摘 要：結(jié)合往復(fù)走絲線切割機(jī)理，分析了在往復(fù)走絲線切割機(jī)上實(shí)施多次切割的可行性，通過對機(jī)床進(jìn)行必要的改進(jìn)、配備性能良好的沖刷系統(tǒng)及采用水劑型乳化液，在DK7732型往復(fù)走絲線切割機(jī)上實(shí)施多次切割工藝是可行的，加工的產(chǎn)品質(zhì)量能夠滿足工藝要求。
關(guān)鍵詞：往復(fù)走絲線切割；多次切割；工藝分析
中圖分類號：TG661. 文章標(biāo)識碼：A
Process Analysis of Multiple Cutting on Reciprocating Wire Cutting Machine
Xiedonghe（Automotive engineering vocational college of mechanical and electronic engineering department of hunan）
Abstract：Combining with the mechanism of reciprocating WEDM, the feasibility of multiple cutting on the reciprocating WEDM machine is analyzed. Through necessary improvement of the machine tool, equipping a good scouring system and using water emulsion, it is feasible to implement multiple cutting on the DK7732 WEDM machine. The quality of the products processed can meet the technological requirements.
Keywords：Reciprocating Wire Cutting; Multiple Cutting; Process Analysis
一、引言
隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，人們對往復(fù)走絲線切割機(jī)的加工要求也越來越高，要求線切割加工在具有快速切割的同時，還要有較高的加工精度和表面質(zhì)量，多次切割工藝則是其提高表面質(zhì)量和加工精度的首先并在慢走絲線切割機(jī)上得到了實(shí)踐驗(yàn)證。實(shí)施時先用較大的脈沖能量對工件進(jìn)行粗切割成形，再用較小的脈沖能量對工件進(jìn)行精加工，最后使用精規(guī)準(zhǔn)對工件進(jìn)行磨削加工，使工件表面質(zhì)量和加工精度達(dá)到圖紙要求，但慢走絲線切割機(jī)價格昂貴，企業(yè)難以承受。本文以DK7732型往復(fù)走絲線切割機(jī)為例，對其進(jìn)行分析和適當(dāng)改進(jìn)，使其能夠滿足多次切割工藝要求。
二、往復(fù)走絲線切割機(jī)上實(shí)施多次切割的設(shè)備條件
普通往復(fù)走絲線切割機(jī)驅(qū)動部分難以滿足多次切割的工藝要求，為了保證多次切割后能獲得較理想的加工精度和表面質(zhì)量，要求其驅(qū)動系統(tǒng)具很高的移動精度和重復(fù)精度，還要求運(yùn)絲系統(tǒng)保證鉬絲在空間位置相對固定，以及配備效果良好的沖刷系統(tǒng)和水劑型乳化液。
1.工作臺的移動精度
工作臺的移動精度和重復(fù)精度是往復(fù)走絲線切割機(jī)實(shí)施多次切割工藝的首要條件，是提高加工精度和表面質(zhì)量的保證，因此，可采用滾動功能件來提高其重復(fù)精度，導(dǎo)軌選用承載能力強(qiáng)的直線導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌在移動時具有良好的導(dǎo)向性，提高了導(dǎo)軌的機(jī)械重復(fù)跟隨性和定位精度，并采用具有全閉環(huán)功能的控制系統(tǒng)對工作臺的移動進(jìn)行控制。
2.鉬絲在線切割機(jī)上的空間位置
鉬絲具有一定的剛性，靜止時受拉力作用與導(dǎo)輪相切呈直線狀，而在工作過程中受往復(fù)慣性力作用(慣性力隨絲速變化，絲速大則慣性力也大)向外呈弧線狀，它與靜止時的位置有一個偏移量
(如圖1所示)，這個偏移量會影響到工件的加工形狀。偏移量的大小隨鉬絲張力及絲速的大小而變化，張力越大則偏移量越小，但鉬絲張力不能太大，否則會影響到鉬絲的使用性。在實(shí)際切割過程中，往復(fù)慣性力處于動態(tài)變化中，鉬絲張力的大小時刻在變化，會導(dǎo)致鉬絲的偏移量也處于時刻變化中，為確保加工中的鉬絲始終與工作臺垂直，應(yīng)將鉬絲的空間位置進(jìn)行適當(dāng)限制，如圖2所示。
圖1 電極絲導(dǎo)輪定位時空間示意圖 圖2 限位器結(jié)構(gòu)示意圖
限位器可用硬質(zhì)合金等耐磨材料制成，安裝時較為復(fù)雜、要求較高。使用時限位器與鉬絲接觸要有0.1mm的壓緊量，壓緊量過大，會使鉬絲與工作臺的垂直度超差；壓緊量過小，起不到限位作用，在調(diào)整時壓緊狀態(tài)可用校絲器進(jìn)行校核。限位器能將運(yùn)行中鉬絲的抖動量控制在極小范圍內(nèi)，其缺點(diǎn)是不能切割較厚的工件，并且要定期調(diào)整限位器與鉬絲間的接觸位置以延長其使用壽命。
同時為了控制鉬絲的松緊程度，可給鉬絲加裝恒張力裝置來保證鉬絲在運(yùn)行過程中始終具有合適的張力，保證鉬絲始終緊貼在導(dǎo)輪上，如圖3所示。
3）合理的絲速
