切縫寬度（dù）銅鎢合金( CuW) 兼有銅( Cu) 的高導（dǎo）熱（rè）性、鎢 (W) 的高熔點、低熱脹係數及耐電火花侵蝕能力強的特點, 是一種高性能、低損耗的工具電極材料, 廣泛應用於微細、精密電火花成形及硬質合金、鈦合（hé）金等難加工（gōng）材料的電火花（huā）成形加工（gōng）中[ 1- 3] 。針對某些具有窄縫( 縫寬< 0. 5 mm) 、清棱清角或高縱橫（héng）比結構（gòu）的成形電極, 傳統切削加（jiā）工顯然已不能滿足加工（gōng）要求, 實際應用中多采用低速（sù）走絲（sī）電火（huǒ）花線切割加割加工（gōng）相對於傳統加工, 有助於（yú）提高貴（guì）重合金材料的利用率（lǜ）。

      多次切割技術是（shì）低速走絲電火（huǒ）花線切割加工實（shí）現精密加工的主（zhǔ）要工（gōng）藝手段。其中第一（yī）次切割去除了絕大部（bù）分加工（gōng）材料, 在整個加工過程中占用了大（dà）量的切割時間。同時, 第一次切割加工尺寸精度的提（tí）高及表麵粗糙度（dù）值的降低, 可在達（dá）到相同加工目標（biāo）的情況下減少（shǎo）切割次數, 成倍地提高加工效率、降低加工成本。

      電火花線切割加（jiā）工過（guò）程中的電極絲運動軌（guǐ）跡相對於（yú）編程軌跡有一定的偏移量。電極絲（sī）偏移量及其自身的振（zhèn）動影響著切縫的寬度尺寸, 進而影響加工的（de）尺寸精度, 穩定的切縫寬度是實現（xiàn）高尺寸精度加工的前提條件。針對（duì）影響線切割切縫寬度的因素（sù）,研究人員分別基於正交試驗（yàn）與單因素實驗, 在方差分析與理論分析的基礎上發現開路電壓是影響切縫寬（kuān）度最顯著的因素[ 4- 5] 。Rakwal 基於正交實驗與方差（chà）分析（xī）, 發現放電電容是影響切縫寬度最顯著的因素[ 6] ; Shah 通過正（zhèng）交試驗與方差分析發現, 脈衝時間與電極絲張緊力是影響切縫寬度最（zuì）顯著的因素,開路電壓與脈（mò）衝間隔對切割寬度影響較弱[ 7]; Mahapatra通過正（zhèng）交試驗與方差分（fèn）析發現, 走絲速度是影響切縫寬度（dù）最顯著的因素[ 8] 。可見, 研究人員在影響切縫寬度的因素分析中（zhōng）尚未得到（dào）統一的結（jié）論。

      在加工銅、鋼及硬質合金等方麵, 線切割加工工藝（yì）已日趨成熟, 但目前人（rén）們對銅鎢（wū）合金電（diàn）火花線切割（gē）加工的研究還較匱乏（fá）。本文以銅鎢合金為加工材料, 研究了各加工（gōng）參數對線切割加（jiā）工（gōng）第一次切割的切縫寬度、加工速度及表麵粗糙度（dù）的影響規律, 為實際加工（gōng）提供理論指導。

      1 實驗過程

      實驗在三（sān）菱（líng）電機數控精密低速走絲線切割機床上進（jìn）行, 電（diàn）極（jí）絲選用直徑（jìng）0. 2 mm 的黃銅絲, 電（diàn）介質為去（qù）離（lí）子水, 電阻率為10 萬8#cm, 上下噴（pēn）嘴距工件距離均為0. 2 mm, 加工材料（liào）為厚度6 mm 的銅鎢合（hé）金( 質量分數Cu 30 %, W 70 % ) , 切割長（zhǎng）度（dù）為20mm。

