高速走丝线切割机多次切割加工电极丝动态性能的研究
高速走丝线切割加工中不稳定加工状态分析
２ 加 工前 工件 处 理 的 影 响
２ １ 工 件材质 不均 。 ． 表面 有毛 刺 往往 外 观看 似 正 常 的材 料 在切 割 时 ， 突 然发 会 生“ 路 ” 短 现象 ， 不管 采取什 么方 法均 不能 避免 ， 这种 情况 多为工 件材 料 中夹 有 杂质 ， 成分 不 均 所 致 。这 些 杂质 导 电性不 良 ， 使加 工 中不断 出现短 路 、 致 导致 断丝 。解决 的办 法 是采 用 较 弱 的 加 工条 件 ， 以较 慢 的切割 速度通 过 难 加工 区域 ， 后 再 以正 常加 工 条 然 件 切 割 ， 加工 程 序 中编 一段 每进 ０ ０ ～０ １ 或 ． ５ ， ０ｍｍ 便后 退 ０ ５ ， ～１ ０ ｍｍ 的程 序 ， 加 工 中反 复 使用 。 ． 在
中 图 分 类 号 ： Ｇ ６ Ｔ ６１
Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｎ ｔ ｂ ｅ Ｐｒ ｃ ｓ ｔ ｔ ｎ Ｈ Ｓ ＥＤＭ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｕ ｓａ ｌ ｏ ｅ ｓＳ ａ ｅｏ Ｗ Ｚ ａ ｇＸｉ ｙ ｎ， ｈ ｉ， ｕ Ｘｉｏ ｕ ｈ ｎ ａ ａ Ｚ ｕＪｅ Ｌｉ ａ ｃ ｉ ｏ
摘要 ：从 高速走 丝 电火花 线切割加 工的 工 艺特 点 出发 ， 分析 了一 些非 加 工参 数 带 来 的断 丝故 障和 不稳 定加 工状 态， 出了相 应的预 防措施 和 解 决方 法 ， 切 实有效 地提 高切 割加 工 的稳 定性 ， 提 能
减 少断丝 几率 。
关键 词 ： 切割 加工 ； 线 非加 工参数 ； 不稳 定加 工 ｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｘｉ ｎ７ ０ ２ ， ｈｎ ｈ ｎ ｉ ｉｅｓ ｙｏ ｉ ｃ ｔ Ｓ ｅ ｅｈ ｏｏ ， ’ １ ０ １Ｃ ｉａ） ｇ ａ
高速走丝二次电火花线切割工艺的探索
数控 低速 走丝 线 切割 机床 与高速 走丝线 切 割机 床 相 比较 ， 高速 走丝 线 切 割机 床 由于受 到 电极 丝 损 耗 、 械 结构 与 精 度 、 给 系统 的 开环 控 制 、 机 进 加工 中
乳 化液 导 电率 的变 化 、 工 环境 的温 度变 化及 加工 加 特点 （ 如运 丝速 度快 、 振源 比较 多 、 轮磨损 大 ） 因 导 等 素 影响 ， 加工 精 度 、 艺指 标 、 其 工 自动 化 程度 等 方 面
关 键 词 高速 走丝 线切 割机床 二 艺研 究 编制程 序
Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ ｍａ ｈｎ ｏ ｌ ｆｈ ｇ ｐ ｅ ＥＤＭ ，ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｅ ｒ ｈ，ｅ ｉ ｐ ｏ ｒ ｍ ｙ ｒ ｃ ｉ ｅｔ ｏ ｉｈ ｓ ｅ ｄ Ｉ ｏ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｓ ａ ｃ ｄｔ ｒｇ ａ
表 面 不同 反射 系数 的影 响 ， 以对小 渡 变 换 的不 同 可 级 数和 小波 系数 的不 同部分 利用 不 同的阚值 进行 操 作 ， 采用局部 闽值 的方式 。 即 ２ ’实 时性 问题 整 幅焊缝 图像 （２ ２。像 对 ３。 ４
． 。ｎ ．
