有關數控電火花線切割機的斷絲問題探索

慕善利

摘要：斷絲在數控電火花切割機使用中經常發生，造成加工被迫中斷，浪費許多時間，并對工件表面的完整性也造成很大影響。本文主要以數控電火花線切割機在使用過程中所出現的斷絲問題進行研究，找出原因，提出解決方案。

關鍵詞：數控電火花；線切割機；斷絲；解決辦法

1.數控電火花線割機的工作原理解析

控制機負責命令的接收，在收到加工命令后，會主動開始插補運算，并在每次運算后都發出脈沖信號，信號在傳遞給后級之后，經過功率放大，來驅動步進電機工作，工作臺在步進電機的帶動下運轉，完成切割任務。在運絲系統中，貯絲筒是由走絲電機帶動的，由行程開關驅動進行往返運動，帶動電絲完成切割任務。在高速走絲切割加工中，切割機斷絲的問題是極為常見的。

2.關于斷絲原因的分析以及解決辦法

2.1與電極絲有關的斷絲

2.1.1走絲速度和張力。在切割工作中，隨著走絲速度的提高，在一定范圍內，加工速度也會提高。高速切割一般會選擇抗拉強度高、耐損耗、而且不易變脆斷絲的銅絲。絲的張力是影響加工穩定性的重要因素，想要提高電極絲的張力，應先從減少絲振著手，這樣可有以效提高切割速度，保證切割精度[1]。

2.1.2電極絲的選擇。電極絲在選擇上，應以種類和直徑為主要條件。電極絲常用的材料包括鉬絲、鎢絲、黃銅絲、鎢鉬絲、銅鎢絲等多種。因為工作需要，切割加工中使用的電極絲材料要較高，要強度大，導電性好，本身不能彎曲打結。在以上諸多材料中，以鉬絲和黃銅絲最為常用。鉬絲加工速度最快，但在放電后卻容易斷絲、變脆。而黃銅絲因為價格低，盡管性能不如鎢絲好，卻得到了廣泛應用。

2.1.3鉬絲工作中容易自斷。鉬絲切割速度最快，但在工作中，表面會生成一層黑色氧化物，使其表面呈現出粗黑色。這時候容易因為電源能量太大而斷絲。所以對于鉬絲而言，在工作一段時間后，需要將電流減小，等電極絲表面發白后，才可以恢復正常使用[2]。

2.1.4關于電極絲損耗。選用比較粗的電極絲能夠提高加工速度，因為線徑越粗，能夠通過的電流也會越大，其弊端是會造成切縫變寬，一般選擇的是φ0.15～0.02的電極絲。在安裝電極絲時，最好將電極絲繞得緊一點，使其固有的振動頻繁變高，不過也要在拉力范圍內。

2.2斷絲與工件有關

2.2.1薄工件加工中出現的斷絲。一般厚度小于3mm以下的工件被稱為薄工件。加工薄工件斷絲的原因是：導絲輪距離線架上下的開距是固定的，在加工厚工件時，會用到冷卻液，從而產生阻尼作用，而在加工薄件時，高速走絲外加火花塞的放電，使電極絲易產生抖動而引起斷絲。

2.2.2厚件加工中所出現的斷絲。凡是大于10cm的工件都可稱為厚件。切割厚件時的斷絲往往發生在剛產生電火花時，或者工作完成時。

2.2.3工件中夾有絕緣物質引發的斷絲。有的材料從外表上看是沒問題的，但在切割時，卻出現了短路現象，而且不管怎樣做，都無法排除故障。這可能是在材料的鍛打或熔煉時摻進了絕緣物質。對于此類情況，應采用以下方法解決：加大冷卻液流量，沖掉雜質，使其恢復正常切割[3]。

2.2.4線切割。適用于線切割的工件都是在平磨以后進行的。按照正常的加工流程，工件在磨平，加工前，都應該退磁。若是未退磁，在線切割時容易產生電腐蝕顆粒，并進入割縫中，造成表面粗糙度增大而引發短路、斷絲現象。而在切割厚件時，若不退磁還會造成切割不均勻。

2.3與脈沖電源有關的斷絲現象

2.3.1加工過程中電流過大，引發火花放電異常，從而引發斷絲。出現這種現象，有可能是屬于交流電的脈沖電源變成了直流電。在檢修時，應該從脈沖電源的輸出級開始，向多諧振蕩器進行逐級檢查波形，對損壞的元件進行更換，使輸出的脈沖恢復為正常的交流脈沖時就可恢復使用。

2.3.2輸出電流超過工作電流的最大值而燒絲。在切割工作中，突然出現藍色的弧光放電，使鉬絲的工作電流變大，從而燒斷電極絲。這種情況，若在檢修時用示波器對振蕩端和輸入部分電路進行檢測，都無波形。毛病可能發生在振蕩電路。對元件逐一檢查時，若發現三極管各極間有擊穿短路現象，將此管更換后，高頻電源工作一般會恢復正常[3]。

2.3.3鉬絲燒傷后發生斷絲。在切割工作中，若鉬絲上有 “疙瘩”狀的燒傷點出現，很容易發生斷絲現象。為何會出現燒傷點，有人認為這與粘附在電極絲上的加工屑有關。

2.4走絲裝置和工作液引發的斷絲

2.4.1走絲裝置引發的斷絲，究其原因，是因為其精度差，容易造成鉬絲抖動，從而影響到火花放電的正常間隙，產生大電流集中放電，使斷絲的機率大大升高。

2.4.2有的工件比較厚，切割速度也要高，對于這一種，在配備工作液時，濃度可以適當淡一些，這樣工作時穩定性高，也不容易斷絲。

2.4.3工作液臟污也有可能引起斷絲，工作液在使用時間長后，其性能就有所下降。工作液性能可以用以下方法進行衡量：以2A左右的電流， 40mm/min左右的切割速度，連續工作兩天，每天工作8h，若是連續使用8～10天后出現斷絲，則要更換新的工作液。

3.結語

由以上內容可以看出，影響數控電火花切割機工作質量，造成斷線的因素有很多，每種機床的加工工藝，以及設計策略都有所不同，造成斷線的原因也不同。不過，只要對這些常見原因進行科學有序地劃分，就能對這些零亂而復雜的因素進行梳理，做好預防和維護，從而避免斷絲現象，提高加工工件質量。

參考文獻：

[1]趙洪志，楊剛.球頭碗球面加工組合機床設計[J].工藝與裝備，2011，（1）.

[2]談國華，陸志明.談自動化生產流水線的設計與應用[J].雷達與對抗，2013，（1）.

[3]西門子公司.先進數控機床的線性技術[J].產品聚焦，2012，（2）.