      電火花（huā）線切割加工是（shì）一個多參數輸入、輸出的複雜過程, 影響其（qí）加工指標的因素可分（fèn）為電參數與（yǔ）非電參數兩類。本文（wén）通過大量單因素實驗, 重點研究了伺服基準電壓( VG) 、開路電壓( VO) 、峰值（zhí）電流 ( IP) 、脈衝間隔( OFF) 、電極絲張緊力(WT) 及走絲速度(WS) 對線切割切（qiē）縫寬度、平均加工速度及切縫表麵粗糙度的影響規律。其中, 各影響因素的大小並非實際值, 而（ér）是機床相應的檔數。

      實驗中切（qiē）縫寬（kuān）度由工具顯微鏡測量, 對加（jiā）工後的各切縫均勻間隔選取12 個位置測量, 求其均（jun1）值作為最終切縫寬度; 由加工時間直接反映平均加工速度, 加工（gōng）時間越長, 平均加（jiā）工速度越慢; 表麵粗糙度由探針（zhēn）式表麵（miàn）粗糙度儀測（cè）得, 各切縫表麵測量2 次取均值。

      2 實驗結果與（yǔ）數據（jù）分析

      2. 1 切縫（féng）寬度的影響因素分析

      圖1 是電火花線切割（gē）加工中切縫寬（kuān）度的構成示意圖（tú）。當電極絲（sī）與工件之間的距離達到電（diàn）介質擊穿距離時, 兩極間產生火花放電, 同時柔（róu）性電極絲在放電力、靜電力及衝液壓力的共同作用下產生一定振幅的振動（dòng）, 因此, 電火花線切割切縫（féng）主要由電極絲直徑、放電間隙、電極絲最大振幅三部分組成, 可表示為:

      W= D+ 2( A+ d )

      式中: W 為切縫寬度（dù）; D 為電極絲直徑（jìng）; A 為電極絲（sī）最大振幅; d 為（wéi）放電間隙。

      低速走絲電火花（huā）線切割加工中的電極絲為（wéi）單向走絲、單次使用, 電極絲損（sǔn）耗對切縫寬度變化的影響可忽略, 在不更換電極絲的情況下, 各加（jiā）工參數對切縫寬度的影響主要是由於（yú）放電間隙及電（diàn）極絲振幅而引起的（de）。

      圖2 是各因素對切縫寬度的影（yǐng）響規律曲（qǔ）線。從圖中可看出（chū）, 伺服基準電壓、峰值電流（liú）、電極絲張緊力對切縫寬度的影響顯著, 而開路電壓、脈衝間隔及（jí）走絲速（sù）度（dù）對切縫寬度（dù）影響較弱。在一定範圍內, VG與IP 的增加都（dōu）會（huì）引起電極絲與工件之間平均放電能量的增（zēng）加, 進而（ér）增大放電（diàn）間隙, 引（yǐn）起切縫寬度顯著增大（dà）; 電極絲張緊力的增加則會縮（suō）小電極絲振幅, 減小切縫寬度。反之, VG 與IP 減小（xiǎo）, 切縫（féng）寬度減小; WT 減小, 切（qiē）縫（féng）寬度增加。但是, 當VG 過小時, 切縫寬度大幅減小的同時會造成電蝕產物排除困難（nán）, 電極絲與工件短路頻率增加, 電極絲與工件頻繁（fán）接觸而引起斷絲, 導致無法加工（gōng）; 當VG 過大（dà）時, 雖不（bú）會（huì）斷絲, 但電極絲與工件間（jiān）出現開路狀態的頻率增大,有效放電次數減少, 平均（jun1）放電能量變小, 加工速度會明顯下降。當IP 過小時, 會（huì）導致放電能量大（dà）幅減小（xiǎo）; 當IP 過大（dà）時, 放電能量顯著增大, 會引（yǐn）起電極絲斷絲現象, 這些都會導致加工速度降低。增大WT可明顯減小切縫寬度, 但（dàn）WT 的極限值受電極絲可承受的最大張力限製。

