那么好的慢走絲機床為什么老是切不好活

　　據(jù)模具企業(yè)多年的慢走絲線切割加工實踐經(jīng)驗，就慢走絲線切割加工效率、表面質量、加工精度三方面的異常問題，分析了其產(chǎn)生原因并提出了解決問題的具體措施。

　　一、加工效率低問題

　　慢走絲線切割加工模具零件采用多次切割的工藝方法。加工效率低下時，需要區(qū)分是發(fā)生在主切加工還是修切加工。

　　1. 主切加工效率低

　　實際生產(chǎn)中，能否進行有效的高壓沖水是影響慢走絲線切割主切加工效率的主要原因。慢走絲線切割加工電極絲走絲速度較慢，加工需要采用高壓沖水的方式來排屑。由于加工中上下噴嘴沒有貼于工件表面，或者是沿邊緣進行切割的情況，高壓水不能有效沖入切縫，導致加工效率大幅度降低。為了保證正常的加工效率，上下噴嘴與工件表面之間應控制在0.1mm左右的距離。不能達到此要求時，也要盡可能實行近距離的貼面加工。為了不使高壓沖水沿工件邊緣泄漏，切割的坯料要做成有利于沖水要求的形狀，例如坯料做成板料，多個零件排料在一起相互借用余料裝夾。不論凸凹模盡量從小的穿絲孔開始切割。以預加工留余量來進行慢走絲線切割加工的情況，則留量要盡量小，切割時要讓電極絲能露在外面進行切割。對于臺階形狀類的工件,確實不能進行有效的高壓沖水的加工，只能通過降低切割能量，犧牲一定的加工效率來防止加工頻繁斷絲，這時對加工效率就要有正確的認識。

　　電極絲的直徑與材料對主切加工的效率影響較大。慢走絲線切割加工常用的電極絲直徑有0.20㎜、0.25㎜兩種。Φ0.2㎜電極絲在工件高度小于10㎜可以獲得比Φ0.25mm電極絲更理想的主切加工效率，這是因為切縫窄，工件薄，總的蝕除量小。而在工件高度達到40mm以上時，Φ0.25mm的電極絲與Φ0.2mm電極絲相比，加工效率就會高出約25%，因為厚度增加，較粗的電極絲可以承受更大的脈沖能量，較寬的切縫有利于排屑。就電極絲材料而言，實際生產(chǎn)中應用最多的還是廉價的黃銅絲。黃銅絲是純銅與鋅的合金。鋅的熔點較低能夠改善加工過程中的沖洗性能，同時在切割過程中，鋅受高溫氣化使得熱量充分傳遞到工件加工表面，因此從理論上講，鋅的比例越高越有利于提高加工效率。但在黃銅絲的制造過程中，當鋅的比例超過一定范圍后材料就會變得太脆而不適合拉絲。后來人們想到了在黃銅絲外面單獨加一層鋅，也就是鍍鋅絲，它的加工效率比黃銅絲能夠提高約30%，并且不容易斷絲。在追求高效率加工的情況下可以優(yōu)先選用鍍鋅絲。

　　慢走絲線切割加工機床的工藝專家系統(tǒng)，只需要輸入電極絲材料、絲徑、工件材料、工件厚度、表面粗糙度，加工優(yōu)先權等，系統(tǒng)即可自動生成優(yōu)化的加工參數(shù)。為了獲得正常的加工速度，應確保正確輸入相關的工藝數(shù)據(jù)，例如追求高效率的加工場合，優(yōu)先權應選擇速度。先進的慢走絲線切割加工機床具有的自適應控制功能，如瑞士GF加工方案公司CA20U機床的ACO功能，加工啟用此功能，對于臺階類不能有效進行高壓沖水的工件，可以避免加工斷絲并保持穩(wěn)定的切割。但對于能有效進行高壓沖水的板類加工，就有可能會降低較多的加工效率。因此在切割穩(wěn)定的情況下，可取消ACO自適應控制功能。同樣，慢走絲線切割加工機床豐富的拐角保護策略功能也會降低加工效率，只有在精度要求高時才開啟此功能，其策略的強弱一般可以調節(jié)，可根據(jù)加工需要合理使用。