‘２ ２ｏｌ １ １） ９～２１０ 。 ｏｏｏＤＬ ｅＮｉｎ ＹＳｆＴ ｒ ｈＩｎ＿ Ｅ Ｄｎｈ Ｄ－ｏ ｉ ｂ ｏ－ｈｅ ｏ ｉ Ｅ Ｅ ｓｇ ｔ ｓ ｄｇ Ｔ Ｔｔ 。 ’ １（） 。 “ 。 ４ 。 ～ 责任 编辑 ２０ ０ ２年 第 １期 周守 清
警 和 ：大出 ，： 分 北 清 学版１７ 析 京 华 社９ ２ ９ ９
３ 蔡汉添 小波变换域中图像噪声平滑技术 光学技术， ・
１９ ６ ≈ ～９ ９ ８（ ） ６
４ ｏ。。ＤＬ Ｄ ｈ Ｗ ｅｔＳ ｋ 。ｄＷ ． ＡＴ ｖｌ ｈ Ｖ Ｄ 一 Ｍｎ ｉ Ｔｕ． Ｐ。— ｓ ｉ Ｗａｅｔ Ａ ａ ｓ ａｄ ｏ ｒＥ ｎ ｒ ｖ１ ｎｌ ｉ ｎ ｅ ｙｓ
高速走丝线切割机的断丝原因及对策
２０ 年第６ ０７ 期
文章 编 号 ：０ １ ２ ６ （０ ７ ０ ０ １ ０ １０ — ２５ ２０ ）６— ０ ９— ４
・ 计 与研 究 ・ 设
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高速 走丝线切割机 的断丝原 因及对策 木
朱加 雷 ， 焦向 东 蒋力培 薛龙 ， ，
重新人工布丝 、 穿丝 ， 从头开始实施加工 ， 浪费大量 的
工时 ； 而且又破 坏 加工工 件表 面 的完 整性 ， 重影 响 了 严 工件表 面 的加 工质 量和光 洁 度 ， 外 ， 另 还增 加 了无 人 操
作加工 的难度 。
ｌ 与 电极 丝相 关 的 断 丝
高 速 走 丝 线 切 割 加 工 中 ， 泛 采 用 ０ ０ — 广 ．６ ０２ ｍ ．５ ｍ的钼 丝 ， 因它 耐 损耗 、 拉 强 度 高 、 是 抗 丝质 不 易 变脆且较 少 断 丝 。 由于 电极 丝 通 过 导 轮 的 机 械 运动 ，
造 成 电火 花 线 切 割 断丝 的原 因很 多 ， 般 由加 工 一 过程不 稳定造 成 的。加工 不稳 定促 使 放 电在 一 点上 集 中， 而且 放 电又是在 瞬 间发生 ， 就使 输人 间隙 的能 量 这
切 割 时有抖 动 ， 成无 数 次 的极小 短 路 ， 造 极易 断 丝 。又 由于储 丝筒上 的 电极 丝 正 反 运 动 时 张 力 不 一 样 ， 作 工
极 丝抖 动加 剧 ， 易 断 丝 。如 果 长 时 间储 丝 筒换 向 开 极 关 位置 固定 不变 ， 会 使 得 储 丝 筒 中 间部 分 的钼 丝 因 则
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｍ ｏｌ ｄ ｎ ｍ ｒ ｆＨＳ Ｗ ＥＤＭ ｉ ａ ｉ ｒ ｋ ｎ ｄ ｉ ａ ｄ ｗｉｅ ｕ ｔｎｇ ｎ ｈ ｒ ｒ ａ ｏ ｙｂ ｅ ｕ ｗｉ ｏ － ｅ ｓ ｅ ｓｌ ｂ ｏ ｅ ｕｒ ｙ ｎｇ ｒ ｐｉ ｒ ｃ ｔｉ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｖ ｒ ｕｓ ｉ ｒ ａ ｏ ｓ ｆ ｒｔ ｓ ｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｎ ｏ ｈｉ ｒｏ ．Ｔｈｉ ｐｅ ｕ ｓ ｐａ ｒ ｓ ｍｍａ ｉ ｄ ｓ ｐｐｌｍｅ ｔｔ ｅ ｃ ｕｓ ｓ ｏ ｈｅｐｒ ｂ ｅ ｎ ｄ ｐｒ ｓ ｎ ｅ ｉｌ ｒｚｅ ａ ｕ ｎ ｅ ｎ ｈ ａ ｅ ｆｔ ｏ ｌｍ，ａ ｅ ｅ ｔｆ ａ ｂ ｅ ｓ ｓ ｌｔｏ ｓ ｔ ｈ ｏ ｅ ｐｏ ｄｎ ａ ｓ ｓ． ｏｕ ｉｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｒ ｓ ｎ ｉｇ ｃ ｕ ｅ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ＨＳ Ｗ ＥＤＭ ；ｗｉ － ｒ ａ ｎｇ － ｒ ｂ ｅ ｋｉ ；ｍｏ ｔ ｒ ｒ ｅ ｎｉｏ ｉ ｗｉ ｎｇ ｅ
