中速走絲線切割機床電極絲非正常斷絲原因分析及預防

【摘 要】中速走絲電火花線切割機床的電極絲在加工過程中，受各種因素的影響，往往會出現非正常斷絲的情況，嚴重影響加工效率和精度。因此，本文從實際工作經驗出發，從影響電極絲斷絲的電參數和非電參數出發，對斷絲情況作了較深入的分析并提出相應的解決對策。

【關鍵詞】中速走絲；線切割；電極絲；斷絲

中速走絲電火花線切割機床（本文以下簡稱中速機床）在實際加工生產過程中，斷絲是一種不可避免的常見現象。實驗表明，中速機床加工斷絲與高頻參數的選擇、脈沖電源的質量，貯絲筒運轉平穩度、電極絲的選擇、工作液的選擇等因數有直接關系。斷絲的情況發生，不僅會影響加工效率，而且還會在工件上產生斷絲痕跡，影響加工質量，嚴重時還可能造成工件報廢，造成經濟損失。

因此，作者根據線切割加工理論和實際經驗，從電參數和非電參數等因素對其非正常斷絲的情況進行了分析并提出對策，以此提高中速機床的加工效率和加工精度。

1 電參數對中速機床電極絲非正常斷絲的影響

中速機床正常加工時，按照加工精度、表面粗糙度、加工工件材料、加工面積和加工深度等要求，一般需要設置伺服參考電壓，選擇脈沖電源的脈寬脈間、電流幅值等電參數，來實現預定的加工工藝過程。因此，電參數對加工過程中電極絲的斷絲影響作用，是十分重要和顯著的。

1.1 與高頻參數相關的斷絲及預防措施

合理的選擇高頻參數是預防斷絲的重要措施，也是提高加工效率的及加工質量的重要途徑。因為在加工過程中電極絲是傳遞脈沖能量的載體，且電極絲本身有電阻，當通過的電流或加載的電壓過大時，溫度就會迅速升高，增加電極絲承載的能量，當負載過大時，就容易造成斷絲[1]。但是脈沖能量的大小取決于高頻參數的設置，通過實驗，得到（表1：高頻參數變化）高頻參數中脈寬、脈間、峰值電壓、峰值電流的關系。

分析表1實驗數據可知，當脈沖間隙相同時，脈沖寬度越寬，加工能量與峰值電壓、電流成正比，加工效率提高；當脈沖寬度相同時，脈沖間隙越小，加工電壓、電流越大，加工能量就越大，加工效率提高，但不利于排屑，也容易引起斷絲。

因此，在加工的過程中根據工件厚度及材料種類，在滿足工藝要求的同時盡量選用大脈沖、大電流，這樣會增加放電間隙，提高排屑效果及切割穩定性，可以有效的預防斷絲現象的發生。

1.2 與脈沖電源質量的相關斷絲及預防措施

一般情況，脈沖電源的故障會直接造成加工過程中的斷絲。因為脈沖電源能否正常工作，會直接影響輸出的波形規整度與穩定性，影響電極絲在加工過程中放電連續性與穩定性，從而造成電極絲發生連續瞬間短路而斷絲[2]。根據加工實踐經驗及實驗總結得出脈沖電源引起斷絲現象、原因及檢測方法如下：

（1）當脈沖電源的輸出變為直流輸出時，加工電流過大，火花放電異常。此時，應逐級檢查多諧振蕩器波形，確定并更換損壞原件，調試輸出規則、穩定波形。

（2）當輸出電流超過限值時，加工過程中火花放電變為藍色弧光放電。此時用示波器檢測輸入端和振蕩部分都無波形輸入或輸出，則問題為振蕩器三極管已經受損，更換后調節波形即可。

2 非電參數對中速機床電極絲非正常斷絲的影響

從電火花加工的微觀過程來看，很多非電參數對電極絲損耗的影響作用也是不可忽視的，諸如電極絲材料的選擇、運絲機構的工作特點、工作液成分的作用等。因此，要優化其加工工藝參數，就必須考慮到非電參數對電極絲斷絲的影響情況，才能達到中速機床高效低耗加工的目地。

2.1 與電極絲本身相關的斷絲預防措施

電極絲是線切割機床的重要組成部分，其電極絲的材料種類、直徑大小等參數的選擇將會直接影響到加工效率與加工質量。因此，合理的選擇電極絲參數可以預防加工過程中斷絲現象的發生。

2.1.1 電極絲的材料

電極絲材料要求具有高熔點及良好的導電性等特性。目前常用的電極絲有鉬絲、鎢絲、鎢鉬絲、銅絲等，但是根據不同的走絲機構及加工工藝要求，合理的選擇電極絲是預防斷絲的有效方法。鎢絲，可獲較高加工速度，但放電后電極絲變脆、易斷絲，適用于慢走絲機構、小電參數使用；鉬絲，熔點與抗拉強度低，但韌性好，不易斷絲，中、快走絲機構較為廣泛；鎢鉬絲，使用壽命長，加工速度高，但是價格昂貴，適用于快走絲機構。