　　對于特殊的加工(例如特殊材料、復雜形狀的臺階工件)頻繁發(fā)生斷絲的情況，不得不修改電參數(shù)降低放電能量來避免斷絲。這時應優(yōu)先加大脈沖間隙來降低脈沖放電的頻率，通常能有效解決問題。通過減小加工電流來避免斷絲也是一種有效的方法，但這種方法會更多地降低加工效率。因此只有在增大脈沖間隙仍然斷絲的情況下才考慮減少加工電流。

　　對慢走絲線切割加工機床定期進行規(guī)范的維護保養(yǎng)工作，是高效率加工的基礎。電極絲通過導電塊獲得放電能量，需要確保它們接觸良好。當導電塊的磨損凹槽深度超過電極絲的半徑時，必須更換導電塊位置。導電塊的表面需用砂紙打磨去除氧化層，以提高其導電率。長期不清理下導絲芯座會堵塞(使用黃銅絲會掉銅粉)下導電塊冷卻水甚至下噴嘴加工用沖水會嚴重影響加工效率，需要定期進行下導絲芯座的的維護。當加工中水壓表的讀數(shù)與工藝設定值差異很大時，應檢查噴嘴是否有損壞，它會影響高壓沖水的實際壓力，會使加工效率大幅度降低，必要時及時更換。

　　2. 修切加工效率低

　　工件在切割加工過程中若發(fā)生變形，會明顯影響精修加工的效率。輕則加工效率降低，變形較大時甚至會出現(xiàn)修不動的情況。為防止慢走絲線切割加工模具發(fā)生變形，必須采取一定的措施。首先應選擇變形量較小的材料，采用正確的熱處理工藝;其次是合理安排加工工藝，大的型腔或窄長而復雜的型腔可對切割部位進行釋放應力的預加工，大型腔留多段暫留量，凸模零件應在材料上加工穿絲孔進行封閉的輪廓加工;再次是優(yōu)化切割加工路徑，包括裝夾，暫留量的位置，引入路徑等。

　　為了獲得可靠的加工質量，機床工藝專家系統(tǒng)生成的加工參數(shù)一般偏保守，多次切割兩刀之間所預留的材料余量會相對較多。實際生產(chǎn)中，通過修改偏移量，減少材料余量可以大幅度提高修切加工的效率，比如工藝專家系統(tǒng)生成的割一修三的偏移量為0.246、0.166、0.146、0.136，可以修改為0.233、0.163、0.145、0.136。但需要注意，材料余量不能減小太多，否則會導致加工表面出現(xiàn)欠修的不良情況。

　　修切加工次數(shù)越多可以獲得更好的表面粗糙度，越是精修會成倍地增加加工時間。因此，應根據(jù)模具零件的加工要求來確定切割次數(shù)，以夠用為原則，在滿足加工要求的前提下盡可能減少修切次數(shù)，以保證高效率的模具生產(chǎn)。對于超過四次以上的多次切割，由于最后的精修能量很小，其放電狀態(tài)受各種因素的影響，很容易出現(xiàn)修切加工效率極低的情況，這種情況可以對最后一次精修工設定恒速切割，既能保證加工速度，也能達到符合要求的表面粗糙度。

　　二、表面質量問題

　　加工的表面質量問題主要包括表面條紋、粗糙度達不到要求、表面變質層過厚三個方面。

　　1. 表面條紋

　　按照慢走絲線切割機床指定的工藝進行切割，如果表面出現(xiàn)條紋，首先要看電極絲質量是否有問題，使用市場上價格便宜的劣質電極絲很容易出現(xiàn)加工條紋的問題，盡量使用正品耗材。同樣，使用含有雜質、低品質的工件材料，也會導致加工表面出現(xiàn)密集條紋的情況。

　　對于錐度零件的加工，其表面容易產(chǎn)生條紋，使用柔性更好的軟黃銅絲可以獲得明顯的改善效果。加工凹模時，經(jīng)常會發(fā)生進刀處出現(xiàn)凹痕的現(xiàn)像，可以在編程時采用弧進弧出的方式來改善。