高速走丝干式线切割二次切割机理的研究
场 。 ［］ ３ 电场 强 度 与 电压 成 正 比 ．与距 离 成 反 比 ， － ４ 随着极 间 电压 的升 高 或是极 间距离 的减 小 ．极 间 电 场 强度 也将 随 着增 大 由于工 具 电极 和工件 的微 观 表 面是 凸 凹不平 的 ．极 间距 离 又很 小 ，因而极 间 电 场 强度 是很 不 均匀 的 ．两极 间 距离 最近 的突 出点 或 尖 端处 的 电场强 度 一般 为最 大 液 体介 质 中不可 避 免地 含有 某 种杂 质 ．也 有一 些 自由电子 ，使得 介 质 呈 现一定 的 电导 率 。在 电场 作用 下 ．这 些杂 质将 使 极 间 电场 更 不均 匀 ． 当阴极 表 面某处 的电场 强度 增
加 到 １Ｖｍ ０ ／ ｍ左 右 时 ．就 会 产 生 场 致 电子 发 射 ． 由
加 工 表 面质量 降低 ：运用 煤油 或 工作 液 ，会产 生 白层 （ 热裂分 解 时被 渗 碳 ，急剧 冷却 后 ，含 有微 裂纹 等 缺 陷 的硬脆 层 ） 、微 空 洞 等 缺 陷 。 在 加工 硬 质 合金 时 ．容易 将钴 析 出降低材 料 的强 度 ；加 工铁 碳合 金 时 ．容易 在 工件 表 面上 生锈 ，或 降低 其 机械 性 能及 耐腐 蚀性 加 工设 备庞 大 ：采用 工 作液 的电火 花线 切 割机 床 ．必 须 装 备 整 套 的供 液 系 统 ．造 成 机 床 尺 寸 庞 大 ．造 价 较 高 ；使 用 油类 工 作 液 则 存 在 火 灾 隐患 ，
特 点 ：Ｚ 具 电极 损 耗 极 小 ， 且 与脉 冲 宽 度 无 关 ； 与 液 中加 Ｚ 相 比 ， 其 作 用 力 较 小 ，特 别 适 合 于 精 加 Ｚ ； 放 电 间 － ． － ． － ．
线切割机床电极丝非正常断丝的非电参数原因分析
０ 前 言
高速 走 丝 电 火 花 线 切 割 机 床 （ 以下 简 称 ＷＥ Ｍ— Ｓ） 电极 丝 通 Ｄ Ｈ 的
节应适当． 而且 要 按 规 定 走 向绕 在 贮 丝 筒 上 ． 时 固定 两 端 。 丝 的 长 同 绕
短 可 根 据 贮 丝 筒 的 长度 而 定 ， 般 除 两 端 各 留 外 ， 间 绕 满 不 重 叠 ， 一 中
２１ ０ ０年
第 ５期
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹＩ Ｆ Ｒ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｏ ＭＡＴＯ Ｎ ＩＮ
ｏ机械 与电子 。
科技信息
线切割机床 电极丝非正常断丝的 非 电参数原 因分析
苏 峰 ’ 高 毅 鲜光伟 。 （ ，． 义铝 业股份 有 限公 司 贵州 遵义 ５ ３ ０ ． ． 阳学院 贵州 贵 阳 １ ３遵 ６ ０ ０ ２贵 ；
１ 电极 丝 影Байду номын сангаас响 分 析
１１ 电极 丝 的 直 径 ．
快走丝线切割加工工艺
提高快走丝线切割加工工艺指标快走丝线切割机床是目前我国电加工行业的主导产品之一，是模具加工的重要设备,也是电加工机床出口创汇的主要品种。
快走丝线切割机床与慢走丝线切割机床相比由于其在性能价格比上的优势，以及它固有的技术特点，近年来被越来越多的国外用户所接受，并已引起外国制造商的注意。
这种情况对我们发展快走丝线切割机床既提供了机遇，也提出了挑战。
如果我们对快走丝线切割加工工艺的研究与开发不给以足够的重视，就有可能使我们在这一领域中失去优势，而处于被动的状态。
我国的快走丝线切割机床发展至今，其加工工艺指标没有重大的突破。
而面对模具工业整体要求的提高以及加工方法的竞争，其加工工艺指标必须要有较大的提高，方能适应市场竞争的要求。
