快走絲線切割電參數的研究

宋新華　宋斌　周金鑫

【摘 要】為了滿足零件加工精度和表面質量要求，本文介紹了快走絲線切割加工原理和加工的特點，分析了電參數對加工質量的影響，為快走絲線切割加工電參數選擇提供參考依據。

【關鍵詞】快走絲線切割；電參數；加工質量

1 快走絲線切割加工原理

快走絲線切割加工是利用移動的金屬絲作為加工電極，在電極絲與工件之間產生脈沖火花放電的電腐蝕現象去除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量的預定加工要求的一電火花加工方法。如圖1所示。

快走絲線切割加工是利用放電進行加工，電極絲接脈沖電源的負極，工件接脈沖電源的正極。當來一個電脈沖時，在電極絲及工件之間產生火花放電，在放電中心的瞬時溫度可高達10000℃以上，高溫使工件局部金屬熔化，甚至有少量氣化，高溫也使電極絲和工件之間的工作液部分產生氣化，這些氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間迅速熱膨脹，并有爆炸的特性?？窟@種熱膨脹和局部爆炸，拋出熔化和氣化的金屬材料而實現對工件材料進行電蝕切削加工。

2 快走絲線切割加工的特點

在快走絲線切割加工過程中，工件材料表面因高溫而融化，然后急冷，結果就生成了變質層，變質層由熔融再凝固層、再淬火層及再回火層組成。由于腐蝕液幾乎不能對熔融再凝固層腐蝕而且成白色，該層與鑄造組織類似，且常常產生許多微觀裂紋。這種微觀裂紋是由于金屬從熔化狀態突然急冷凝固，材料收縮而產生的拉伸熱應力造成的。再凝固層的厚度，因加工條件不同而異，切割速度越快則越厚，而且幾乎不受切割加工前熱處理狀態的影響，所以快走絲線切割加工的加工質量主要受到切割電參數的影響。

3 快走絲線切割電參數的研究

快走絲線切割工藝參數的選擇，影響加工質量、切割速度和鉬絲的損耗率等。合理使用數控快走絲線切割機床就必須對電參數理解和掌握。影響加工質量明顯的電參數主要包括脈沖電流、脈沖寬度、脈沖間隔、走絲速度等，在快走絲線切割加工中，在保證表面質量、加工精度的前提下，盡量提高切割加工效率。

3.1 脈沖電流I

脈沖電源直接決定了切割的厚度和速度，即切割能力，同時脈沖電流影響加工表面質量?？熳呓z線切割加工表面由大量放電坑堆積而成，放電坑的形狀和尺寸決定了表面粗糙度的大小，而放電坑的形成與脈沖電流直接相關。脈沖寬度的大小標志著單個脈沖能量的強弱，因此脈沖電流對加工表面粗糙度的影響最顯著。由于粗糙度值的大小取決于放電坑的大小，所以在選擇電參數時，脈沖寬度是優先選擇，通過減少脈沖寬度來降低放電能量大小，來降低表面粗糙度。

采用蘇州長風機床DK7732-E 快走絲快走絲線切割機床，鉬絲的直徑為？準0.18mm，加工材料為45號鋼，乳化液作為加工介質。在加工中選擇不同脈寬及電流幅值，結果在脈寬相同的情況下，電流幅值越大，表面粗糙度越大；而在電流幅值相同時，表面粗糙度隨脈寬的增加逐漸增大。因為脈沖寬度與放電能量成正比，脈沖寬度越大，每一周期放電時間所占比例就大，切割效率就高，此時加工穩定，但放電間隙大，工件表面粗糙度就差；然而，脈沖寬度小，加工表面質量高，但切割效率低，加工穩定性差；而在一定的放電時間內，電流幅值的提高也將使脈沖能量增大，但這將導致放電坑直徑和深度的增加，從而使表面粗糙度增大?？梢?，隨著單個脈沖能量的增大，每次放電的去除量相應增加，加工速度雖然可以得到提高，但是表面粗糙度將隨之惡化。因此，對于線切割精加工而言，采用小的脈沖寬度和脈沖電流可獲得良好的表面粗糙度。但是，采用過小的脈沖寬度，切割速度會因放電能量小而越慢；脈沖電流太小，將不能產生放電火花，無法正常切割。一般來說，精加工時，脈沖寬度可在20～30μs選擇；粗加工時，可以在30～80μs 內選擇。加工電流達到短路電流（人為短路）的70%～75%為最佳。

3.2 脈沖間隔（t0）

脈沖間隔對切割速度影響較大，同時影響了切削效率，脈沖間隔越小，單位時間放電加工的次數越多，因而切割速度也越高。同時，電參數選擇不合適也是引起斷絲的一個重要原因。因此根據工件厚度選擇合理的電參數，將脈沖間隔拉開些，有利于熔化金屬微粒的排出，更有利于消電離，同時峰值電流和空載電壓不宜過高，否則使單個脈沖能量變大，切割速度加快，容易產生集中放電和拉弧，引起斷絲。根據工件厚度選擇合適的脈沖間隔：脈沖間隔不能太小，否則容易產生短路，也不利于冷卻和電蝕物的排出；脈沖間隔過大，將影響表面粗糙度及加工速度。當切割厚度較大的工件時，應盡量選用大脈寬電流，適當加大脈沖間隔，以充分消除放電產物，形成穩定切割。要增強排屑效果，提高切割的穩定性，一般脈沖間隔在15～250μs范圍內基本能適應各種加工條件。

3.3 切割速度（V）

走絲速度對切割速度具有一定影響，隨著走絲速度的提高，切割速度將明顯增加。但是，走絲速度越快引起電極絲較大的振動而使工件表面質量惡化。因此，在保證加工質量的前提下，選擇一個合適加工速度的確定合理走絲速度，一般走絲速度在2～15m/s。最佳切割速度范圍可參照設備說明選擇或試驗確定，由于材料的厚薄度，材質不同，熔點高低，熱導率大小以及熔化后的表面張力等因素，切割速度也相應的變化。

3.4 加工電壓U

一般認為電源正常輸出電壓即為切割電壓。線切割機通常有較高的空載電壓和工作電壓，當電流一定時，電壓的提高意味著切割能力的提高，但是易造成電極絲振動，工件表面粗糙度變差，加工精度有所降低。一般選擇原則如下：高度在50mm 以下的工件，加工電壓選擇在70V；高度在50～150mm 的工件， 加工電壓選擇在90V；高度在150mm 以上的工件，加工電壓選擇在110V。根據經驗，采用蘇州長風機床有限責任公司生產的DK7732-E 快走絲快走絲線切割機床，切割厚度小于35mm的普通鋼件時，當電壓表指針在75V 左右、電流表指針在（2.0±0.5）A 時， 選定的電參數比較合理，獲得的加工質量較高。良好的加工質量與工件材料、切割形狀、電參數、工作液等具有密切的關系，在實際的生產中需要結合各種因素，不斷調整電參數才能滿足各項加工要求。

4 結論

在快走絲線切割加工中，電參數的選擇至關重要，它們直接影響加工質量和加工效率的高低，在切割加工中它們又相互影響，所以在操作快走絲機床選擇電參數時，必須根據工件材料、電極絲直徑、加工質量、加工表面粗糙度和加工效率的要求等條件來選擇相應的電參數，從而獲得滿意的加工結果。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]