Hs 1.1 什么是中走丝线切割机床?
中走丝线切割机床是在快走丝机床上发展起来的,采用对同一个零件进行多次重复性加工,从而达到比快走丝机床更械老领阳范沉矿坚波拿高精度和更好表面质量的一种机床。
1.2 为什么叫“中走丝”?
“中走丝”的叫法本身不具有建注马二科学性,它只是对往复式走丝且具有多次切割功能的机床的总称。它形象地同快走丝线切割机床和慢起丝线切割机床加以了区分。严格地讲,只具有单一的多次切割功具制爱方能而没有智能控制是不能称之为“中走丝”的,也正是由于“中走丝”的叫法缺乏科学性,为伪劣的中走丝机床钻了空子,给用户在“中走丝”机的选型上制造了麻烦,很多客户大呼上当。
1.3 如何从中走丝线切割机床的先进性上区分不同档次?
所有生产中走丝机的厂商协案回曲内温妈菜都对自己的产品进行大量宣传,作为用户特别实据溶束另是对中走丝线切割机床不太了解的用户,很难分辨真伪,而中走丝本身就是一个新的理念,所以大多数用户往往都是“事后诸葛亮”。
织达杂酒概续异各论副难中走丝线切割机床档次的区别主要还是应从机械结构、控球报触吃燃制技术上加以区分,而不是在机床的外形或外观上。画溶倍茶胞武事否目前市场上的大部份中走丝线切割机床充其量只能算作简易中走丝,这一类机床就是在快走丝机革从海煤床的基础上增加了多次切割的功能,再加一个穿丝极为不便的导向器,在其它方面无论是机床的结构上还是在自动化控制方面均无建树。
所以简易中走丝线切割机床对操作人员的技能要求很高,操作人员不仅要掌握不同材料、不愿若只官量盟阻同厚度、不同切割次数的所有高频参数的组合匹配,还要经常观测电极丝的运行另等情况,这对操作人员的技术要求住草否是很高的。这也是广大用户对中走若展丝线切割机床从盼望变失望的信图短逐区械取善苗宪根本原因。
精密中走丝机通过控制系统的智能化务,对高频参数和进给跟踪的控制实现智能化,操作人员不再需要掌握高频参数的选择、组合,系统提供的工艺数据能提供对应的切割参数,并且用户可以对参数假标进行修正,根据自己的材料煤山讨义歌核保特性等,形成对应的用户工艺数据库。
BSGXP控制系统是目前市场上功能最强大的加工工艺数据库系统,它具有以下6项自动化工艺功能:
① 电极丝速度自动化调节;
② 加工偏移量设定调节;
③ 修刀次数智能设置;
④ 高频参数匹配自动设置;
⑤ 进给跟踪智自动调节;
⑥ 短路判断自动调节。
这样使得任何一个初学者都能很快掌握中走丝机的操作。
客户在了解中走丝机时一定要深入、细致,货比三家,多听多看,绝不可偏听偏信。不要相信价高的一定是好的,现在的中走丝线切割市场,像苏州宝时格这样价格透明、公布所有技术参数的厂家很少。不怕不识货,就怕货比货。买中走丝线切割一定要看实际的切割效果,不要盲目相信厂家的宣传,最后天价买来的机床并不实用。
1.4 中走丝线切割机床在技术性能上有哪四大难题?
① 大面积低粗糙度的稳定切割
② 多次切割加工的绝对尺寸精度的保证
③ 多个相同零件加工的一致性误差
④ 多孔位加工的定位精度
这四个关键性指标如果得不到有效解决就不是真正的中走丝线切割机床,最终会被市场所抛弃。
Posittec-M型精密中走丝线切割机床已经很好地解决了这些技术难题,部分技术参数可以与慢走丝机床媲美。
1.5 中走丝线切割机床在可操作性上有哪四大障碍?
① 要求操作人员要有非常熟练的上丝和紧丝技艺;
② 要能凭借经验随时注意并排除加工过程中电极丝的松紧变化;
③ 必须使用穿丝极为不便的导向器,这是对操作人员耐心的巨大考验;
④ 操作人员要掌握不同材料、不同厚度的各种电参数以及加工余量补偿等十几个工艺参数的组合、匹配。如果没有相当的经验和时间的验证是很难做到的。
这些问题的存在,严重阻碍了中走丝线切割机床的推广和应用。
POSITTEC-M型精密中走丝线切割机床解决了这些技术难题。
1.6 怎样判断中走丝线切割机床的精度保持性?
