快走絲線切割加工精度及質(zhì)量的影響因素分析

引言

快走絲線切割機(jī)在切割時(shí),不僅受工件表面質(zhì)量要求的限制,也受鉬絲最大通過(guò)電流的限制,其單個(gè)脈沖能量不能過(guò)大。要獲得較高的切割效率,在滿足切割質(zhì)量要求的前提下,單個(gè)脈沖能量應(yīng)盡可能取大些。為了提高線切割效率,實(shí)際操作中常用增大峰值電流、增加脈寬及減小脈間的方法來(lái)增大單個(gè)脈沖能量,但脈沖能量增大會(huì)使放電痕即切割條紋增粗,切割質(zhì)量降低。若增大峰值電流、脈寬,單個(gè)脈沖能會(huì)增加,更會(huì)導(dǎo)致鉬絲損耗加劇,切割精度降低。而減小脈寬、增大脈間、降低電流及電壓有助于改善工件表面質(zhì)量及切割精度,但會(huì)降低切割效率。因此,希望找到快走絲線切割加工規(guī)律,并據(jù)此建立加工數(shù)據(jù)庫(kù),使得操作者只需根據(jù)零件切割要求,從專家?guī)熘姓{(diào)入相應(yīng)工藝參數(shù),再結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)修改即可使用。

1工藝路線的制定

1.1切割時(shí)工件的正確安裝

快走絲線切割機(jī)在切割時(shí)鉬絲貫穿整個(gè)工件,工件安裝時(shí)一般采用懸臂支撐或橋式支撐,為保證切割精度,工件的安裝及定位精度要好,應(yīng)以工件中精度最高的平面作為定位面、棱邊及孔口倒角:工件的導(dǎo)電性能對(duì)切割的影響也很大,因此,在安裝前應(yīng)將工件表面的積鹽、氧化皮及油漆等不導(dǎo)電物質(zhì)清除干凈,增強(qiáng)工件的導(dǎo)電性。對(duì)工件進(jìn)行熱處理時(shí)要充分,防止切割中內(nèi)應(yīng)力對(duì)工件精度產(chǎn)生影響。

1.2切割中工件的定位及校正

工件裝夾后要校正,校正的目的是保證切割時(shí)工件具有正確的相對(duì)位置,可通過(guò)機(jī)床攜帶的軟件來(lái)查找外形或工藝孔中心進(jìn)行確定,作為基準(zhǔn)的工藝孔要有正確的形狀和位置精度,否則會(huì)有校正誤差。切割件間的位置關(guān)系靠機(jī)床的移動(dòng)及精度保證。一般情況下,將工件的基準(zhǔn)位置參考點(diǎn)作為工件的切割起點(diǎn),校正就是確定起割點(diǎn),它包括基準(zhǔn)邊的尋找及中心確定。

1.2.1工件基準(zhǔn)邊的尋找

如圖1所示,要在距工件左端A處、距上端B處切割出一個(gè)圖示形狀,校正步驟為:運(yùn)行鉬絲并通以電源,搖動(dòng)工作臺(tái)手柄,使鉬絲與工件左邊輕碰并有細(xì)微放電火花,此時(shí)將X軸坐標(biāo)歸零,并根據(jù)圖紙尺寸及鉬絲半徑搖動(dòng)手柄定位:用同樣的方法感知工件上邊,將y軸坐標(biāo)歸零,根據(jù)圖紙尺寸及鉬絲半徑搖動(dòng)手柄定位,即可確定切割起點(diǎn)的位置。

1.2.2工件基準(zhǔn)中心的確定

如圖2所示,要在工件中心部位切割出一個(gè)零件,先按圖紙尺寸在A處精加工一個(gè)穿絲孔,再利用機(jī)床攜帶的自動(dòng)查找功能找出穿絲孔中心,就能保證切割出的圖形位置滿足工藝要求。注意要保證穿絲孔的形狀精度,否則會(huì)因穿絲孔圓度超差而導(dǎo)致機(jī)床的自動(dòng)找正產(chǎn)生誤差。

