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高速電火花線切割機床問題及其分析

發布時間:2018-08-28      點擊次數:2287

采用普通矩形波脈沖電源時,放電間隙較窄,在大能量加工時發生加工不穩定現象,短路和電弧放電的脈沖增多,此時雖平均加工電流增大,電火花線切割機床但有效的放電脈沖並沒有增加,因此在這種情況下切割電流繼續增加,加工速度基本不變,但斷絲的幾率會增加。如要保持穩定加工的狀態,繼續增加電流,增加脈沖的擊穿幾率,還可提高切割效率。 

  對于高速電火花線切割,電極絲的損耗也是一項重要的指標,要降低電極絲的損耗首先必須減少放電過程中離子對電極絲的轟擊作用,並盡量減少電極絲對放電能量的吸收,這就需電極絲表面能快速汽化,使電極絲表面在得到冷卻的同時把熱能釋放回放電通道內,形成汽化壓力,從而提高對蝕除産物的排除能力,因此只有保持極間均勻冷卻作用才可使工作介質在電極絲表面形成一層吸附膜,以減緩正離子對電極絲有轟擊作用,同時通過工作介質自身的揮發帶走大量的熱量,以降低電極絲的損耗並提高其耐用度。 

  對于不能保證極間均勻冷卻的切割情況,電極絲在通過放電間隙的同時,也是蝕除産物將電極絲表層附著的膜抹幹的過程,當切割工件較厚時,電極絲在工件出口處的相當長距離內將處于基本無工作介質保護膜狀態,且是在冷卻條件極惡劣的條件下進行放電,這樣的電極絲的損耗自然就會增加,同時斷絲的幾率也會大大增大。如放電間隙加大,在同樣能量切割時其絲損耗會較低,且同時還可維持較高切割效率的原因。 

  高速電火花線切割技術存在的問題首先是切割效率偏低,其次切割表面存在黑白交叉條紋也影響加工表面宏觀質量的一個重要問題。 

  電火花線切割穩定加工的前提是首先必須保證在切割過程中不頻繁斷絲。斷絲的幾率是隨放電能量和切割厚度的增加而加大,即與電極絲在放電通道內所受到離子轟擊、冷卻狀態及停留時間密切相關。切割的效率和表面粗糙度也與極間冷卻與消電離並恢複絕緣狀態有關。目前普遍使用含有機械油5%左右的乳化液作爲工作的介質,切割完畢後出現兩個現象: 

  一、是工件是粘附在基體上的,一般需要用力甚至敲擊才可以使其與基體脫離; 

  二、是工件表面覆蓋著膠粘的甚至是粉末狀的蝕除産物,需要煤油才能刷洗幹淨。這主要是放電通道內10000?C以上的高溫,是乳化液分解生成膠體狀或顆粒狀的物質所致。這些物質粘附在切縫內,並主要在切縫的出口堆積,嚴重影響電蝕産物的排出,並阻擋了新鮮工作液介質進入切縫。由于兩級間不能維持不斷更新工作介質,從而直接影響正常放電的延續,甚至是在混有大量膠體物質的間隙內進行放電並産生電弧放電,從而使工件和電極絲表面得不到及時冷卻,絕緣狀態不正常,造成正常放電比例降低,切割速度降低,工件表面燒傷,換向條紋嚴重等一系列問題,同時損失電極絲的耐用度,嚴重時引起燒絲。 

  由于使用乳化液會導致蝕除産物在切縫出口部位堆積,在存在大量蝕除産物且冷卻不充分的條件下産生的放電,將導致炭黑物質反粘在工件表面並可能引起工件表面燒傷,産生黑白交叉條紋,因此切割表面的黑白交叉條紋一般出現在運絲的出口處,顔色是由工件內部向外逐漸變深,且由于重力的作用,在上下噴液基本對稱時,電極絲自下向上運絲時由于蝕除産物的排出能力比電極絲由上向下運絲時弱,工件上部的條紋會比下部的條紋顔色深且長。乳化液的洗滌能力越差,切割表面的條紋就會越明顯;因此高速走絲線切割切割時産生黑白交叉條紋的根本原因仍是工作介質的洗滌性能的問題。目前人們只能通過增大乳化液的濃度、添加一些洗滌性物質和增大脈間來改善切縫內的冷卻和洗滌狀態,減弱條紋的顔色。 

  因此必須選用在放電過程中盡量不生成粘稠狀高分子化合物的非油或少油性工作液,以保證切縫內工作介質的均勻與流動,才能達到改善放電狀態的目的。 

  我司經過長期試驗證明,當選用洗滌性良好的水溶性線切割液後,切割完畢工件自動落下,切割表面只有一層薄膜狀物質,沒有換向條紋,證明其極間呈現均勻冷卻狀況。在此冷卻條件下,可采用較大的放電能量(平均切割電流4~)進行持續穩定的切割,切割效率超過150mm2/min。比且切割表面較光滑、平整,表面殘存的金屬液滴也較少。從典型的放電波形觀察,使用洗滌能力較差的乳化液時,由于極間充滿導電的膠體或顆粒物質,采集到的放電波形基本沒有擊穿延時,較多比例有脈沖在起始時即呈現短路狀態,且放電過程中電壓跳動較大,說明放電過程中間隙狀態不穩定,而在使用水溶性工作液條件下,放電波形呈現出間隙放電的典型特征——放電擊穿延時現象,且間隙時的洗滌條件愈好(如切割厚度較小時),放電擊穿延時的比例就愈高,放電電壓的波動也較小,說明極間區域存在較均勻的工作介質,從而體現出間隙放電的特征。 

  在使用水溶性工作液後,由于切縫內可得到均勻的冷卻,切縫內工作介質在電極絲的帶動下貫穿流動,因此換向條紋可很淡甚至消除。 

  采用水溶性工作液改善了極間的洗滌狀態後,還可通過脈沖電源的改進增大放電間隙,從而進一步改善電火花切割機極間的洗滌狀態,以適合采用更高切割能量進行率切割的需求。

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