早在“八五”期间，电加工行业就提出作为提供用户的商品快走丝线切割机床应具备下列指标：1．表面粗糙度Ra为1.25~0.63μm时，切割速度为20mm2/min.2．表面粗糙度Ra为2.5~1.25μm时，切割速度为40mm2/min.3．按国标GB7926-87中有关条目的加工与检验方法，切割八角工件时，其纵剖面的尺寸差为0.006mm,横剖面的尺寸差为0.009mm。
加工四个孔的位置误差为0.008mm，四个孔的尺寸误差为0.012mm。
4．应有高效切割机床提供用户，最高速度达到250mm2/min。
以上的指标目前对于成为商品化的快走丝线切割机床（或按目前的加工工艺方法）来讲，几乎都难以达到和实现。
二．提高快走丝加工工艺指标的重要手段是多次切割多次切割犹如常规金加工中通过粗加工、半精加工和精加工等多道工序去除加工余量，其加工工艺效果是不言而喻的。
所以不论高精度机床还是普通机床都采用多次切割工艺，包括慢走丝线切割机床，也是通过多次切割来达到其高精度、高光洁度的效果。
但对于我国的快走丝线切割机床能否采用多次切割技术，本人认为，我们要分析快走丝线切割机床上实现多次切割的关键是在具有高重复定位精度的机床上，使电极丝具有确定的动态平衡位置以及较窄的的动态变化范围。
快走丝、中走丝、慢走丝原理介绍
快走丝、中走丝、慢走丝原理介绍线切割机床分：中走丝、慢走丝、快走丝都是指的电火花线切割机床。
电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM）。
什么是中走丝线切割，中走丝电火花线切割机（Medium-speed Wire cut Electrical Discharge Machining简写MS-WEDM），属往复高速走丝电火花线切割机床范畴，是在高速往复走丝电火花线切割机上实现多次切割功能，被俗称为“中走丝线切割”。
中走丝技术在这里指出，所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间，而是复合走丝线切割机床，即走丝原理是在粗加工时采用高速（8-12m/s）走丝，精加工时采用低速（1-3m/s）走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。
因而可以说，用户所说的“中走丝”，实际上是往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术，并实现了无条纹切割和多次切割。
中走丝技术在实践中得出，在多次切割中第一次切割任务主要是高速稳定切割，可选用高峰值电流，较长脉宽的规准进行大电流切割，以获得较高的切割速度。
第二次切割的任务是精修，保证加工尺寸精度。
可选用中等规准，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4到1.7μm之间。
为了达到精修的目的，通常采用低速走丝方式，走丝速度为1到3m/s，并对跟踪进给速度限止在一定范围内，以消除往返切割条纹，并获得所需的加工尺寸精度。
第三次、第四次或更多次切割（目前中走丝控制软件最多可以实现七次切割）的任务是抛磨修光，可用最小脉宽（目前最小可以分频到1μs）进行修光，而峰值电流随加工表面质量要求而异，实际上精修过程是一种电火花磨削，加工量甚微，不会改变工件的尺寸大小。
走丝方式则像第二次切割那样采用低速走丝限速进给即可。
线切割断丝原因和解决方案
线切割断丝原因1 与电极丝相关的断丝（1）丝张力及走丝速度。
对于高速走丝线切割加工，广泛采用?0．06～0．25mm 的钼丝，因它耐损耗、抗拉强度高、丝质不易变脆且较少断丝。
提高电极丝的张力可减少丝振的影响，从而提高精度和切割速度。
丝张力的波动对加工稳定性影响很大。
