電火花線切割機斷絲原因的研究

謝冬和

（株洲職業技術學院，湖南株洲 412001）

近年來，隨著高精和高復雜模具的發展，電火花線切割機的加工越來越得到廣泛的使用。電火花線切割機是把作為工具電極的線電極（通常采用φ0.10～0.20 mm鉬絲）與負極相連，而把被加工件與正極相連，當開啟脈沖電源時，鉬絲與被加工件間就被施加上了一定的電壓及脈沖電流。當帶正電的工件向帶負電的鉬絲運動到一定距離時兩電極間產生放電現象，利用瞬時高溫，使被加工部位的金屬材料熔化，因而它可以加工常規機械加工方法難以加工的材料及形狀。同時，由于貯絲筒帶動鉬絲作正反交替移動，使鉬絲邊運動邊加工，因而加工精度相對較高。由于具有這些突出的優點，電火花線切割不僅用于沖裁模加工，還用于特種零件及工具電極的加工，其應用范圍越來越廣，也越來越受到模具制造工業的青睞。

高速電火花線切割機采用鉬絲作加工工具，對工件進行切割，由于鉬絲細、韌性差，加工一段時間后容易變脆，出現斷絲現象，這在加工中是最犯忌的，因為一旦斷絲，一方面穿絲麻煩，另一方面由于一般不可以在斷絲的地方進行穿絲，必須使穿絲點退出工件區域，這樣才可重新進行穿絲及切割，這樣勢必會影響加工件的加工精度及質量，因此鉬絲的使用壽命直接影響著加工件的質量和生產效率。本文以所使用的DK7725型電火花線切割機作為研究對象，對其在使用中產生的斷絲原因進行分析，找出解決對策，并在生產中加以克服，希望這些方法對電火花線切割機的生產及使用能有所幫助。

1 斷絲原因的分析

1.1 鉬絲的原因

（1）鉬絲直徑的粗細會影響到鉬絲的使用:新鉬絲較粗，能提高鉬絲的張力，減少鉬絲在運行中的抖動，并且在切割時切縫較大，工作液容易滲透進入，有利于排屑;由于鉬絲在加工過程中，所產生的高溫在熔化工件的同時也會使本身損耗，故當鉬絲使用到一定程度時，應及時進行更換，可避免因變細變脆斷絲而中斷加工。

（2）在上絲過程中鉬絲不能太緊或太松:鉬絲上得太緊，使其內應力增大而使鉬絲在運行中被拉斷，特別是在反向運行時因慣性作用極易使鉬絲的內應力增大;鉬絲上得太松，會使鉬絲在運行中產生較大抖動或疊絲而被拉斷，故新鉬絲上絲時松緊應合適，并應在使用一段時間后使用緊絲器對鉬絲進行適當收緊。

1.2 工件的原因

（1）工件的厚度:厚工件可以防止鉬絲在運行中產生抖動，可提高其加工精度，但由于工件厚，使得工作液進入量減少，排屑困難，加劇了鉬絲的損耗，使斷絲的可能性增大。因此，在加工厚工件時，最好采用較干凈的切削液（切削液配比按5% ～8%進行），并且脈沖間隙可相對增大些。

（2）工件的安裝:在切割過程中雖然鉬絲對工件的作用力較小，但仍需壓緊工件，以防止在加工過程中因工件位置變動而造成斷絲。

1.3 切削液的原因

工作液使用一段時間后，綜合性能變差是引起斷絲的重要原因。工作液長時間的使用，電蝕產物增多，會導致電極絲和工件之間產生二次放電，會破壞電蝕過程的穩定性，直接導致斷絲。因此在線切割加工時，要經常保持工作液的清潔，可采用過濾工作液和強迫工作液循環的辦法，并且工作液使用到一定時間后，必須更換新的工作液（當乳白色的工作液變成深灰色或黑色時可考慮更換新工作液）。對要求切割速度高或大厚度工件，其工作液的配用要適當淡些，約5% ～8%的濃度，這樣加工較穩定，不易斷絲。

1.4 電參數的原因

加工時應根據工件的材質、厚度及表面粗糙度要求選擇合適的電參數。

（1）脈沖間隔t0:t0減少時平均電流增大，切割速度加快，但t0不能太小，以免引起極間電弧和斷絲。一般選擇脈間開關1、2、4、8四個檔位開關中的2個檔即可，原則上是配合開關越少速度越快，表面粗糙度值越大，電流越大，但脈沖間隔還需和脈寬及開路電壓相配合才行。

（2）開路電壓ui:該值會引起放電峰值電流和電加工間隙的改變，ui提高，加工間隙增大，排屑變易，提高了切割速度和加工穩定性，但過大易造成電極絲振動，并且ui的提高也會使鉬絲加速損耗。

