线切割加工质量精度及公差控制的研究

发表时间:2021/6/29   来源:《基层建设》2021年第9期   作者:张明吉
[导读] 摘要:电火花线切割机床属于电加工的范畴,在加工较厚不规则零部件及较硬工件时,表现出优良的加工特性。
        山东富格琳遮阳科技有限公司  山东寿光  262704
        摘要:电火花线切割机床属于电加工的范畴,在加工较厚不规则零部件及较硬工件时,表现出优良的加工特性。本次主要分析了线切割在实际生产加工中对加工工件公差的影响,同时经过一系列的实验数据来证实误差变动规律,以及如何进一步提升加工工件的精度。通过对本文中所表述的加工公差的理解,在以后的线切割加工领域中具有很好的参考价值。
        关键词:热加工;加工工艺;线切割
        1电火花线切割的具体工作原理
        电火花线切割其基本工作原理是通过连续稳定往复移动的金属丝作电极,工件通过工作平台接触另一电极,在金属丝接触工件的一瞬间进行脉冲放电,通过高温瞬间融化工件接触面,并急速腐蚀氧化来切割工件,由于线切割的稳定性好,加工表面精度良好,适应性强等特点,主要用于加工各种形状复杂和硬度较高的工件,例如冲裁模具的凹模、凸模、固定板、卸料板等。
        根据线切割的加工精度和运行速度的不同,可分为快走丝、中走丝和慢走丝,快走丝主要应用于要求精度不高、金属下料以及对端面粗糙度无要求的领域,在实际生产加工中,中走丝的应用较为广泛,即可应对快走丝的需求,又能提高切割面的表面光洁度,还可通过“割一修二”的方式进一步提高切割面的精度,所谓的“割一修二”指的是同一工件,在不拆卸工件的前提下,同一工作面割完一刀后,金属电极丝再往复少量慢速进刀做二次三次切割加工,主要目的是提高工件精度及表面粗糙度,“割一”后的工件表面,粗糙度大约在Ra=3.2左右,“修二”后的工件表面,粗糙度大约在Ra=0.8左右。
        2 影响电火花线切割加工质量的因素
        线切割加工过程中,除人为设定的参数影响加工精度外,还有不可避免的客观机器因素影响加工质量,为满足加工精度与表面质量为前提,通过不断提高加工过程的效率与稳定性,提高工件质量,减少加工误差,故分析影响电火花线切割加工质量的因素如下:
        1,钼丝质量选定:
        钼丝的选择尤为重要,在线切割加工过程中,切割较小工件时,钼丝的损耗几乎可以忽略不计,但是在切割较大工件时,钼丝的损耗就会明显影响工件质量,据不完全统计,正常钼丝在300米长度下切割工件面积50000平方毫米左右,钼丝直径会减少1丝,若用劣质钼丝,切割工件时,钼丝损耗大,工件误差成倍增加,还会造成一刀割不完工件留下加工接痕的现象发生,为此,必须选用优质钼丝,并且钼丝线径稳定,才能保证工件的质量合格。
        2,水质及水流速度:
        线切割所用选用的水为纯净水,水内不含杂质及矿物质,目的是保证水不导电,不得用井水及污水,若用井水,水质内电离子过多,在切割过程中会导致钼丝和工件间短路,或者不放电现象,再或者切割过程中,随着水内杂质增多,钼丝与工件间电阻减小,切割面呈现毛刷面现象,切屑不能排除并附着在加工面上,并且工件严重生锈,无法正常工作。纯净水有一定的绝缘电阻性,保持一定的介电环境,同时及时带走放电产生的杂质,以稳定放电加工。
        3,切削液选用及配比:
        切削液的选用多种多类,根据作用的不同用处也大不相同,线切割的切削液推荐选择水基型切削液,高效防锈、超级润滑、更好的冷却、并且能很好的提高加工精度和效率,水液推荐配比为20:1,若水多液少,则起不到润滑作用,不利于顺畅排屑,导致切削面粗糙度增大,钼丝损耗增大,甚至出现夹丝现象,最终导致钼丝崩断。若水少液多,对切削液来说也是一种浪费,同时工作过程中,水介质浓度过高,导致泡沫增多,影响润滑和冷却功效,同时水质极易变质,导致切削质量下降。
