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淺談線切割機床中走絲與慢走絲

2020-9-1 來源：河南省（shěng）醫用高分子材（cái）料技術與應用作者：王克通

摘要: 近年來，隨著我國經濟的快速發展，工業技術不斷進（jìn）步，人（rén）們要不斷研發（fā）和革新數控加工技術，而線切割加工技術是機（jī）床加工領域的一種關鍵技術。線切割數控機（jī）床是加工精（jīng）密零件和（hé）形狀複雜的金屬模具的（de）專用機床，適宜作為模具（jù）加工的最後一道工序，可以加工硬度較高的（de）金屬材（cái）料，使其保持良好的切割狀態。

關鍵詞: 數控加工技術; 線切割; 加工（gōng）硬度

線切（qiē）割加工技術是機床加工領域的一種關鍵技術，而中走絲和慢走絲是線切（qiē）割機床常用的兩種加工工藝，本文重點對（duì）中走絲和慢走絲（sī）進行比較分析。線切（qiē）割機床加工原理如圖（tú） 1 所示。

圖 1 線（xiàn）切割機床加工（gōng）原理

1、線切割機床——中（zhōng）走絲

1.1 中走絲（sī）概述

中走絲是指複合走絲線割機床，並非走絲（sī）速度介於高低速之間。它以往複多次切割為前提，減少切割作業（yè）過程中材料變形和鉬（mù）絲損耗所帶來的誤差，工件質量的標準可利用運絲速度進行調整，介於高速與慢速運絲之間。粗加工一般采用高速走絲（8~13mm/s），第一次切割高（gāo）速穩定，采用高電流，以（yǐ）較大的脈寬進行大電流切割。修切（qiē）加工采用低速（sù）運絲（1~3mm/s），工作狀態走絲平穩，上下眼膜（mó）可控製運絲的抖動。切割精度較高，保證工（gōng）件精（jīng）度，尺寸及表麵粗糙度（ Ra為 1.4~1.7μm）。多次修（xiū）切，主要的目的是拋磨修（xiū）光。在加工過程中，切割還需要注意，工件（jiàn）變形、吃刀量大（dà）小不均都可能影響質量及精度。根據不同（tóng）的（de）材料預留加工量，使其（qí）內應力扭曲變形，在多次（cì）修（xiū）割中進（jìn）行精加工，使（shǐ）工件的尺寸得到保障。

1.2 中（zhōng）走絲線（xiàn）切（qiē）割（gē）加（jiā）工條件

1.2.1 火花的間隙與切割（gē）速度的關係。

在日常加工中，切（qiē）割（gē）速度的快與慢決定著火（huǒ）花間隙的大小。切割速度不（bú）能超過腐（fǔ）蝕速度，如超過，將會產生短路（lù）現象。其間需要保（bǎo）持一（yī）定的切割電流，從而保持（chí）間隙大小（xiǎo）一致。切割速度（dù）勻速（sù）才能保證工件的（de）要求尺寸。

1.2.2 火花間隙與冷（lěng）卻液（yè）的（de）關係。

加工作業期間會不斷（duàn）產生大量廢屑及微型顆粒物，而（ér）冷卻液的主要作用是排屑和消除（chú）電離子的（de）不（bú）同，決（jué）定著（zhe）電火花的間（jiān）隙大小（xiǎo），尤其（qí）是在加工高精度工件（jiàn）時，必須將火花間隙和間隙補償量（liàng）考慮在內。

1.2.3 工件材料。

工件的材料選擇變形量小（xiǎo）、屈服極高（gāo）的材料，如有熱處理淬、回火，應選擇正確（què）的工藝參（cān）數（shù），冷卻要均勻，盡量消除熱處理中產（chǎn）生的殘餘（yú）應（yīng）力。