　　加工應確保機床運絲平穩(wěn)，絲張力穩(wěn)定，必要時校準絲速及張力。導電塊發(fā)生磨損的情況要及時旋轉或更換，清洗上下導絲部件，包括導絲嘴、導絲芯座、下導輪、導輪軸承等。

　　2. 表面粗糙度達不到要求

　　對于表面沒有完全修光，表面粗糙度達不到要求的異常情況，應檢查程序的偏移量是否合理�？梢赃m當增加修切兩刀之間的材料余量，確保后一次修切能將前一次加工的表面能完全修上。

　　切割工件發(fā)生微量變形也會導致表面粗糙度達不到要求，修切后的表面局部不均勻，這時就要控制加工變形的發(fā)生。對于那些大型、厚壁、形狀復雜、厚度不均勻的模具零件，宜采用增加修切次數(shù)的辦法來減少和去除表面缺陷。

　　表面粗糙度要求Ra≧0.35μm時可使用普通黃銅絲進行加工。當Ra<0.35μm時，為了獲得好的加工表面，應該選用鍍鋅絲進行加工。

　　3. 表面變質層過厚

　　慢走絲線切割加工模具零件的表面會產(chǎn)生一定厚度的變質層。變質層致使模具硬度下降，容易發(fā)生早期磨損，影響模具的使用壽命。

　　加工使用純凈水作為工作液，水中離子的導電作用會產(chǎn)生破壞性的電解作用，因此需要在水中添加離子交換樹脂來控制水的導電率。去離子水的電導率越高，加工表面的變質層會越厚。因此慢走絲線切割加工要將去離子水的導電率控制在一定范圍內，精加工要保證去離子水的電導率小于10µS，超過允許范圍時要及時更換離子交換樹脂。在加工硬質合金、PCD刀具零件，對表面變質層厚度有嚴格要求時，可采用絕緣性能較高的油性介質作工作液。油性介質的絕緣性能較高，同樣電壓條件下較難擊穿放電，無電解腐蝕，可獲得比用去離子水加工更優(yōu)越的表面質量，加工表面幾乎沒有變質層。

　　使用慢走絲線切割加工機床的防電解加工工藝，可較有效地將加工過程中電解的破壞作用降到最低程度。其加工原理是在不產(chǎn)生放電的加工時間內(脈沖間隙)施加一反極性電壓，這種交變的正負脈沖電壓，使得間隙的平均電壓為零，防止電解作用這種有害現(xiàn)象的發(fā)生。

　　電極絲選用鍍鋅絲，其在加工中不像黃銅絲那樣容易掉銅粉，加工的表面不會積銅，表面變質層可得到改善，工件表面的硬度更高。

　　三、加工精度問題

　　慢走絲線切割加工可以勝任高精度的模具零件加工。實際生產(chǎn)中，由于操作不當或者工藝欠合理，會導致加工精度出現(xiàn)問題，一般有以下幾種情況。

　　1. 加工尺寸不合格

　　切割后的工件，實際測量尺寸超出了圖樣要求尺寸的公差范圍，尺寸偏大或者偏小。這種情況，一般可以通過修正程序偏移量來精確控制加工尺寸。比如切割凸模，尺寸偏大時可以將程序偏移量減小。需要注意的是，這種調整是建立在機床本身固有良好精度與穩(wěn)定性的前提下，并且機床處于良好的維護保養(yǎng)狀態(tài)。同時，環(huán)境因素對精密加工的影響也非常大，室內要達到21±2℃的恒溫要求、濕度40-80%，不能有陽光的直射或氣流。