2.1.2 電極絲的直徑

電極絲的直徑選擇，與加工工藝要求有關，根據理論研究得出：在達到加工工藝要求的情況下，電極絲越粗的越好，因為越粗的電極絲張力越大、振動幅度越小，同時承受大電流，輸出較大的脈沖能量，也有利于工作也的滲入，更有利于排屑，提高加工效率；但是，根據實踐加工過程中發現，選取直徑較大的電極絲，加工中易出現以下問題：（1）電極絲本身有直徑，難加工精細的形狀和很小的圓角半徑，加工精度降低；（2）電極絲腐蝕的材料較多，誤差較大；（3）加工過程中偏移量過大，難保證加工精度。

因此，在保證加工質量的同時合理恰當的選擇電極絲直徑，可以有效的預防斷絲現象的發生，還能提高加工效率。

2.1.3 電極絲的張力大小

電極絲在切割加工過程中，要保證合適的張力大小，電極絲的松緊程度會影響到加工過程中的穩定性。如果電極絲安裝過松，張力較小，抖動幅度較大，造成無數次的極小短路，會容易造成斷絲，還會影響工件加工精度。但是，如果安裝得過緊就增大其自身內部的應力，也容易造成斷絲，同時，貯絲筒在變向時電極絲的張力也不一樣，用久的電極絲會變長，抖動會增加，也會極易造成斷絲。所以，根據加工經驗總結預防電極絲張力引起的斷絲措施有：（1）在電極絲安裝過程中借助儀器調整張力至最佳狀態；（2）在用一定的時間后緊絲。

2.2 與運絲機構相關的斷絲及預防措施

線切割機的運絲機構是線切割機的重要組成部分，主要由貯絲筒、排絲輪、導電塊和導輪組成，其結構組成如圖1所示。

2.2.1 與貯絲筒相關的斷絲及預防措施

貯絲筒與伺服電機不同軸或貯絲筒的內外圓不同軸，在旋轉時會產生跳動或竄動，繞絲時受力不均容易導致斷絲[3]。因此，要定期對貯絲筒進行平衡矯正，防止在高速運轉的過程中發生跳動或竄動。貯絲筒每次在換向時，行程開關如果沒有及時斷開，鉬絲會在較短的時間內高頻放電產生高溫而被燒斷，同時，如果貯絲筒的限位開關失靈后沖出限位行程，也容易造成斷絲。因此，加工前需要及時檢查貯絲筒下端的行程開關和限位開關是否失靈。

2.2.2 與導電塊和導絲輪相關的斷絲及預防措施

高速運動的鉬絲與導絲輪接觸摩擦，易產生較細的溝槽并夾絲拉斷。因此，需要定期檢查，及時更換相應的磨損件。當導輪的V型槽、導電塊與鉬絲長時間摩擦產生溝槽，會增大阻力，產生夾絲等現象，易拉斷電極絲。因此要定期檢查運絲機構的精度，及時更換相應的磨損零件。

2.3 與工件相關的斷絲及預防措施

工件沒有經過工藝處理，內部的應力沒有得到消除，在加工過程中易開裂、易變形，會碰斷電極絲或卡斷電極絲。因此，在加工前最好采用低溫回火工藝消除工件內應力，或選擇加工穩定性較好的材料。若加工工件中含有雜質，導致整個工件的導電性急劇下降，加工中不斷發生小短路或斷路而拉斷電極絲[4]。因此在加工中可以設置每小段加工后退刀0.6mm的程序處理，并加大工作液的流量。

2.4 與工作液有關的斷絲及預防措施

選擇較穩定的工作液，不但可以預防斷絲，還可以提高加工質量。但是工作液長時間的使用，會變得臟污，綜合性能也會下降，易引起斷絲。因此，需要定期更換工作液，且工作液的體積濃度在5%-10%時，其加工性能最后，不易斷絲；工作液用純凈水配置的比自來水配置的工作也效果更好，在加工中更穩定，不易斷絲[5]。

以上根據實際加工經驗總結出中速走絲線切割機床電極絲非正常斷絲原因分析及預防措施，但是在實際加工中還有很多因數都會造成斷絲，如機床的質量、加工工藝、操作規范程度等，所以必須在加工過程中不斷總結與分析斷絲的原因，提出合理的預防措施，提高加工效率。

【參考文獻】

[1]郭燕玲，耿雷.數控高速走絲電火花線切割加工實訓教程[M].北京：機械工業出版社，2013.

[2]雷鳴達.電火花加工用脈沖電源[J].1988：1-22，174-178.

[3]蘇峰，高毅.線切割機床電極絲非正常斷絲的非電參數原因分析[J].科技與信息，2010（5）：10.

[4]羅永新.數控線切割操作與加工技能實訓[M].北京：化學工業出版社，2008.

[5]楊川.線切割加工中斷絲產生的原因及排除方法[J].電加工，1995（5）：42-2.

[責任編輯：湯靜]