        4,工件表面附着物:
        加工的工件必须保证工件表面的清洁度,若有油漆及其他杂质覆盖,油漆是不导电的,导致钼丝不能很好的切入工件内部,使钼丝始终处于高度摩擦的工作环境,严重影响钼丝质量,降低钼丝寿命,还会一定程度的导致钼丝弯曲,影响加工质量。相同情况的还有严重生锈的表面、焊接表面、非金属非导电体表面及铸造件毛坯面等其他特殊情况。不仅工件表面要检查清楚,其内部也不应存在诸如此类现象。
        5,导轮凹槽尺寸及内部轴承精度:
        若导轮凹槽不均,或者硬度不高,或者轴承质量不过关,长时间使用的情况下,导轮凹槽深度加深,钼丝稳定性下降,切割工件时,明显看到钼丝跳动,工件加工面明显可见齿轮状规则凸起现象,并且由于钼丝的跳动,工件精度大幅度降低。
        6,储丝筒旋转及移动的稳定性:
        储丝筒的旋转有电机控制,储丝筒的平移由丝杠控制,丝杠的磨损及破损,都可导致储丝筒移动不稳,导致的后果就是钼丝覆盖,不能很好的顺缠,加速钼丝磨损,甚至导致绞丝,断丝。
        7,导丝嘴质量:
        导丝嘴内部是硬度极高,耐磨性好的红宝石结构,绝缘的同时,很好的引导钼丝的运行路径,起到钼丝从导轮出来后,经过导丝嘴进一步加强了钼丝的稳定性,消除钼丝颤动。
        8,工件固定的稳定性:
        工件的稳定固定是必不可少的,若工件固定不牢固,轻则不导电,钼丝接触工件不进行切割作业,无火花产生。但若切割过程中,因为工件固定的不牢固导致工件窜动,将会导致加工质量下降,工件报废。若工件发生倾斜,原本垂直的加工路径会变成倾斜状态,钼丝经过倾斜路径后,摩擦力增大,容易夹丝,严重来说会带飞工件撞击导丝嘴,导致钼丝强行拉断甚至毁坏机器。
        9,电压波动:
        设备电压稳定性是一个很重要的指标,设备运行前,必须加装稳压器,防止设备因电压不稳影响加工质量,或者损坏机器内部电路。
        10,环境温度:
        环境必须保证温度恒定,一是为了保证机器的正常运转,二是为了防止温差过大,导致加工过程中,零部件受热膨胀,造成加工尺寸误差过大。
        11,工件内部分子稳定性:
        待加工的工件,最好是经过调质处理,保证工件内部的分子稳定,加工不稳定的工件时,由于线切割造成工件分割,内部应力释放,造成工件内部移位,外部形变的情况,导致的后果就是夹丝断丝、工件变形严重等情况。
        3线切割在实际加工中的公差
        以下为中走丝参考数据,通过切割不同厚度的工件来得出工件在实际加工中的精度规律及控制措施,实验材料准备如下;
        冬庆DK7732Z中走丝线切割         1台
        长城钼丝,线径φ0.15              300米
        佳润JR-1A切削液配比1:20          1桶
        45#调质钢材                       1块
        在无修刀,无补偿的前提下,变频12,高频组号7,经过单次切割10毫米*10毫米样块实验得出数据如下;
        (注:本列表所列数据真实可靠,但受水质、丝杠精度、钼丝材料尺寸、电压稳定性等因素的影响,数据仅供参考。)
        通过以上数据分析,同样的绘图尺寸在切割不同厚度工件时,工件的实际尺寸不尽相同,尺寸公差必须严格把控,控制好每个加工环节,才能保证机器的灵活正常运转。
        参考文献
        [1]贺柳操.数控线切割加工中工件表面质量的改善[J].湖南农机,2012,39(11):88-89+93.
        [2]左巍.电火花线切割加工质量控制的研究[J].科技风,2020(15):177.
 
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