中走絲線切割機床多次加工工藝技術(shù)論述

1、" 中走絲線切割機床 " 多次加工工藝技術(shù)論述廣大科技工作者曾進行過大量的實驗研究， 得出的結(jié)論是： 中走絲線切割機床 HSWEDM 采用多次切割不僅是必要的，而且是可能的，但必須具備以下條件： 按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制機床的制造精度和走絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 并采取必要措施控制電極絲的空間形位變化； 開發(fā)出適用于多次切割的高頻脈沖電源； 深入研究多次切割工藝，確定脈沖參數(shù)、加工軌跡補償量及電及絲移動方式和速度等。電火花線切割加工（ WEDM ）的切割速度與加工表面質(zhì)量是一對矛盾，在一次切割過程中既想獲得很高的 切割速度，又要獲得很好的加工表面質(zhì)量是十分困難的。低速走絲電火花線切割加工

2、（LSWEDM ）具有很高的綜合工藝水平，也不是一次切割而達到工藝指標(biāo)的，而是采用了多次切割工藝，即第一次切割用較 大的脈沖能量和電流加工，以獲得較高的切割速度，此時并不過地要求加工表面質(zhì)量如何；第二次和第三次切割時， 則用精協(xié)作單位和精微加工標(biāo)準(zhǔn)逐級修光， 以獲得理想的加工頊質(zhì)量和加工精度。 高速走絲電火花線切割加工（ HS WEDM ）則因其自身特點及設(shè)備條件的限制，多次切割工藝至至今無法 推廣應(yīng)用，致使它的綜合工藝水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 LS WEDM 的工藝水平。為此，1、控制電極絲空間形位變化的措施電火花線切割加工中，電極絲在放電力的作用下必然會發(fā)生空間形位變化莫測，使放電點滯后于進給方向 的

3、支撐點。為了控制電極絲的空間形位變化，可采用下述方法：增大電極絲的張力，并使支點盡量X近工件上下表面。由于高速 中走絲線切割機床 走絲電火花線切割機沒有張力控制裝置，增加電極絲的張力通常是通過適當(dāng)增加繞絲預(yù)緊力和在切割過程中收緊電極絲來實現(xiàn)?，F(xiàn)在也有人采用恒張力機構(gòu)，雖有一定效果，但由于恒張力機構(gòu)的響應(yīng)速度較慢，走絲系統(tǒng)的瞬間干擾所引起的張力變化難以及時地被恒張力機構(gòu)排除，電極絲的瞬間形位變化仍難以控制，加上這種 恒張力機構(gòu)較為復(fù)雜，使用不太方便，生產(chǎn)實踐中很少采用。采用紅寶石擋絲裝置。此方法不僅可限制電極絲的偏移和抖動，而且還可縮短導(dǎo)向支點與工件表面之間的實際距離，對穩(wěn)定電極絲的空間位置有明

4、顯作用。但由于紅寶石在加工過程中磨損嚴(yán)重，故使用壽命不長 采用高耐用消費品磨性導(dǎo)向裝置。該裝置采用了高耐磨聚晶金剛石制成的孔徑與電極絲直徑相差 0.02MM的導(dǎo)向器。 使用該導(dǎo)向裝置后電極絲的空間形位變化受到明顯限制，可顯著提高加工精度和加工表面質(zhì)量。且聚晶金剛石硬度高、耐磨性好，使用壽命較長。在小錐度（二3 度）切割加工情況下，一套高耐磨性導(dǎo)向裝置使用半年之后，仍對電極絲的形位變化有良好的控制作用，為HSWEDM 采用多次切割工藝創(chuàng)造了良好的條件。2、高頻脈沖電源的改造以往的 HSWEDM 所用的高頻脈沖電源是基于一次切割工藝而設(shè)計，既要獲得較高的切割速度，又要保證加工表面質(zhì)量不能太差，即在

5、加工表面粗糙度RA=2.5UM的情況下，有較高的切割速度，高頻電源的脈沖寬度在 440US 范圍內(nèi)，脈沖參數(shù)變化范圍較小，而多次切割則不同，在進行第一次切割時要求切 割速度必須穩(wěn)定在 100MM 平方 MIN 以上，而不太計較加工表面粗糙度的高低，重點是加工穩(wěn)定及較低 的電極損耗。第二次和第三次修光，則希望能獲得較理想的加工表面質(zhì)量。為此，對高頻脈沖電源進行了 下述改造：成倍提高脈沖峰值電流，控制單個脈沖放電能量和脈沖電流上升率，使其加工速度和加工穩(wěn)定 性大幅度提高， 電極絲的絲徑損耗控制在切割 50000MM 平方后小于 0.02MM 。第二次切割應(yīng)使加工表面的 質(zhì)量在第一次基礎(chǔ)上提高一倍，