1.3工藝路線的影響

1.2.1工藝路線走向及起點(diǎn)的選擇

在切割中發(fā)現(xiàn),切割路線是否合理對(duì)切割精度也有很大影響,圖2為要切割零件的形狀,為了避免材料內(nèi)部組織及內(nèi)應(yīng)力對(duì)切割精度產(chǎn)生影響,應(yīng)合理選擇切割路線的走向及起點(diǎn)。如果選擇A122435681A、B422186534B或者B435681224B路線,在切割中,由于靠近夾持區(qū)的切割體先脫落本體,在工件自重作用下,會(huì)對(duì)未切割部分產(chǎn)生較大彎曲力。若選擇A8653421A路線,則可將這種影響降低到最小。切割起(終)點(diǎn)選擇不當(dāng),會(huì)造成切割面粗糙甚至夾斷鉬絲,故應(yīng)將起(終)點(diǎn)選在切割面的拐角處或要求不高的表面,如圖4(a)所示,若選A為起點(diǎn),則會(huì)在B處留下較嚴(yán)重切痕,若采用圖4(b)中的起點(diǎn),則產(chǎn)生切痕很小,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很小。

1.3.2輔助路徑及回退路徑

在線切割過(guò)程中,鉬絲由于松弛及運(yùn)行抖動(dòng),會(huì)產(chǎn)生較大彎曲而滯后響應(yīng),使工件尖成塌角,影響工件精度。為避免塌角的產(chǎn)生,可采用輔助工藝路線,如圖5所示,經(jīng)過(guò)這樣處理后,可消除鉬絲抖動(dòng)變形而造成的影響,避免四個(gè)塌角的影響。

2鉬絲的安裝及維護(hù)

(1)手工繞絲用力不均勻,易造成儲(chǔ)絲筒上的鉬絲松緊不一,鉬絲使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)損耗嚴(yán)重,直徑變細(xì),會(huì)使鉬絲偏移補(bǔ)償基準(zhǔn)發(fā)生變化:切割厚大工件時(shí)若脈寬選擇過(guò)大,會(huì)使通道中出現(xiàn)火花放電點(diǎn)集中現(xiàn)象,易燒傷及燒斷鉬絲:若脈寬過(guò)小,放電通道來(lái)不及消電離,切割不穩(wěn)定,則會(huì)使鉬絲短路和斷絲。若切割中斷絲重新裝絲,在斷絲處會(huì)產(chǎn)生二次切割條紋,影響切割質(zhì)量,且斷絲增加了切割成本,降低了切割效率。

快走絲線切割機(jī)采用鉬絲在導(dǎo)電塊上無(wú)束滑的方式進(jìn)電,由于沒(méi)有專門的緊絲裝置,增加鉬絲張力靠繞絲時(shí)的預(yù)緊力及在切割一段時(shí)間后停機(jī)對(duì)鉬絲的收緊來(lái)實(shí)現(xiàn),因此,要保證鉬絲在整個(gè)切割過(guò)程中始終具有良好的張緊力,確保進(jìn)電可靠,可在運(yùn)絲系統(tǒng)中加裝一個(gè)恒張力裝置,如圖6所示。

(2)在切割中,鉬絲運(yùn)行抖動(dòng)也會(huì)對(duì)切割件精度產(chǎn)生影響,而引起鉬絲抖動(dòng)的因素有:儲(chǔ)絲筒的徑向跳動(dòng)及在兩端的快速換向沖擊、導(dǎo)輪的徑向跳動(dòng)及軸向竄動(dòng)、放電過(guò)程中產(chǎn)生的激勵(lì)等。目前,快走絲線切割采用的叉式絲架剛性不夠,切割中絲架的振動(dòng)會(huì)使鉬絲的低頻抖動(dòng)加劇、幅度增大,嚴(yán)重影響鉬絲與工件間的相對(duì)位置,影響工件的切割質(zhì)量和精度,因此,在切割機(jī)中加裝恒張力裝置對(duì)鉬絲實(shí)施主動(dòng)控制,可有效減少注絲架導(dǎo)致的鉬絲低頻抖動(dòng)。

3結(jié)語(yǔ)

在快走絲線切割加工中,通過(guò)采取上述措施對(duì)線切割加工工藝進(jìn)行改善,使得工件的切割質(zhì)量和精度有了明顯提高,測(cè)得工件表面粗糙度值為Ra=1.32am,并且切割條紋細(xì)膩,滿足使用要求,說(shuō)明只要對(duì)影響快走絲線切割機(jī)切割質(zhì)量的因素加以控制,就能夠保證加工件質(zhì)量滿足要求。