　　2. 中凹或中凸情況

　　工件的上中下的尺寸不一致，實際生產(chǎn)中稱這種情況為凹心鼓肚。出現(xiàn)這種情況的主要原因是加工中電極絲與工件的伺服進給狀態(tài)沒有處于良好的狀態(tài)。正常的加工要保證電極絲的伺服進給速度與蝕除速度大致相等，進給均勻平穩(wěn)。若伺服進給速度過高(趨近于短路)，即電極絲的伺服進給速度明顯超過蝕除速度，在切凸模時，就會出現(xiàn)鼓肚的不良情況，伺服進給速度太慢會出現(xiàn)凹芯的不良情況，切割凹模具則相反�？梢愿鶕�(jù)這一規(guī)律來調整機床的伺服進給速度，有效解決模具零件中凹或中凸的尺寸精度問題。

　　3. 錐度現(xiàn)象

　　慢走絲線切割加工走絲速度較慢，主切加工中電極絲會發(fā)生損耗。盡管慢走絲線切割加工的電極絲是一次性使用，但還是不可避免地存在電極絲損耗。因此其切縫特征為上寬下窄，這是模具零件加工存在微小錐度現(xiàn)象的主要原因。切割凸模時，零件的上端小，下端大，呈現(xiàn)一定的錐度，尺寸誤差在6μm左右。顯然，可以通過適當提高機床的走絲速度來解決此問題。但該方法會增加加工成本，實際生產(chǎn)中可在編程時使用錐度補償功能，也就是給直身零件添加一個微小的錐度來修正這種精度差異。另外，可以適當加大絲張力，同時需要確認電極絲進行過精確的垂直度找正，上下噴嘴完好無損壞，正確地調節(jié)了修切時的低壓沖液流量。

　　4. 形狀誤差大

　　一般來講，加工變形是產(chǎn)生形狀誤差大的主要原因，可以參考上面相關介紹，從加工工藝方面進行改善。

　　加工中火花通道的壓力對電極絲產(chǎn)生較大的后向推力，使電極絲發(fā)生微量彎曲，電極絲的這種滯后表現(xiàn)，在切割拐角時容易造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，可以使用機床的拐角控制功能來改善拐角精度問題。當加工至拐角位置時，機床自動降低加工能量，降低沖水壓力，降低伺服進，采用延時等辦法來控制拐角精度。拐角策略分為內角和外角，可以分別設置它們的保護強度。應根據(jù)拐角精度要求靈活應用拐角策略。對于小圓角、窄縫、微細零件的微精加工，可以采用細絲進行切割，以獲得更小的內角半徑。使用鍍鋅絲加工的拐角加工精度高，特別是尖角部位的形狀誤差比黃銅絲有明顯改善。

　　若電極絲的張力偏小，沖流壓力太高，電極絲抖動，都會造成加工不穩(wěn)定，導致幾何形狀誤差增大，需要合理進行控制來減小形狀誤差。

　　5. 位置精度誤差大

　　模板上型腔位置的精度很大程度取決于加工前的定位。為了實現(xiàn)高精度的定位精度，工件必須有精密、明確的基準面。電極絲必須進行過自動垂直找正，不要使用火花校正的方法，因為它難以獲得較高精度的垂直度，會影響定位精度。使用四面分中的定位方式能獲得更高的定位精度，兩基準邊的感知誤差可以相互抵消。定位找邊要多進行幾次，檢查并確認定位精度。跳步加工如果發(fā)生較大的位置精度誤差，要檢查加工是否發(fā)生變形。對于多型腔的加工，編程排工藝時，可以先對所有型孔進行粗加工，充分釋放材料的應力，再統(tǒng)一進行修切加工，可以實現(xiàn)更高精度的跳步精度。編程時不要使用增量編程方式，以免誤差疊加后產(chǎn)生較大的差值。機床的軸應按時進行維護保養(yǎng)，加注潤滑油，及時進行機械精度的檢測與修正，使機床處于良好的精度狀態(tài)。

　　總結

　　本文對加工效率、表面質量、加工精度問題的分析與對策，是在生產(chǎn)實踐中摸索和總結出來的經(jīng)驗，在生產(chǎn)中取得了較好的效果。只要在加工中把握好各個環(huán)節(jié)，注重每一個加工細節(jié)，就能在滿足表面粗糙度、加工精度的前提下，實現(xiàn)高效率的慢走絲線切割加工。

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