产生波动的原因是：贮丝筒上的电极丝正反运动时张力不一样；工作一段时间后电极丝又会伸长，致使张力下降（一般认为张力在12～15N较合适人张力下降的后果是丝振加剧，极易断丝。
随着走丝速度的提高，在一定范围内，加工速度也会提高。
同时走丝速度的提高有利于电极丝把工作液带人较大厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排除和放电加工的稳定。
但欲速则不达，走丝速度过高，电极丝抖动严重，反而破坏了加工的稳定性，这不仅使加工速度下降，而且加工精度和表面粗糙度都会变差，并易造成断丝。
但走丝速度也不能过低，否则加工时由于损耗大，也易断丝，一般经验以小于10m／s为宜。
（2）电极丝的选择。
电极丝的选择不外乎是电极丝的种类及直径。
通常电火花线切割加工所用的电极丝材料应具有良好的导电性，电子溢出功应小，抗拉强度大，耐电腐蚀性能好．丝本身不得有弯折和打结现象。
其材料通常有钼丝、钨丝、钨钼丝、黄铜丝、铜钨丝等。
其中以钼丝和黄铜丝用得最多。
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。
故一般在走丝速度较慢、弱电规准时使用。
钼丝熔点、抗拉强度低，但韧性好，在频繁的急冷急热的变化中，丝质不易变脆而断丝，因此，尽管有些性能不如钨丝好，但仍是目前使用最为广泛的一种电极丝。
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。
铜丝的加工速度高，加工过程稳定，但抗拉强度差，损耗也大，一般在低速走丝线切割加工中使用较多。
综上所述，电极丝的种类应根据加工情况而定。
否则会常常引起断丝。
对于高速走丝线切割加工，一般电极丝直径在?0.06～0．25mm之间，常用的在?0．12～0．18mm之间。
高速电火花线切割加工中断丝及对策
（ ）电 极 丝 的 直 径 ， 般 采 用 的 是 ∞ ．６～ ２ 一 ０ ．５ｍ 电极 丝 的粗 细是影 响 断丝 的一 个重 可重复使用。低速走丝时 ， 多采用铜丝 ， 电极丝 以小 Ｏ２ ｍ 的钼丝 。 通常尽可能在满足加工要求条件下 ， 选择较 于 ０ ／ 的速度作单方 向低速移动 ，电极丝只能一 要原 因， ．ｍｓ ２
４ 工作液的 因素
变形 时夹断钼丝 ， 而且切割出来 的凸模尺寸精度低 。
应选择整个加工过程中 ，尽量保持工件变形最小的 工作液对切割速度 、 表面粗糙度 、 加工精度等都 走丝路径 ， 而且切割出来的凸模 尺寸精度高。 有较大的影响 。快速走丝线切割加工时 ，常用乳化 （） ２ 二次切割造成 的断丝 。如果切 割过程 中断 液， 乳化液是由乳化油和工作介质配制。一般水液浓 丝， 机床会有 回退功能 ， 重新 上新 钼丝后 ， 沿着原切 度 比都在 １ ０ ： 范 围 ： —１ ０ １ ２ 。 切割速度要求高或大 割路径从头开始切割。则 由于第一次切缝后 的缝 隙， 厚度工件切割时 ，浓度适 当低些 ，这样加工 比较稳 再次切割放电会不均匀 ， 铝丝损耗会 比较严重 。有一 定， 且不易断丝。但工作液浓度液也不能太低 ， 否则 次笔者 在切 割一个大厚度零件 时 ３ｈ内连续断丝 ５ 将使 工作液绝缘性能降低 ，也会降低对工件的润滑 次 ， 每次总是不等切割到第一次 的断丝点 ， 就再次断
工 一 段 时 间之 后 ，将 储 丝筒 后 面 的 限位 开关 稍 稍 往 中 间移 动一 点 ，让 换 向位置 避 开 电极 丝直 径 变 化 较
大 的地 方 。
６ 跟编程有 关的断丝
（） １ 工件加工编程路径不合理 ， 造成断丝。选择 了容易造成工件切割过程 中变形 的走丝路径 ，工件
电极丝对快走速线切割加工工艺性能的影响
瞬间， 严重 时目使空 走也会 断丝 。所以 ， 口 电极 丝张 力的大小 ， 对运行时 电极 丝的振幅和加 工