判断一台真正中走丝线切割机床的好坏,不能只看加工件的表面粗糙度,还应该关注机床的加工精度,而加工精度又不能只注意切圆园精度,更应该注意机床的定位精度。由于机床实际的使用年限远远超过质保年限,所以,在机床的精度的判断上更重要的是精度保持性的判断。
机床精度保持性主要从以下两个方面判断:
一是机床本身的机械结构,这是基础,结构不合理的机床做得再漂亮也是中看不中用,机床结构决定机床刚性,机床刚性决定精度保持性。机床工作台采用全支承结构是目前公认的高刚性结构,以加工中心为例,由于要承受很大的切削力,因此,所有加工中心均采用全支承结构,而慢走丝线切割机床为了在全行程内获得高精度、高稳定性,同样采用全支承结构。
全支承结构的最大特点就是工作台移动始终都在机床导轨的支承范围内,这样机床在全行程范围内刚性变形极小,且稳定可靠。
第二是了解机床生产过程的工艺水平以及关键部件的选用,这方面用户往往有难度,不过可以从企业信誉用户口碑以及企业的综合实力等方面了解。
1.7 光栅尺(电子尺)真的能提高线切割机床加工精度吗?
一台所谓的全闭环线切割机床能获得良好的加工精度,首先是机床的结构,其次是机床本身的制造质量,光栅尺的应用必须建立在以上两点的基础上才能发挥作用,因为光栅尺的检测位置并不是机床的加工位置,当工作台移动时运动直线度总会存在误差, 从微观上讲工作台上的任意两个位置只要不重合,工作台移动时它们的运动就不一致,而且它们的距离越大运动的一致性就越差,这就是测量学所讲的阿贝误差。而光栅尺的安装往往与加工位置有相当的距离,所以必然存在较大的阿贝测量误差,加之所有运动另部件装配后的系统误差,这些必然使光栅尺的检测精度与加工位置的实际精度存在较大差异,所以,只有结构合理的高品质的机床才能保证工作台移动时这两个位置运动过程中的一致性。事实证明慢走丝机床的高精度绝不是仅仅安装了光栅尺那么简单。所以客户在选型时千万不要被光栅尺所迷惑,而是要努力了解机床本身的结构和质量。
1.8 导向器真的能提高精度吗?
众所周知慢走丝线切割机床上下导丝嘴内均装有宝石导向器,并且对精度的提高起到关键作用。由于慢走丝机床的丝速很慢,而且丝的材料为铜,硬度较低,所以电极丝对导向器的磨损较小,另外由于铜材内应力很小,拉直方便,所以电极丝在人为(或自动)穿过导向器时很容易。可是中走丝线切割机床情况就不同了,由于电极丝为钼丝,其硬度和应力都远远大于铜丝。当在显微镜下观测钼丝时,钼丝表面有大量的“积瘤”,当钼丝高速运行时对导向器而言无异于“钢丝锯”。所以与慢丝相比导向器的磨损非常大,而且在导向器的安装时很难将导向器的小孔与上下主导轮之间的钼丝重合。这不仅加快了导向器的磨损,而且直接影响切割时的钼丝空间位置。这对于模具加工的位置精度和相同零件的一致性精度的影响都是非常致命的。另外由于钼丝的内应力很大,而导向器的小孔只能比钼丝直径大0.01mm(否则无导向作用),加之导向器和钼丝粘满工作液,所以操作人员要把钼丝穿过这个小孔时难度非常大,这对操作人员的耐心是巨大的考验。从现实的应用情况看,客户大都最终放弃了导向器的应用,可见对于中走丝线切割机床而言,导向器的应用不是中走丝提供精度与光洁度的关键。
1.9 为什么有些中走丝机床制造商能演示的很好,可买回去却用不好?