（3）電蝕速度與移動速度:線切割的電蝕速度應與X、Y軸的移動速度相適應，如果移動速度大于電蝕速度，則會造成鉬絲在運行中被強行拉斷;移動速度小于電蝕速度，則生產效率會下降，工件表面粗糙度值增大，鉬絲的損耗加大。因此，在實際操作中，應根據運行情況結合工件材質、厚度及表面粗糙度要求進行具體調整。

1.5 導絲機構的原因

線切割機的導絲機構是由貯絲筒、線架（由導電塊構成）和導輪組成的。

（1）貯絲筒:貯絲筒在換向時如沒有切斷高頻電源，會導致鉬絲在短時間內因溫度過高而燒斷鉬絲（因在換向時鉬絲及工件處于相對靜狀態），故需要檢查貯絲筒后端的行程開關是否正常，并且要保持貯絲筒、導輪轉動靈活，否則在往返運轉時會引起導絲系統振動而斷絲。貯絲筒后端的限位開關擋塊要調整好，避免貯絲筒沖出限位行程而斷絲。換向擋塊應能使貯絲筒在換向后不久即能停機，防止貯絲筒因慣性超程而沖壞傳動件及拉斷鉬絲。

（2）線架:DK7725型電火花線切割機線架主要是由導電塊組成，電火花線切割機在出廠時高頻電源負極線、反饋線與導電塊連接在一起，鉬絲通過與導電塊接觸來獲取電流及傳遞反饋信號，在這里導電塊主要是起傳導及支撐作用，因此必須保證導電塊與鉬絲之間接觸良好，否則高頻電源負極與鉬絲無法接通或接觸不良，反饋信息也就不能正常傳達到控制系統，都會造成鉬絲在運行中斷絲。線切割機在使用中會經常出現導電塊與鉬絲之間存在放電現象，這是一種非正常的放電現象，必須予以解決。因為鉬絲與導電塊處存在放電，勢必會減弱鉬絲與工件間的放電強度，造成切割速度下降，并且增大了鉬絲的損耗，因此，有必要對導電塊的位置進行改進。

2 導電塊位置的改進

由于導電塊在線切割機中起支承及傳導作用，與鉬絲間產生火花放電是因為導電塊本身帶有負電并且在運行時與鉬絲之間存在放電間隙，如果導電塊本身不帶電僅僅只起支承作用，也就是導電塊不起傳電作用，盡管鉬絲與導電塊間存在間隙，鉬絲與導電塊間也不會有放電火花產生，因此，只需將負極電從導電塊處移開，就可解決此問題。當然也可以將導電塊改造成一個活動的帶一個張緊裝置，使鉬線時刻與導電塊緊貼合在一起，但那樣改造起來很麻煩，并且會增大鉬絲的受力。

筆者通過分析發現，將負極線從導電塊上移至前端導輪上，可以較好地解決此問題。負電從負極線輸入通過前端蓋上的導電柱傳送到導輪上再到鉬絲，傳輸的路線要比原來短，線路的損耗也比以前要小，并且改造起來也比較簡單，這樣既解決了導電塊與鉬絲間的放電現象，又降低了路途中的電損，間接增大了鉬絲與工件間的放電能量。

對學院現有的DK7725型電火花線切割的導絲機構，筆者按照圖2所示要求進行了改進，將高頻負極電源線從導電塊上移至前導輪座上并與銅導柱連接在一起用螺母緊固，反饋線與導電塊相連在一起且位置不變，導電塊僅起支承作用。導絲機構未改進之前與改進之后、改進了的前部導輪分別如圖1、圖2所示。

3 結語

我們在進行線切割機的操作加工時，按照上述影響鉬絲使用的原因進行改進，特別是將高頻電源線從中間的導電塊位置移至前端的導輪位置時，對照相同狀態、相同工件情況下進行切割加工。從加工情況來看，導電塊與鉬絲處再沒有放電現象發生，加工過程很穩定，加工速度也較以前有了一定的提高，加工過程中的非正常斷絲現象基本上沒有發生，表明按照上述影響因素進行線切割機的改造是成功的。此改造經驗可以作為線切割機生產廠家在生產電火花線切割機時借簽之用。

盡管這樣，由于各種各樣的原因，諸如設備、加工工藝和材料等其他方面的原因，在實際使用中還會可能造成斷絲，因此，在線切割過程中要時刻注意觀察設備運行情況，盡早發現存在的問題，以便提早作出處理和解決，同時，還應根據鉬絲的理論使用壽命提早作好鉬絲的更換準備工作。

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