加工帶來困難。
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