这与目前大部份中走丝机的技术现状有关,虽然具有了多次切割的功能,但是由于控制技术差,所以要求操作人员要有非常熟练的技术水平,而用户的操作人员很难达到这一水准,所以就出现了制造商演示时很好,而且演示时往往是小尺寸试切件(也有用慢走丝机切一大试件冒充的),但买回去却无法正常使用,所以真正原因还是制造商技术水平低所致。
1.10 如何正确评估中走丝线切割机床的切割效率?
切割效率是评估线切割机床性能的重要指标。如慢走丝线切割机床最大效率一般能达到300mm2/min。由于加工原理的不同,中走丝与慢走丝在效率的评估上也有不同。对于慢走丝而言,由于电极丝使用是一次性的,无论丝耗多大只要不断丝,加工就是连续性的,所以他的最大效率就是他的正常工作效率。然而对于中走丝线切割机床而言,情况就完全不同了。由于电极丝是循环往复使用,丝耗的大小直接影响连续切割的时间长短,所以评估中走丝切割效率必须附加条件连续切割20000mm2以上(这是一般中小模具的切割面积)。于是对中走丝(包括快走丝)线切割机床而言最大切割效率(简称最大效率)和正常工作的切割效率(简称工作效率)是两个完全不同的概念,而真正对用户有实际价值的指标不是最大效率,而是工作效率。也就是能连续切割20000mm2不断丝的最高效率。可以想象当您用中走丝加工模具时,虽然切割效率达到300 mm2/min甚至更高,可是不一会儿就断丝了,您还能接受这样的效率吗?
1.11 如何全面评估中走丝的技术指标?
激烈的市场竞争,以及市场对中国快走丝的无奈,衍生出无数的中走丝线切割厂家,让用户对选型眼花缭乱。如何正确评估中走丝技术指标是避免上当受骗的关键。
评估一台中走丝线切割机床必须从两个方面入手。一是精度、粗糙度等技术指标,另一个就是可操作性,这是对一台机床先进性的具体体现,离开可操作性说技术指标毫无意义,用户千万不能只关注精度、粗糙度。正因如此,目前大多数中走丝机床到用户手里后很难达到厂家宣传的指标。可见,高指标必须建立在便捷操作的基础上。只有具有高自动化控制的机床,用户才能轻松获得高指标带来的收益。
所以评估机床首先要考察可操作性。
1.12 中走丝机床目前已发展到了哪一阶段?
目前大多数中走丝线切割机床都处于初期阶段,在这一阶段,机床操作的便捷性很差。这些机床都是中走丝的起步阶段,或是试验阶段,这种机床操作起来很难掌握,而制造商推销宣传时又夸大其辞,所以给客户带来无穷困惑。
1.13 真正实用的中走丝线切割机应具备哪些功能?
中走丝线切割的实质是对同一表面进行不同参数组合的多次切割。然而由于被切割的材料的不同,厚度不同,必须对加工中的各种参数(如电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隔,跟踪频率)进行各种不同的组合、匹配,这对于一般的客户而言是很难全面做到的,只能通过数控技术和工艺数据库技术。众所周知,国外慢走丝线切割机床就是通过参数化控制从而达到简化操作过程,尽量排除人为因素,同时获得很好的加工效果。
1.14 怎样区分中走丝机床的操作便捷性程度?
便捷操作的技术核心——专家数据库本身是一个持续优化、持续完善,永无止境的创新过程,这一特点就决定了谁开发得越早,随着时间推移必然它的便捷性功能越强大,客户在应用时会轻松自如,慢走丝线切割就是最好的证明。20世纪50年代的慢走丝机还不如现在的快走丝机。
1.15 中走丝线切割机床的核心技术是什么?
中走丝线切割机床的技术难点是大面积的低粗糙度切割,如Ra=1.0~1.2um且加工面在25000m㎡以上,如果不能对高频电源、跟踪速度、运丝给予全面自动控制,是很难做到的,由此可见,高频电参数控制、进给跟踪控制、电极丝动态控制的全面自动化控制,即专家系统是中走丝线切割机床不可或缺的核心技术。
1.16 如何正确认识中走丝线切割技术的发展?