1.3 中走絲（sī）加工的應用

目前，中走（zǒu）絲加（jiā）工工藝（yì）的應用範圍（wéi）較廣，包括: 各種衝模; 微細異形孔、窄縫和複雜（zá）形狀的工件; 樣板和成型刀具; 冶金模、型腔（qiāng）模、拉絲模（mó）和成型模。它可以加（jiā）工硬質材料、切割薄片和金屬材料，也可以加工內外齒輪，適合於（yú）多品（pǐn）種零件、小批量的加工。

2、線切割機床——慢走絲（sī）

2.1 慢走絲概述

慢走絲是線切割的一種，可以加工所有導電材料（如金（jīn）屬材（cái）料、硬質合（hé）金、碳（tàn）化物和石墨等）。放電加工期間，火花發生器產生火（huǒ）花，其後，在一定的時間間段內（nèi），加工時（shí）火花與工件產生連續的凹坑。火花（huā）產生的溫度為 8 000~12 000℃。火花發生器釋放（fàng）的（de）能量決定凹坑的尺寸。慢走絲適合用於加工形狀複雜和（hé）精密細小（xiǎo）的工件。

在慢走絲機床加工中，電極絲運轉方式為低速（sù）單（dān）向運動，根據工件要求標（biāo）準的不同，電極絲運轉（zhuǎn）速度（dù）也（yě）需要不斷調整。一般來說，走絲速度為 0.2mm/s，表麵精確度可達微米級，質量效果接近磨削水平。在慢走絲機床中，電極絲為一次性使用（yòng），其目的是工作狀（zhuàng）態實時保持平（píng）穩、走絲均勻，避免產生抖動，加工後的工件質量效果良（liáng）好。慢走絲切割（gē）機床采用持續供絲的（de）方式，機床加工期間，電極絲（sī）放電後（hòu）發生損耗（hào），可給予持續補充。

2.2 切割精度

2.2.1 多次切（qiē）割技術。

修切技術是提高（gāo）加工精度及表麵質量的根本手段。它是一（yī）門涉（shè）及製造技術、數控技術、智能化技術、脈衝電源技術、精密傳動及控製技術的綜合應用技術。第一次切割（gē）的主要目的是將零（líng）件成形，第二次切割的主要目的是提高零件（jiàn）的精確度，第（dì）三次（或三次以上）切（qiē）割的主要目的是提高工件的表麵粗糙度。根據工件要求的精度及表麵粗糙度，合理選擇切割刀數，切割刀數較高，通常為 7~9 刀。實施少量多次切割，第一次為粗切割，放（fàng）電參數大，主要目的是把零件切開。把金屬材料大部分去除，第（dì）二次為修切，放電參數減小，軌（guǐ）跡分（fèn）階段縮小，加工次數越多，工件表麵質量越好。切割期間，零件表（biǎo）麵輪廓變化（huà）曲（qǔ）線如（rú）圖 2 所示，其中，粗糙度 Ra 為輪廓（kuò）算（suàn）數平均偏差，粗糙度 Rz 為（wéi）輪（lún）廓最大高度。割一修三輪廓線如圖 3 所示，切割工件實際圖如圖 4 所示。

圖 2 零（líng）件表麵輪廓變化曲線

圖 3 割一修三輪廓線

圖（tú） 4 切割工件實際圖

2.2.2 拐角策略。

在某些工（gōng）件作業過程中，切（qiē）割拐角時，電極絲走絲停歇（xiē）會造成角（jiǎo）部塌陷。為了提高切割精度，避免此類問題，人們需要采取更多（duō）的拐角策略，如改變走（zǒu）絲路經（jīng）、溝槽清角、內圓清角、V形清角，避免走絲停歇造成（chéng）角部塌陷。

2.2.3 水平垂直狀態。

工件與電極絲處於水平垂直狀態，上噴水嘴和下噴（pēn）水嘴與工（gōng）件處於貼麵加工，間隙為 0.1mm，上下水（shuǐ）衝液能（néng）起（qǐ）到很好的排碳及冷卻作用，從而提升加（jiā）工（gōng）效率。

