快走絲線切割加工精度及質(zhì)量的影響因素分析

引言

快走絲線切割機在切割時,不僅受工件表面質(zhì)量要求的限制,也受鉬絲最大通過電流的限制,其單個脈沖能量不能過大。要獲得較高的切割效率,在滿足切割質(zhì)量要求的前提下,單個脈沖能量應(yīng)盡可能取大些。為了提高線切割效率,實際操作中常用增大峰值電流、增加脈寬及減小脈間的方法來增大單個脈沖能量,但脈沖能量增大會使放電痕即切割條紋增粗,切割質(zhì)量降低。若增大峰值電流、脈寬,單個脈沖能會增加,更會導(dǎo)致鉬絲損耗加劇,切割精度降低。而減小脈寬、增大脈間、降低電流及電壓有助于改善工件表面質(zhì)量及切割精度,但會降低切割效率。因此,希望找到快走絲線切割加工規(guī)律,并據(jù)此建立加工數(shù)據(jù)庫,使得操作者只需根據(jù)零件切割要求,從專家?guī)熘姓{(diào)入相應(yīng)工藝參數(shù),再結(jié)合實際情況適當(dāng)修改即可使用。

1工藝路線的制定

1.1切割時工件的正確安裝

快走絲線切割機在切割時鉬絲貫穿整個工件,工件安裝時一般采用懸臂支撐或橋式支撐,為保證切割精度,工件的安裝及定位精度要好,應(yīng)以工件中精度最高的平面作為定位面、棱邊及孔口倒角:工件的導(dǎo)電性能對切割的影響也很大,因此,在安裝前應(yīng)將工件表面的積鹽、氧化皮及油漆等不導(dǎo)電物質(zhì)清除干凈,增強工件的導(dǎo)電性。對工件進行熱處理時要充分,防止切割中內(nèi)應(yīng)力對工件精度產(chǎn)生影響。

1.2切割中工件的定位及校正

工件裝夾后要校正,校正的目的是保證切割時工件具有正確的相對位置,可通過機床攜帶的軟件來查找外形或工藝孔中心進行確定,作為基準的工藝孔要有正確的形狀和位置精度,否則會有校正誤差。切割件間的位置關(guān)系靠機床的移動及精度保證。一般情況下,將工件的基準位置參考點作為工件的切割起點,校正就是確定起割點,它包括基準邊的尋找及中心確定。

1.2.1工件基準邊的尋找

如圖1所示,要在距工件左端A處、距上端B處切割出一個圖示形狀,校正步驟為:運行鉬絲并通以電源,搖動工作臺手柄,使鉬絲與工件左邊輕碰并有細微放電火花,此時將X軸坐標(biāo)歸零,并根據(jù)圖紙尺寸及鉬絲半徑搖動手柄定位:用同樣的方法感知工件上邊,將y軸坐標(biāo)歸零,根據(jù)圖紙尺寸及鉬絲半徑搖動手柄定位,即可確定切割起點的位置。

1.2.2工件基準中心的確定

如圖2所示,要在工件中心部位切割出一個零件,先按圖紙尺寸在A處精加工一個穿絲孔,再利用機床攜帶的自動查找功能找出穿絲孔中心,就能保證切割出的圖形位置滿足工藝要求。注意要保證穿絲孔的形狀精度,否則會因穿絲孔圓度超差而導(dǎo)致機床的自動找正產(chǎn)生誤差。

1.3工藝路線的影響

1.2.1工藝路線走向及起點的選擇

在切割中發(fā)現(xiàn),切割路線是否合理對切割精度也有很大影響,圖2為要切割零件的形狀,為了避免材料內(nèi)部組織及內(nèi)應(yīng)力對切割精度產(chǎn)生影響,應(yīng)合理選擇切割路線的走向及起點。如果選擇A122435681A、B422186534B或者B435681224B路線,在切割中,由于靠近夾持區(qū)的切割體先脫落本體,在工件自重作用下,會對未切割部分產(chǎn)生較大彎曲力。若選擇A8653421A路線,則可將這種影響降低到最小。切割起(終)點選擇不當(dāng),會造成切割面粗糙甚至夾斷鉬絲,故應(yīng)將起(終)點選在切割面的拐角處或要求不高的表面,如圖4(a)所示,若選A為起點,則會在B處留下較嚴重切痕,若采用圖4(b)中的起點,則產(chǎn)生切痕很小,對產(chǎn)品質(zhì)量影響很小。

1.3.2輔助路徑及回退路徑

在線切割過程中,鉬絲由于松弛及運行抖動,會產(chǎn)生較大彎曲而滯后響應(yīng),使工件尖成塌角,影響工件精度。為避免塌角的產(chǎn)生,可采用輔助工藝路線,如圖5所示,經(jīng)過這樣處理后,可消除鉬絲抖動變形而造成的影響,避免四個塌角的影響。

2鉬絲的安裝及維護

(1)手工繞絲用力不均勻,易造成儲絲筒上的鉬絲松緊不一,鉬絲使用時間過長損耗嚴重,直徑變細,會使鉬絲偏移補償基準發(fā)生變化:切割厚大工件時若脈寬選擇過大,會使通道中出現(xiàn)火花放電點集中現(xiàn)象,易燒傷及燒斷鉬絲:若脈寬過小,放電通道來不及消電離,切割不穩(wěn)定,則會使鉬絲短路和斷絲。若切割中斷絲重新裝絲,在斷絲處會產(chǎn)生二次切割條紋,影響切割質(zhì)量,且斷絲增加了切割成本,降低了切割效率。

快走絲線切割機采用鉬絲在導(dǎo)電塊上無束滑的方式進電,由于沒有專門的緊絲裝置,增加鉬絲張力靠繞絲時的預(yù)緊力及在切割一段時間后停機對鉬絲的收緊來實現(xiàn),因此,要保證鉬絲在整個切割過程中始終具有良好的張緊力,確保進電可靠,可在運絲系統(tǒng)中加裝一個恒張力裝置,如圖6所示。

(2)在切割中,鉬絲運行抖動也會對切割件精度產(chǎn)生影響,而引起鉬絲抖動的因素有:儲絲筒的徑向跳動及在兩端的快速換向沖擊、導(dǎo)輪的徑向跳動及軸向竄動、放電過程中產(chǎn)生的激勵等。目前,快走絲線切割采用的叉式絲架剛性不夠,切割中絲架的振動會使鉬絲的低頻抖動加劇、幅度增大,嚴重影響鉬絲與工件間的相對位置,影響工件的切割質(zhì)量和精度,因此,在切割機中加裝恒張力裝置對鉬絲實施主動控制,可有效減少注絲架導(dǎo)致的鉬絲低頻抖動。

3結(jié)語

在快走絲線切割加工中,通過采取上述措施對線切割加工工藝進行改善,使得工件的切割質(zhì)量和精度有了明顯提高,測得工件表面粗糙度值為Ra=1.32am,并且切割條紋細膩,滿足使用要求,說明只要對影響快走絲線切割機切割質(zhì)量的因素加以控制,就能夠保證加工件質(zhì)量滿足要求。