中走丝线切割机床是中国式的往复式走丝线切割机床的必然发展方向,是快走丝线切割机床的更新换代产品。由于市场需求的不同,中走丝线切割机床也会像慢走丝线切割机床那样发展成为高、中、低三个不同档次和不同价格的市场定位。随着中走丝线切割技术的不断创新发展,高档次的中走丝线切割机床必将会与入门级的慢走丝线切割机床平分秋色,并且逐步取而代之。
断丝一般可能是零件变形夹断钼丝,正在切割过程中机床突然停止运作的现象我还没有遇到过。有可能是机床的故障。钼丝的寿命并非越长越好。用到一定时间,钼丝的直径变细了如果再用,就会使切割的缝隙变窄,冷却液不容易冲进去,会造成碎屑冲不走造成短路断丝,你又得重新穿丝,重新再从头切,有时会造成接痕,影响产品尺寸。所以在一些重要零件时,最好能换新丝来切会比较好。切铝活或紫铜零件时会比较费钼丝。
数控高速走丝张伯收电火花线切割加工断丝原因及解决办法刊号:2008 年第 2 期 作者:伍端阳 北京阿奇夏米尔技术服务有限责任公司 (北京 101300) 摘要:从实际生产的角度出发分析了数控高速走丝电火花线切割加并搞南急远曲呢名低某工中出现断丝的原因,并提出了一些解决办法,对模具企业数控高磁些州兰速走丝电火花线切割加工刘远迅该体察于就却头侵具有指导意义。
关键词:电火花线切割加工;断丝;电参数;运丝机构;电极丝 数控高速走丝电火花线切割加工首先必须保证在切割过程中不断丝。如果在切割工件过程中发生断丝,不仅会带来重新上丝的麻烦,造成一定的经济损失,而且会在工件上产生断丝痕迹,影响加工质量,严重的话会造成工件报废。因此在数控高速走丝电火花线切割加工中要防止发生断丝。1 数控高速走丝电火花线切割加工断丝原因及解决办法
下面从实际生产的角度出发分析了数控高速走丝电火花线切割加工中出现断丝的原因,并提出了一些解决办法。
1.1 与电参数选择及脉冲电源相关的断丝
电参数选择不当是引起断丝的一个重要原因,应根据不同的加工情况选择合何备看血础项主端理的电参数来防范断丝现象的发生。
一般来说,断丝的机率随着放电能量的增加而加大。这是因督混迫曾负棉以术为加工中的脉冲能量靠异限世脱今电极丝来传递,如果电极丝载流量太大时,本身的电阻发热会使它固有的抗技宽支审尼异理参介怕拉强度降低很多,所以很容易造成断丝。可将脉冲间隙参数设大些,以有利于熔化金属微粒的排出。同时峰值电流和空载电压不宜过高,否则余还答片没手容易产生集中放电和拉弧。由于电弧放电是造成电极丝(负极)腐蚀损坏的主要因素,只要电弧放电集中于某一段,就会引起断支丝。
选用电参数的放电间隙要合适。放电间隙不住配推主请足能太小,否则容易产生短路,也不利于冷却和电蚀物的排出。当切割厚度较大的工件表笑秋跟充省赶值时,应尽量选用大脉宽、大电流,这样会使放电间隙增大,从而增强排屑效果,提高切割的稳定性,减少断丝的机率。
加工中电极丝上如果出现“疙瘩”状的烧伤点,极易发生断丝。因为粘附物起到了使放电集中在电极丝上的作用,此时若冷却散热条件差,就很可能使该处的温度升高,这样一来在连续的放电中就可能继续有其格杆衣范尼新百油被它加工屑粘附在该点附近,如此造成一种恶性循环,最后导致该处发生烧伤现象,解决的办法是提高脉冲电源血甲医久夫的空载电压幅值,可减少加工屑粘附到电极丝上的可能性。
一些脉冲电源的故障会直接造成加工中发生断丝。如加工电流很大、火花放电异常、导致断丝。这种故障多数是脉冲电源的输出已变为直流输出所致,解决的办法是从脉冲电源的输出级向多谐振荡器逐级检查波形,更换损坏的元件,使输出为合乎土住任欢钱呀亲这别括要求的脉冲波形。