在進(jìn)行多次切割工藝時，鉬絲分別依次對工件實(shí)施粗加工、半精加工及精整加工等三次切割工藝，因此，其單個脈沖能量要逐步減小，并采用合適的絲速來降低鉬絲的運(yùn)行抖動。
4）第一次切割速度要較高
雖然多次切割工藝在慢走絲線切割機(jī)上經(jīng)常使用，但在往復(fù)走絲線切割機(jī)上應(yīng)用很少，其原因是第一次切割時的加工速度達(dá)不到要求，這樣使得多次切割的平均速度及表面質(zhì)量和采用小脈沖能量后獲得的平均速度及表面質(zhì)量相差不大，雖然可以通過采用多次切割工藝對加工表面進(jìn)行精修來提高，但對操作者的操作水平及設(shè)備要求較高，在加工中，很容易出現(xiàn)工件報廢的現(xiàn)象。試驗(yàn)證明，造成第一次切割速度不能設(shè)置得較大的原因是采用了乳化油作工作液，在切割中冷卻效果和沖洗效能差，在采用較大脈沖電流切割時電蝕物堵塞放電通道致使放電通道不能及時消電離而引起切割不穩(wěn)定斷絲。
5）良好的工作液及沖刷系統(tǒng)
往復(fù)走絲線切割機(jī)在正常切割時常采用2～3A的電流進(jìn)行放電切割，當(dāng)使用黏度及密度都較大的乳化油作工作液時，其傳熱系數(shù)小，鉬絲冷卻不均，在放電產(chǎn)生的高溫下，乳化油中的碳?xì)浞肿右着c電蝕物粘結(jié)成十分黏稠的膠狀物裹住鉬絲并堵塞放電通道，阻止新的工作液進(jìn)入放電通道，影響切割的順利進(jìn)行。
當(dāng)使用不含油的環(huán)保型水劑工作液時，其切割穩(wěn)定性、切厚能力、表面質(zhì)量、短路及斷絲現(xiàn)象等均有明顯改善，切縫內(nèi)只有少量殘留電蝕物，其原因是工作液本身不含有碳?xì)浞肿忧揖哂辛己玫牧鲃有院蜎_洗性，能保證鉬絲在切割過程中得到充分而均勻的冷卻，因此，可采用較大的脈沖電流對工件進(jìn)行快速切割。試驗(yàn)表明，當(dāng)使用水劑型乳化液時，切割60mm厚度的鋼工件，其切割電流可達(dá)6A，切割過程也很平穩(wěn)，切割面質(zhì)量也較好。
在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)工作液的沖刷力對切割速度也有較大影響。沖刷力過小，電蝕物難以被沖走，電蝕物在切縫中易粘結(jié)形成直徑較大的團(tuán)，加重了放電通道的堵塞，導(dǎo)致鉬絲切割時不能被充分冷或冷卻不均而斷絲；沖刷力過大，會加重切割中鉬絲的抖動，使切割變得更加不穩(wěn)定。
三、往復(fù)走絲線切割機(jī)實(shí)施多次切割的技術(shù)要求
在往復(fù)走絲線切割機(jī)上實(shí)施多次切割工藝，除了上述條件外，還應(yīng)注意下列幾個方面。
(1)實(shí)施多次切割前必須根據(jù)工件厚度、材料情況、表面粗糙度及精度要求等狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的加工參數(shù)如切割電流、脈寬、脈間、電壓等。
(2)在工作液循環(huán)箱內(nèi)加裝過濾裝置來維持工作液的清潔度，延長其使用壽命。實(shí)際使用時可按實(shí)際使用時間的累計值定期吏換過濾裝置，還可察看工作液的顏色等方法來判斷工作液是否可用，否則會影響切割的順利進(jìn)行。
(3)在切割過程中，由于鉬絲自身也會因放電而損耗、損傷，導(dǎo)致其抗拉能力及通電能力下降，會引起切割過程中短路及斷絲，甚至導(dǎo)致工件報廢，因此，必須對鉬絲的工作過程隨時進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)切割面積及切割時間定期更換鉬絲以保證切割的順利進(jìn)行。
(4)在控制系統(tǒng)上，采用Autocut線切割編程控制系統(tǒng)，其精度可達(dá)1，能夠?qū)C(jī)床的定位誤差進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償。具有多次切割功能，自帶有用戶可難護(hù)的工藝庫，由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者事先根據(jù)工件情況將有關(guān)切割參數(shù)輸入該線切割機(jī)自帶的工藝庫中，操作者可根據(jù)工件情況隨時調(diào)用其參數(shù)，從而使多次切割變得簡單、可靠。
三、能實(shí)施多次切割的機(jī)床
根據(jù)這些條件及切割要求，我們采用了江蘇某公司生產(chǎn)的DK7732型往復(fù)走絲線切割機(jī)，該機(jī)采用了恒源流一體化控制技術(shù)，編程系統(tǒng)采用Autocut線切割編控系統(tǒng)，其PC機(jī)上可以完成自動編程、代碼顯示、相關(guān)數(shù)據(jù)輸入、加工跟蹤等功能，其功能控制界圖如下圖4所示。
四、小結(jié)
通過在該快走絲線切割機(jī)上實(shí)施多次切割工藝時發(fā)現(xiàn)，只要對快走絲線切割進(jìn)行適當(dāng)改造及采用合適的沖刷系統(tǒng)，對切割工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用線切割恒源流一體化控制技術(shù)，相關(guān)參數(shù)設(shè)置合理、操作得當(dāng)，加工后的工件尺寸精度及表面質(zhì)量符合圖紙要求，說明了多次切割工藝在快走絲線切割機(jī)上可行。這種加工方法可作為企業(yè)借簽，并且對于我國電加工產(chǎn)業(yè)水平的提升具有十分重要的指導(dǎo)意義。
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