稳定性 有很大影响 ， 故而在 上电极丝时应 采取 张 紧电极丝的措施 ， 通常在上 丝过程 中外加 辅 助张 紧力或上丝后采 用手持滑轮再 张紧一次 。 为 了不降低 电火 花线切割的工 艺指标 ， 张 紧 力的大小 应 示 电极 丝的 材料 与直径 的不 同 而异 ， 一般张力的大小在 电极丝抗拉 强度允许 范围内尽可能 大一点 ， 高速走丝 线切 割机床钼
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！ Ｑ：
Ｓｃｉ ｃｅ ｅｎ ａｎ Ｔｅｃｈ ｄ ｎＯＩ Ｏｇｙ ｎ Ｉ ｎｏｖａｔｏｎ ｉ Ｈｅｒ ｄ ａｌ
学 术 论 坛
电极 丝对快 走速线 切割加 工工艺性 能的影响
沈武 群 （ 安徽蚌埠学院机械与 电子工程 系 安徽蚌埠 ２ ３ ３ ） ３ ０ ０
时， 电极丝直径对 切割 速度的影 响也受脉 冲参 因此选 择电极 丝的直径 电火花 线切 割加 工机 床是 利用 一根 移动 数等综 合因素的制约 ， 的导 线（ 又称 电极 丝） 为工具 电极 ， 作 在导线 与 又 不 宜 过 大 。 所以， 电极 丝直 径 的 选择 应根 据 切缝 宽 工件 问通以脉冲 电流 ， 之产生脉冲 火花放 电 使 而切割 成 所需 工件形 状与 尺寸 。 电极 丝参数 窄 、工件厚 度和 拐 角尺寸 大小 来选择 。 若加 的正 确选 择一 直是影 响加 工工 艺性能 的 主要 工带尖 角 、窄缝 的小 型零 件宜 选用较 细 的 电 若加 工大厚 度的工件或大 电流切割时应 方面 ， 也是 我们每 个工艺 人员所关 注的 问题 。 极丝 ； 选择较 粗的 电极 丝 。图 １是快 走速 切割 电极 ２电极丝各参数对线切 割加工工艺性能的 丝直径 对 切割 速度 影 响的一 组 实验 曲线 。 ２ ３ 电极 丝走丝速度 的影响 ． 影响 切割速度是 指在一定 的加工条 件下 ， 单位 ２ １ 电极丝材料的影 响 ． 时 间内电极 丝 中心 线在 工件 上切割 的 面积总 电极 丝应具有 良好 的导 电性和 抗电蚀性 ， 和， 它是 衡 量加 工效 率 的重 要指 标 。在 一 定 抗拉 强度高 ， 质均 匀等特性 ， 材 线切 割加 工中 加 工范 围内 ， 着走丝速 度的 提高 ， 随 线切割 速 常用 的 电极丝材料 有 钼丝 、钨 丝 、钨 钼 合金 度 也可以提高 ， 有利于脉 冲结束时放 电通道迅 丝 、黄铜 丝 、铜 钨丝 等 。 高 高速 线切 割机 床 的 电极丝 因在加 工过 程 速 消 电离 。 同时 ， 速 运动 的走 丝 速度 有利 中反复使用 ， 主要 使用的有钼 丝、钨丝和钨 钼 于 电极 丝把工 作液 带入较 大 厚度 的工件 放 电 有利 电蚀产物的 排除和放 电加 工的稳 丝 。钨 丝的优 点是耐 腐蚀 ， 拉 强度高 ； 点 间隙中 ， 抗 缺 定 。走丝 速度 也影 响电极 丝在 加工 区的逗 留 是 脆 而不 耐弯 曲且 价 高 ， 在特 殊情 况 下 使 仅 时 间和 放 电次数 ， 而 影 响 电极 丝 的 损耗 。 从 用 。广泛采用 的为 中 ０．０～０． ８ ｍ 规格 的 １ １ｒ ａ
《高速走丝 电火花线切割机 电气原理与维修》说明汇集
莫操君著：《高速走丝电火花线切割机电气原理与维修》说明汇集2009年8月2日注：本文档用WPS编制。
《高速走丝电火花线切割机电气原理与维修》特点：写自己有感受的，避免通常资料上已有的，不使用未得到授权的（整体资料），故缺乏整机电路，略显遗憾。
强调安全第一，鼓励经验总结，提倡分析笔记，个人发挥创意——开卷有益！参考文献说明：参考文献[22]的网址已变，现IREX SPLC的网址是：/同样，该书提供的其他网址，仅表示参考资料当时的出处。