在加工过程中火花放电突然变为蓝色的弧光放电,电流超过限值,将电极丝系黄圆座注谓振东烧断,用示波器测输入端和振荡部分都无波形输出,可判断故障出在振荡部分,检修后高频电源恢复正常。
电流在限值以上,用示波器测量高频电源输出端,其波形幅值减小,并有负波,而脉冲宽度符合要求,测量推动级波形其频率、脉冲宽度及幅值均符合要求,判断故障在功放部分,检查功率管,测得其中一只管子的ce极间内部击穿,使末级电流直接加到电极丝与工件之间,引起电弧烧断电极丝,换去该管,恢复正常。
1.2 与运丝机构相关的断丝
机床的运丝机构精度变差,会增加电极丝的抖动,破坏火花放电的正常间隙,易造成大电流集中放电,从而增加断丝的机会。这种现象一般发生在机床使用时间较长、加工工件较厚、运丝机构不易清理的情况下。因此在机床使用中应定期检查运丝机构的精度,及时更换易磨损件。在上丝后应空载走丝检查电极丝是否抖动,若发生抖动要分析原因。 贮丝筒的轴和轴承等零件常因磨损而产生间隙,容易引起贮丝筒的径向跳动和轴向窜动,会使电极丝的张力减小,造成电极丝松弛、抖动而断丝,严重时会使电极丝从导轮槽中脱出拉断;贮丝筒的轴向窜动会使排丝不匀,产生叠丝现象。应及时更换磨损的轴和轴承等零件。
贮丝筒换向时,如没有切断高频电源,会导致电极丝在短时间内温度过高而烧断电极丝,必须检查贮丝筒后端的行程开关是否失灵。
贮丝筒后端的限位挡块必须调整好,避免贮丝筒冲出限位行程而断丝;挡丝装置中挡块与快速运动的电极丝接触、摩擦,易产生沟槽并造成夹丝拉断,因此也需及时更换。
导轮轴承的磨损将直接影响导丝精度,当导轮转动不灵活时会引起运丝系统振动而断丝。此外,当导轮的V型槽、宝石限位块、导电块磨损后产生的沟槽,也会使电极丝的摩擦力过大,易将电极丝拉断。
1.3 与电极丝相关的断丝
电极丝的材料应根据加工情况而定,否则会引起断丝。对于数控高速走丝电火花线切割加工,广泛采用钼丝。因为钼丝耐损耗、抗拉强度高、丝质不易变脆,不易断丝。采用钨丝加工,可获得较高的加工速度,但放电后丝变脆,易断丝,应用较少,一般在弱电规准时使用。钨钼丝(钨、钼各50%)加工效果比前两种都好,故使用寿命和加工速度都比钼丝高,但价格昂贵。
对于数控高速走丝电火花线切割加工,一般电极丝直径在φ0.06~0.25mm之间,常用的电极丝直径在φ0.12~0.18mm之间。需获得精细的形状和很小的圆角半径时,则选择细的电极丝。通常尽可能在满足加工要求条件下,选择较粗的电极丝。电极丝直径越小,能承受的电流越小,切缝也窄,不利于排屑和稳定加工,容易发生断丝。粗的电极丝可提高电极丝的张力,减少电极丝的抖动,不易断丝。另外,电极丝在加工中反复使用,电极丝的损耗使它由粗变细,这时在加工中也容易发生断丝。一般来说,在测量丝径比新丝减少0.03~0.05mm时,应及时更换新丝。
电极丝在切割过程中,其张力大小要适当。由于贮丝筒上的电极丝在正反运动时的张力不一样,工作一段时间后电极丝会伸长,致使张力下降,张力下降的后果是抖丝加剧,极易断丝。提高电极丝的张力可减少抖丝影响造成的断丝。值得注意的是,电极丝的张力也不能提高得太大,否则电极丝内应力增大,反而也会造成断丝。新安装的电极丝,要先紧丝再进行加工,紧丝时用力要适当。电极丝在加工一段时间后,应经常检查其松紧程度,如果存在松弛现象,要及时紧丝。有张力机构的数控高速走丝电火花线切割加工机床,可以不需要人工进行紧丝,但应根据所选电极丝的直径选择正确的配重块重量,以保证加工中电极丝合适的张力。
