影响线切割加工工件表面质量因素及改善措施

影响线切割加工工件表面质量因素及改善措施

李树才

李树才

（七台河同创机械制造有限责任公司，黑龙江七台河154600）

摘要：对在线切割加工中影响工件表面质量的机床结构、运丝机构、切割参数、工艺参数、电参数、工件材料、工作液等进行分析，并就相应的影响程度提出了相应措施和改善办法。

关键词：线切割；表面质量；改善措施

前言

目前，我国的电火花线切割机按切割速度可分为高速走丝和低速走丝两种，低速走丝线切割机所加工的工件表面质量比高速走丝线切割机稍好。但低速走丝线切割机的机床成本和使用成本都比较高。而高速走丝线切割机结构简单，操作方便，使用成本低，易加工大厚度工件。因此，该类机床在模具制造、新产品试制和零件加工中得到了广泛应用。

影响线切割加工工件表面质量的因素主要是加工过程不稳定及工作液不洁净等等，而影响加工过程不稳定的原因大致可分为运丝机构故障等机床因素。

1切割加工工件表面质量的影响因素

高速走丝电火花线切割机床属于高精度机床，因此其维护保养非常重要。因为加工工件的高精度和高质量是直接建立在机床的高精度基础上的，因此在每次加工之前必须检查机床的工作状态，才能为获得高质量的加工工件提供保障。线切割机床的进给装置是由步进电机带动纵横拖扳，实现坐标的轨迹运行，传动精度直接影响加工精度[1]，对加工过程的影响主要是运丝机构。运丝机构是由贮丝筒、丝架和导轮组成，对加工工件质量的影响主要有以下几个方面：

（1）导轮的制造和安装精度将直接影响加工工件表面质量。因此，在安装和加工中应尽量减少导轮的跳动和摆动，以减小电极丝在加工中的振动。导轮转动要灵活，要提高导轮组合部件的加工精度和装配精度，满足电极丝的定位精度，提高加工过程的稳定性。

（2）贮丝筒内外圆不同轴，运转时会产生不平衡转动惯量，贮丝筒的轴和轴承等零件因磨损而产生间隙，也易引起电极丝抖动，导致力旺过程的不稳定，应将贮丝筒拆下磨圆，再组装，以恢复原来的加工精度。

（3）丝架的主要功用是对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度。对于可调丝架的机床，应使跨度尽可能调小。跨度过大，电极丝会振动，跨度过小，不利于冷却液进入加工区，这样可提高电极丝在加工区的刚性，避免电极丝抖动，利于加工稳定。

（4）必须检查导电块的磨损情况。高速走丝线切割机床一般在加工50~80h后就必须考虑改变导电块的切割位置或者更换导电块，有脏污时需用洗涤液清洗。必须强调的是：当改变导电块的位置或者更换导电块时，必须重新校正电极丝的垂直度，以保证加212212件的精度和表面质量。

（5）导电块、导轮和上、下喷嘴的不良状况也会引起电极丝的振动，这时即使加工表面能进行良好的放电，但因线电极振动，加工表面也很容易产生波峰或条纹，最终引起工件表面粗糙度变差。

2人为因素对加工质量的影响

人为因素的控制和改善主要包括加2232艺的确定和加工方法的选择。

（1）准确选择切割参数。对于不同的粗、精加工，其丝速和张力应以基准参数表为基础作适当调整，从而保证加212-1-件具有更高的精度和表面质量。电极丝运丝速度不能过低，否则加工时由于损耗大，容易断丝，影响表面质量。电极丝张力也不能过大，否则容易断丝，但如果电极丝张力过小，高压水处理不当，会使电极丝产生抖动，造成加工面产生波纹。处理方法是在不导致断丝的前提下，适当调高丝张力，确保加工过程的稳定。

（2）合理选择电参数。脉冲电源是影响加工表面质量的重要因素。如采用矩形波脉冲，减少单个脉冲能量，可改善表面精糙度。影响单个脉冲能量的因素有脉冲宽度、峰值电流等，所以减小脉冲宽度，峰值电流，可改善表面粗糙度。

（3）工件的进给速度要适当。因为进给速度过大，则被腐蚀的金属微粒不易全部排出，易引起电极丝短路，加剧加工过程的不稳定，但进给速度也不能过低，否则影响生产率。

（4）保持稳定的电源电压。电源电压不稳定会造成电极与工件两端不稳定，从而引起击穿，放电过程不稳定而影响工件的表面质量。

（5）减少电极丝的换向次数。根据线切割加工的特点，电极丝的高速运动需要频繁地换向来进行加工，电极丝在换向的瞬间会造成其松紧不一，张力不均匀，从而引起电极丝振动，直接影响加工表面质量，所以应尽量减少电极丝的换向次数。实践证明，在加工条件不变的情况下，加大电极丝的有效工作长度。可减少电极丝的换向次数，促进加工过程的稳定，提高加工表面质量。

（6）合理安排切割路线。该措施的指导思想是尽量避免破坏工件材料原有的内部应力平衡，防止工件材料在切割过程中由于切割路线安排不合理而产生显著变形，致使切割表面质量下降。

（7）注意加工工件的固定。当加工工件即将切割完毕时，与母体材料的连接强度势必下降，此时要防止因加工液的冲击使得加工工件发生偏斜，因为一旦发生偏斜，就会改变切割间隙，轻者影响工件表面质量，重者使工件报废，所以要想办法固定好被加212212件。

3工件材料对加工质量的影响

为了加工出尺寸精度高、表面质量好的线切割产品，应改善工件的材质和热处理方法。由于工件内部残余应力对加工的影响较大，在对热处理后的材料进行加工时，由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。为了避免这些情况，应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。对不淬火的材料，在线切割前最好采用低温回火，消除应力。

4工作液对加工质量的影响

工作液作为脉冲放电的介质，应具有较好的加工稳定性和一定的绝缘性能，使脉冲放电顺利进行，减少脉冲能量损耗和电极丝损耗。工作液变黑后综合性能就会变差，极易造成断丝。因此要经常观其色、嗅其味，发现异常及时更换。要保证工作液不能太脏，电蚀物浓度不能太高，使工作液保持一定的介电能力。工作液最好是按螺旋状形式包住电极丝，以提高工作液对电极丝振动的吸收作用，减少电极丝的振动，改善工件表面粗糙度。

结语

影响线切割加工工件表面质量的因素很多，但只要综合分析和控制各种因素，采用减少加工过程不稳定及保持工作液清洁措施，就能在保证生产率的前提下，改善和提高线切割加工工件的精度及表面质量。

参考文献

[1]周旭光.特种加工技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.