目录第1章基本脉络（4）第2章细谈《高速走丝电火花线切割机电气原理与维修》（12）第3章名词警语（28）第4章小议小叙（34）第5章部分内容简析（48）第6章使用技巧、维修与思考题（56）第7章索引与勘误表（第1版）（67）第8章书与书评及回复（76）第9章发展概况（83）附录：快走丝机工作原理示意图（87）谨以本汇集，感谢《高速走丝电火花线切割机电气原理与维修》的读者朋友们！谢谢！祝生活顺心、工作愉快！莫操君2009年8月第1章基本脉络1.1 编写提纲及原前言1.1.1 编写提纲1．简介第1章原理构成轻轻过同根相生慢走丝第2章功能联系话电气数控添翼是重头第3章运丝换向给信号机床电路式样多第4章脉冲电源供能量火花间隙效率高第5章取样变频是关键牵手搭桥有文章第6章步进电机需驱动控制系统何等闲第7章旧貌新颜好气象机电和谐气运长第8章设备现象巧判断齐心协力保机床第9章前事之师细领悟东风俱备好名扬附录A 谦虚谨慎爱学习维护维修待参详附录B 逻辑识图是基本概念记牢要分明2．提纲（1）第1章概述了线电极电火花加工的工作原理、线切割机床的基本构成；也对慢走丝线切割作了必要的提及。
（2）第2章简明介绍了电气系统各组成部分的功能、相互间的联系及联接关系；对数控系统的情况，作了重点描述。
（3）第3章机床电路的主要功能是控制运丝电机的正反向运转、并提供换向信号给控制台，其关键是要配合运丝机构作好换向时的处理。
基于遗传算法的电火花线切割多次切割工艺目标优化研究
挑 战 ，在高 速走 丝线 切割机 床上 实现 多次切 割 也是
一
个 早 已被证 明可 行 的理论 。近年来 ，国 内外 众多
学 者 对 其 加 工 工 艺 及机 床 性 能优 化 进 行 了长 期 不
懈的研究，得到了许多有效的工艺方法和机床改良 措施 】 。然 而 ，电火 花线切 割加 工微 观机 理复 杂 ， 影响因素繁多，多次切割技术由于切割次数增 多， 工艺要求 以及对 机床和操作人 员的要求也较一次 切割高，因而对其加工过程的研究就显得难 以深入
基于遗传算法 的 电火花线切 割 多次切 割工艺 目标优 化研 究
韩小后，胡 健 ，张 振 东
安徽 ，芜湖 ２ １０ ） ４０ ０ （ 安徽 工程 大学机 械 与汽车 工程 学 院
摘 要 ：针对多次切割影响因素繁多的特 点，分析 了主要 电参数对多次切 割的影 响规律 ，在此基础 上进 行了多次
０ 引言
高 速 走 丝 电火 花 线 切 割 作 为 我 国 自创 的 特 种
加 工 技 术 在 应 用 日益 广 泛 的 同 时 也遇 到 了更 多 的
可 以改善多次切割加工工艺 ， 促进多次切割技术的 进 一步 发 展 。
１ 实验方案及结果
在 进行 多次 切割 时 ，每一 次都 有不 同 的加工参 数 ，每个 参数 选择 不 同 ，对最 终 的加 工 目标 都有 不 同 的影 响 。如何优 化加 工参 数是 多次 切割 的关 键 。 影 响 多次切 割加 工工 艺指标 的因素很 多 ，如 脉冲 电 流 、脉冲 宽度 、脉冲 问隔 、走 丝速度 、电极丝 张力 、
（ ｈ ｏｌ ｅｏ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ Ａ ｔｍ ｔ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇｏ Ａｎ ｕ Ｐ ｌ ｅｈ ｉ Ｕ ｉｅｓ ｙＷｕ ｕ Ａ ｈ ４ ０ ０Ｃ ｉ ） Ｔ ｅＣ ｌ ｇ ｆ ｃ ａ ｉ ｄ ｕｏ ｏｉ ｇｎ ｅｉ ｆ ｈ ｉ ｏｙ ｃ ｎｃ ｎｖ ｒ ｔ ｅ ａａ ｖＥ ｎ ｔ ｉ ， ｈ ， ｎ ｎ ２ １ ０ ， ｈｎ ｉ ａ
高速走丝线切割机断丝原因的分析及对策
数 据 库 的相 关 理 论 建 立 的 电火 花 加 工 工 艺 数 据 库 ，
