數控線切割機床加工精度提高的討論

潘亞蘋

（中國計量大學，浙江 杭州 310018）

目前，數控線切割機床加工工藝廣泛應用于新產品研制、零件和模具制造、復雜形狀工件及精密儀器工件、淬火鋼、硬質合金金屬材料等的加工領域，當前國內外電加工機床總數中數控線切割機床占到60%及以上。

1 數控線切割機床加工精度的影響因素

影響數控線切割機床加工精度的變量因素主要有脈沖電源參數、偏移量、取件位置、切割線路、裝夾定位、工件厚度與材料結構、電極絲等。

1.1 脈沖電源參數

放電峰值電流增大時數控線切割機床切割速度將大大加快，但是工件表面質量無法保證，電極絲損耗量增加。脈沖寬度的增大將加快切割速度，引起工件表面質量的下降，在工件表面電蝕產物無法及時排除時，將增大切割過程中的不穩定因素，反而會影響切割速度。相鄰兩個脈沖之間的間隔時間縮短將增加放電次數和平均電流值，從而降低電弧放電量，加快切割速度。脈沖電源常常采用矩形波脈沖形式，可以隨時調整其脈沖寬度與間隔，可以調整單個脈沖量提高工件表面粗糙度。

1.2 電極絲

電極絲材料是線切割加工過程中不可或缺的重要工具，其直徑大小及均勻性等對線切割速度有很大影響，必須確保電極絲具有較好的導電性、良好的抗拉強度和耐電腐蝕性，常用的電極絲包括鉬絲、鎢鉬合金絲及銅絲等，為提升數控線切割機床切割的性能，應該采用內部為黃銅絲、外鍍低熔點鋅合金絲的機床專用電極絲，利用放電過程中大而強的氣化爆炸力大大提升切割速度。脈沖放電間隙與工件材料結構、走絲速度及電極絲張拉情況、工作液類型、脈沖電源等因素直接相關，電極絲偏移程度對工件加工尺寸精度有直接影響。

1.3 零件厚度和零件材料

當零件厚度過小時，工作液隨即進入并充滿，從而大大提高加工的穩定性，但是電極絲抖動的可能性也隨之提升，同時，又會降低加工精度與工件質量。反之，當零件厚度過大時，工作液進入并充滿的難度也隨之增大，切割速度和加工穩定性降低，然而電極絲的固定將使工件加工精度與質量提高。此外不同的零件材料具有不同的熔點、氣化點和熱導率等，從而具有不同的切割加工效果。

1.4 切割線路

為了提高數控線切割加工精度，必須提前設計好切割線路，切合線路設計的質量直接關系到零部件變形是否發生和切割質量，能有效縮短工件加工時間。通常情況下，應將切割起始點設置在夾持附近，并將工件需要分離的切割段設置在切割線路的末端，在夾持端增設1個暫停點。此外還必須將切割線路起始點設置在工件表面較為平坦的位置，在工件加工精度要求較高的情況下，必須將起始點設置在線切割機床的穿絲孔內部，切忌在工件外部直接切入以防工件斷面位置發生變形。上述數控線切割機床加工精度的影響因素并不單獨發揮作用，所以在分析數控線切割機床加工精度時，必須綜合考慮上述各影響因素，準確選取變量參數，提高機床切割性能，實現最佳的切割加工效果。

2 線切割機床加工精度提高的方法

作為直線電極展開成型的加工方法，電火花線切割有利于簡化模具加工工序、縮短加工周期，應用范圍越來越廣泛。但是與國外同類數控線切割機床加工工藝相比，我國線切割機床在結構設計、加工精度、工藝指標等方面仍較為落后。為了提高線切割機床加工精度，必須有效抑制材料變形、運用多次切割工藝，并提高定位精度。數控線切割機床加工精度分為形狀精度和定位精度2種。

2.1 注重熱處理環節

線切割機床加工材料經高溫加熱后急速降溫預冷，由于熱處理而產生的內外部不均勻熱脹冷縮反應會引起材料內部應力應變。在熱處理環節應盡量選擇恰當的回火溫度，避免材料產生過于集中的應力，對加工材料進行調質處理，增加工件表面淬火孔，并適當進行預加工。

2.2 抑制材料變形

進行數控線切割機床加工的過程中，由于工件內在應力的釋放會發生材料變形而影響加工精度，所以，通過對零件進行均勻熱處理和預加工，有效抑制材料變形，比如對于凹模加工過程，應先切除大部分型孔再進行熱處理，對于凸模加工，先切出溝槽再進行熱處理。此外，合理選擇真空熱處理、低溫熱處理等在內的熱處理工藝，對于特殊材料的工件必須回火。將熱處理后的加工工件預留0.02～0.03 m的加工余量進行粗加工，待工件內部應力釋放完畢后，再進行精加工，可以有效抑制材料變形，提高線切割機床加工精度。

2.3 運用多次切割加工工藝

在數控線切割機床加工過程中，通過運用粗加工、半精加工和精加工等多次切割加工工序有效剔除加工余量，有效提高工藝效果。多次切割加工工藝是設計制造技術、數控線切割機床加工技術、智能化技術、脈沖電源技術與精密轉動控制技術的有機整合，通常是通過一次切割成型，二次切割提高精度，三次切割提高工件表面質量。為了確保多次切割加工工藝質量，應先使用大電流及補償量進行工件粗加工，而后一步步運用小電流及補償量進行精修，最終提高加工精度和工件表面光滑度。

2.4 提高定位精度

數控線切割機床加工精度受機床本身的行走精度和切割誤差的共同影響，所以，要想提高定位精度必須從上述2個方面入手。按照國家標準，數控線切割機床行走精度誤差范圍必須控制在±0.5 mm范圍內，正規廠家的數控線切割機床均能滿足這一規定，所以，影響定位精度的主要是切割誤差。通過依靠基準孔或工件材料端面提高定位精度。依靠基準孔定位的過程中，先用磨床磨出正圓，并保證工件表面粗糙度在3 μm，提高鉬絲與工件材料接觸面的切合度。依靠基準面定位時，先磨平基準面端面，并將表面毛刺統統磨掉，使鉬絲與工作端面充分接觸，并盡可能擴大鉬絲張力并利用微弱放電原理查明鉬絲傾斜狀況。

3 結論

綜上所述，本文從數控線切割機床加工的工作原理和影響加工精度的因素等角度出發，從機床本身性能、脈沖電源參數、偏移量、取件位置、切割線路、裝夾定位、工件厚度與材料結構、電極絲等方面進行了線切割機床加工精度的探討，結果表明，在線切割機床工件加工過程中，可以通過抑制材料變形、運用多次切割加工工藝及提高定位精度等方法提高工件加工精度。

參考文獻：

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