电极丝的走丝速度要适中。走丝速度过高,电极丝抖动严重,破坏了加工的稳定性,易造成断丝。但走丝速度也不能过低,否则加工时加工屑不能及时排出,也易断丝。
新电极丝表面有一层黑色氧化物,加工时切割速度快,工件表面呈粗黑色,这时电源能量太大,易断丝。因此对于新电极丝,加工电流需适当减小,等电极丝基本发白后,即可恢复正常电参数。
1.4 与工件相关的断丝
未经锻打、淬火、回火处理的材料,钢材中所含碳化物颗粒大,并且聚集成团,而分布又不均匀,存在较大的内应力。如果工件的内应力没有得到消除,在切割时,有的工件会开裂,把电极丝碰断,有的会使间隙变形,切缝变窄而卡断电极丝。为减少因材料引起的断丝,在电火花线切割加工前最好采用低温回火消除内应力。应选择锻造性能好、淬透性好、热处理变形小的材料,钢材中所含碳化物分布均匀,从而使加工稳定性增强。如以电火花线切割加工为主要工艺的冷冲模具,尽量选用 CrWMn、 Cr12Mo、GCr15等合金工具钢,并要正确选择热加工方法和严格执行热处理规范。
锻打或熔炼的材料,工件中可能含有不导电的杂质。这些杂质不具有良好的导电性,导致加工中不断发生短路,最终勒断电极丝。解决的办法是,可编制一段每进0.05~0.1mm便后退0.5~1mm的程序,在加工中反复使用。并加大冷却液流量,一般可冲刷掉杂质,恢复正常切割。
切割较厚的铝材料时,导电块磨损较大,会使电极丝的摩擦力过大,易将电极丝拉断,应注意及时更换导电块。
加工薄工件(3mm以下)时,线架上下导丝轮的开距是固定的,一般约70mm左右。在高速走丝的情况下,电极丝失去了加工厚工件时产生的冷却液的阻尼作用,加上火花放电的影响,电极丝易抖动,也较容易断丝。解决的办法是减少脉冲放电能量,也可在上下导轮之间采用辅料加厚的方法,加大厚度以增加阻尼,也可防止钼丝抖动,这种方法较简便,而且不需调整加工电参数。
加工厚工件(大于100mm),在加工快要结束时,可用磁铁吸住将要下落的工件,或者人工保护下落的工件,使其平行缓慢下落从而防止砸断电极丝。
工件在平磨以后应退磁。若工件未退磁,电火花线切割加工中产生的电腐蚀颗粒易吸附在割缝中,特别是工件较厚时,不退磁易造成切割进给不均匀,造成短路、断丝。
1.5 与工作液相关的断丝
工作液在较长时间使用后,变得脏污、综合性能变差是引起断丝的重要原因。根据加工经验,新换的工作液每天工作8 小时,使用两天后效果最好,继续使用8~10天则易断丝,须更换新的工作液。
对要求切割速度高或大厚度工件,其工作液的配比可适当淡一些,约5%~8%的浓度,这样加工较稳定,不易断丝。用纯净水配置的工作液加工较自来水配置的工作液在加工中更稳定,较少断丝。
1.6 与操作相关的断丝
在数控电火花线切割加工上丝、穿丝操作中,如果不小心使电极丝局部打了折。打折的地方抗拉强度和承受热能负荷的能力下降,极易发生断裂。为了避免电极丝打折,在上丝、穿丝操作时应仔细认真、规范操作。
在自动找中心时,如果工艺孔壁有油污、毛刺或某些不导电的物质,当电极丝移动到孔壁时未火花放电,致使机床不能自动换向,最后勒断电极丝。因此加工前一定要将工艺孔清理干净。
某些时候需要手动切割时(人为控制进给),应眼观电流表,不得超过正常切割时的变频速度,否则极易断丝。
2 结束语
在实际的加工过程中,由于加工设备、加工工艺等各个方面造成断丝的原因有很多,需要在工作中不断总结加工经验。参考文献
[1] 范文有.高速走丝线切割机断丝原因的分析及对策[J].电加工与模具, 2002(2).
[2] 曹风国.电火花加工技术[M].北京:化学工业出版社.2005.来源:《东方模具》