      2. 2 電參數對加工時間與表麵粗糙度的（de）影響分析

      圖3~ 圖6 分別是伺服基（jī）準電壓、開（kāi）路電壓、脈衝峰值電流（liú）、脈衝間隔對加工（gōng）時間、表麵粗糙度的影響規律。從圖中可看出, IP、OFF 對加工時間與表麵粗糙度影響顯著, VG 影響次之,VO 影響最弱。

      IP 與OFF 是電火花線切割平均放電能量（liàng）的決定因素。在一（yī）定的範圍內, IP 的增大與OFF 的（de）縮小都（dōu）會增（zēng）大平均放電能量（liàng）, 提高加工效率, 縮短加工圖5.6時間, 同時放電能量的增加也增大了（le）單脈衝材料去除量, 使單脈衝電蝕坑變深、變大, 而線切割加工表麵由大量電蝕坑組成, 因此, 加工表麵粗糙度值會大（dà）幅增加。反之, IP 減小、OFF 增大會造成加工（gōng）時（shí）間的延長與表麵粗糙（cāo）度值的下（xià）降。IP 過大, 單（dān）脈衝（chōng）放電能量顯著增加（jiā）, 電極絲上分配（pèi）到的能量相應增加, 極易（yì）造成（chéng）斷絲。OFF 過大, 可進行正常加工, 但加工時間會大幅增加; 而OFF過小, 會因極間電（diàn）蝕產物來不及排除（chú）, 引起消電離甚至斷絲, 使（shǐ）加工無法正常進行。

      在一定範圍內調整VG, 電（diàn）火花加工狀態變化（huà）不大, 因（yīn）此對加工時間與表麵粗糙度影響不（bú）明顯; 但過小的VG 易引起短路、斷絲, 過大的VG 則（zé）會造（zào）成開路頻率增加, 這些都會明顯延長加工時間, 甚（shèn）至無法正常加工, 但對表（biǎo）麵粗糙度的影響較弱。開路電壓VO 僅對電介質的擊穿有一定影響,對脈衝能（néng）量無太大影響（xiǎng）, 所以其對加工時間及表（biǎo）麵粗糙度的影（yǐng）響很小。

      2. 3 非電參數對加（jiā）工時（shí）間與表麵粗糙度的影響分析

      電極絲張緊力與走絲速度為兩個重要的（de）非電參數, 其變化（huà）對脈衝（chōng）放電能量沒有影響, 故對加工時間（jiān）與（yǔ）表麵粗糙度影響較弱。圖7 與圖8 分別是電極絲張緊力、走絲（sī）速度對加工時間及表麵粗（cū）糙度的影響規（guī）律曲（qǔ）線。從圖7 可看出, 隨著電極絲張緊力（lì）的（de）增加, 加工時間有所縮（suō）短, 主要是因為電極絲張緊力增加有助於減小切縫寬度, 在材料去（qù）除率不變的情況下, 切（qiē）縫寬度減小, 加工速度增大, 加工時間縮（suō）短。

      3 結論

      ( 1) 切（qiē）縫寬度由（yóu）電（diàn）極絲直徑、電極絲（sī）振幅（fú）及放電間隙三部分組成。

      ( 2) VG、IP 與WT 對切縫寬度有顯著影（yǐng）響, VO、OFF 與WS 對切縫寬度影響較弱。在（zài）一定範圍內縮小VG 和IP、增大WT 有助於減小切縫寬度。

      ( 3) 電加工參數中, IP、OFF 對加工時間與表（biǎo）麵粗糙度影響顯著, VG 影響次（cì）之, VO 影響最弱。

      ( 4) 增加WT 會使（shǐ）切縫寬度減小, 在放電脈衝（chōng）能量不變的（de）情況下, 有助於減小加工時間, 提高平均加工速度。

      以上實驗及討論不（bú）僅適用於銅鎢合金, 對一般材（cái）料（liào）的線切割加工工藝規律也有相應（yīng）的參考（kǎo）價值（zhí）。