2.3 機床的主要部分

慢（màn）走絲的加工設備主要由機身、工作台、走絲機構、絲杠、工作液循環製冷（lěng）係統、伺服馬達（dá）和離子感應器等幾部分組成。

2.3.1 機身（shēn）。

機身是機床的基礎（chǔ）體，是安裝其他部件、機床（chuáng）內部的電機電器的內部放（fàng）置，是（shì）一種外觀箱（xiāng）式結構，包（bāo）括機身導軌。

2.3.2 工作台。

工作台用來裝夾工件，裝夾冶具。它由導軌、絲杠、電機傳送機構組（zǔ）成，絲杠采（cǎi）取（qǔ）螺旋方式位移。

2.3.3 走絲機構。

走絲機構主要由運（yùn）絲輪和運絲（sī）電機組成，包括陶瓷輪、張力輪（lún）等其（qí）他機（jī）構形成的單向走（zǒu）絲。

2.3.4 工作液循環係統。

該係統用於過濾水質，去離子水要達到工作液循環加工要（yào）求。水槽是工作液的存儲處，有髒水槽、淨水槽; 離子感應器用於電阻率測（cè）量（liàng），測（cè）量流入樹脂桶的離子值。樹脂桶是存放樹脂的容器（qì），樹脂是石油中（zhōng）的提取物，用於去離子，更好地過濾水質。

2.4 中走絲與慢走絲的區別（bié）及優缺點

中走絲屬於往（wǎng）複高速（sù）走絲電火花線切割機（jī）床範（fàn）疇，以持續運轉的（de）鉬絲（sī）（稱為電極絲）作為電極（jí），對工件進行（háng）脈衝火花放（fàng）電（diàn）蝕除金屬，通（tōng）過多次切割減少（shǎo）誤差，直至切割成型。其工件質量介於高速走（zǒu）絲和慢速走絲之間，故而稱為中走絲，中走絲是快走（zǒu）絲的升級產品（pǐn），所以也可以叫作能多次切割的快走（zǒu）絲（sī）。它的加工速度接近（jìn）於快走絲，而加工質量趨於慢（màn）走絲。走絲速度為 1~12m/s，可（kě）以根據需要進行調節。

北京安德建奇 AR60-MA中走絲

日（rì）本沙迪克 AQ400Ls 慢走絲

慢走絲以持續運轉的銅絲（稱為電極絲）作為（wéi）電極，一般（bān）以低於 0.2m/s 的運轉速度進行單向運動，使電極與工件處於（yú）脫離子（zǐ）水（shuǐ）的（de）環境中進行脈（mò）衝火花放電，加工中產（chǎn）生的高溫會使脫離子（zǐ）水逐漸消耗。慢走絲用於加工各種形狀複雜和精密細小的工件，一般走絲（sī）速度低（dī）於0.2m/s，精確度達 0.001mm。切一（yī）修三後，粗糙度 Ra 可達到 0.8μm，切一修（xiū）四後粗糙度Ra 可達（dá）到 0.33μm，表（biǎo）麵（miàn）粗糙度（dù）質量接近磨削水平。電極絲作為一（yī）次性使用，工作狀（zhuàng）態平穩，走絲均勻，電極絲（sī）抖動小，加工質量較（jiào）好。

慢走（zǒu）絲采用先進的電源技術，實現了高（gāo）速加工，最大加工速度可達 350mm/min。

3、結語

線切割機床加（jiā）工精度（dù）高、功能強，但加工（gōng）成本高。如果要充分發（fā）揮機床的作用，創造好的經濟效益，就必須對工件進行合理的加（jiā）工工藝分析和技術性能（néng）分析，充分（fèn）了解機床的結構性能，熟練掌（zhǎng）握機床的操作技能，最大限度（dù）地發揮機床的潛力，提高生產效率。

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