6、由于此刻還有較大的加工余量，仍需講究切割速度；所設(shè)定的脈沖參數(shù)能 保證加工表面粗糙度 RA 在 1.41.7UM 范圍內(nèi)。第三次是加工表面修光， 要求設(shè)置精微加工回路， 以獲得 理想的加工表面質(zhì)量。為此將脈寬降到 1UM 以下，保證有一定能量輸出，以保證修光速度。3。多次切割工藝的研究3.1 第一次切割第一次切割的主要任務(wù)是高速穩(wěn)定切割。各有關(guān)參數(shù)選取用原則如下：（1）脈沖參數(shù)：應(yīng)選用高峰值電流大能量切割，采用分組脈沖和脈沖電源逐個增大方法，控制脈沖電流上 升率，經(jīng)獲得更好的工藝效果。2 )電極絲中心軌跡的補償量 F：式中： F 為補償量， MM ；5 為第一次切割時的平均功放電間隙， MM

7、；D為電極絲直徑，MM ;/為給第二次切割留的加工余量，MM ;S 為精修余量， MM在高峰值電流加工的情況下，放電間隙5約為0.02UM，精修余量S甚微，約為0.005UM ;而加工余量/則取決于切割后的加工表面粗糙度。在我們試驗及應(yīng)用的條件下，第一次切割的加工表面粗糙度一般控制在RA=3.5MM，再考慮到往復(fù)走絲切割條紋的影響，/2X ( 5X0.0035)= 0.035MM。這樣，補償量 F應(yīng)在 0.050.06UM 之間，選大了會影響第二次切割的速度， 選小了又會在第二次切割時難以消除第一次切 割留下的換向條紋痕跡。3)走絲方式：采用整個貯絲筒的繞絲長度全程往復(fù)走絲，走絲速度8M/S。

8、3.2 第二次切割第二次切割的主要任務(wù)是修光。各有關(guān)參數(shù)選用如下：(1 )脈沖參數(shù)：要達到修光的目的，就必須減少脈沖放電能量，但放電能量太小，又會影響第二次切割的 速度，在兼顧加工表面質(zhì)量及切割速度的情況下，所選用的脈沖參數(shù)應(yīng)使加工質(zhì)量提高一級，即第二次切 割的表面質(zhì)量要達到 RA=1.7UM，減少脈沖能量的方法主要靠減少脈寬，而脈沖峰值電流不宜太小。(2)電極絲中心軌跡線的補償量F:由于第二次切割是精修，此時的放電間隙很小，僅為0.005 0.007MM，第三次切割所需的加工余量甚微，只有幾微米，二者加起來約為0.01MM。這樣，此時的補償量 F約為1/2 D + 0.01MM 即可。(3)

9、走絲方式：為了達到修光的目的，通常以降低絲速為實現(xiàn)，降低絲速雖可減少電極絲的抖動，但往復(fù) 切割條紋仍難避免。采用某短程往復(fù)走絲切割專利，并對進給速度進行限制之后，可以在第二次切割后基 本消除往返切割條紋，加工表面粗糙度RA在1.4 1.7UM范圍內(nèi)。3.3第三次切割第三次切割的主要任務(wù)是精修，以獲得較理想的加工表面質(zhì)量。(1 )脈沖參數(shù)：應(yīng)采用精微加工脈沖參數(shù)，脈沖寬度T0.2=1UM，并采取相應(yīng)的對策，克服線路寄生電容和寄生電感影響，保證精微加工時的放電強度。(2)電極絲中心軌跡線的補償量。由于此時的放電間隙很小，只有0.003MM左右，補償量F主要取決于電極絲直徑，設(shè)精修時電極絲為D，貝U F= 1/2D + 0.003MM。(3)走絲方式：由于第二次切割后留下的加工余量甚微(/=0.005MM )，如何保證在第三次切割過程中能均勻精修，是一個技術(shù)難題。首先應(yīng)保證電極絲運行穩(wěn)定。以前的做法是將絲速降到1M/S以下，這固然可以大幅度減少電極絲振動，獲得良好的工藝效果，但常常會出現(xiàn)加工不穩(wěn)定的現(xiàn)象，極易受工作液 污染程度及其粘度影響，嚴(yán)重時甚至還會使人感到無法正常精修?？紤]到工作液要求電極絲與工作之間需 要有相對運動速度，在6M/S的情況下采用超短程往復(fù)走絲方式，使