可 以将 已 获 得 的加 工 工 艺 数 据 进 行 有 效 地 存 储 和 管 理 ， 用 关 系 数 据 库 管 理 系统 （ Ｂ 运 ＲＤ ＭＳ） 关 系 演 的 算 ， 用 较 为 简 单 的 Ｍｙ ＱＬ命 令 语 言 完 成 复 杂 的 可 Ｓ
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《 电加工与模具）０ ２年第 ４期 ２０
设 计 ・ 究 研
高 速 走 丝 线 切 割 机 断 丝 原 因 的 分 析 及 对 策
南 昌 江南 电 子 仪 器 厂
摘 要
范 丈有
针 对 高 速 走 丝 线 切 割 机 易 断 丝 的 问 题 ， 细 地 分 析 了钼 丝 易 断 的 原 因 和 解 决 方 法 ， 在 实 践 详 并
合 ， 可 发挥 更 大 的 作 用 。 则
参 考 文 献
ｌ ［ ］ 尔曼 数据库 系统 原理 美 厄 ２ 北 京 ： 防 工 业 出版 社 ，ｌ８ 国 ９４ 施 伯 乐 ． 系数 据 库 的 理 论 及 应 用 郑 州 ： 南 科 学 技 术 出 版 社 ， 关 河
ｌ ８ ９８
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Ｗ ＥＤＭ ，ｗｉｅ ｂｒ ａ ｎｇ，ｍ ｏ ｙ ｅ ｍ ｒ ｒ — ｅ ｋｉ ｌ ｂｄ ｎｕ ｗｉｅ，ｈｉ ｆ ｅ ｅ ｙ ｐ ｗｅ ｕｐ ｙ ｇｈ—ｒ ｑｕ ｎｃ花 线 切 割 机 对 各 种 形 状 的 冲模 及 零 件 自动 切 割 加 工 ， 有 精 度 高 、 度 快 、 期 短 等 优 点 。高 具 速 周
速 走 丝 线 切 割 机 的 电 极 丝 运 动 速 度 快 （ ０ ～ ７）ｍ／ ３０ （】 （ ｍｉ） 且 是 双 向 往 返 循 环 运 行 ， 加 工 过 程 中 极 易 ｎ ， 在
提高快走丝线切割零件加工质量方法的探讨
零件加工质量包括零 件的加工精度 和表面粗糙度 。 加工精 度是指所 加工工件 的尺寸精 度、 形状精度 （ 如直线度 、 平面度 、 圆度等） 和位置精度 （ 如平行度 、 垂直度、 倾斜度等 ） 的总称 。快
通 常 ｔ加 大 时加工 速度 提 高而 表 面粗糙 度 变差 。一般 ； ｔ ２ ６ ｓ在分组脉 冲及光整加工 时 ， 可小至 ０ ｓ ｉ ～０ ， ＝ ｔ ． ５ 以下。
１２ 合理起 割点和切割路线 ．
３ 设备零、 部件的运动精度对／ ＇质量影响 ｊｒ Ｄ
３１ 电极丝及其移动速度对加工质量的影响 ．
对 于高速走 丝线 切割 ，广泛采用 ００ 一 ０ ０的钼丝 ， ．６ ． ２ 因它耐损耗 ， 拉强度高 、 抗 丝质不易变脆且较少 断丝 。
提高 电极丝 的张力可减轻丝振的影 响 ， 从而提高精度和切
电极丝 又较粗 ， 故有时大于 ５ Ａ ０。 ２５ 放 电波形 ．
式中： 一 电极丝直径 ； ｄ
ｚ —单边放 电间隙 。
放电间隙 ｚ与工件 的材料 、 结构 、 走丝速度 、 电极丝 的张
在相同的工艺条件下 ， 高频分组脉 冲常 常能获得较好 的加
工效果 。 电流波形 的前沿上升 比较缓慢 时， 电极丝损耗较少。 不
件精度的部位。 切割路线主要以防止或减少变形对所加工零件
的精度影响 ， 一般是靠 近装 夹的这一边为最后加 工。
正反运动时张力不一样 ，是贮丝筒与丝架 的垂直度不合理造
成， 防止方法调 整垂直度 。 工作一段时间后电极丝伸长 、 张力下 降， 及时手工紧丝可 以减少振丝 。采用恒张力装置在一定程度
２２ 脉冲间隔 ｔ ． ｏ
速走 丝线切割 的可控制加 工精度在 ０ ０ ２ ｍ左右 ， 速 ． — ．ｍ ０ １ ０ 低
快走丝断丝问题的分析及应对措施
高速 走丝线 切割 是通 过 电极丝 和工 件之 间脉冲 放 电时产 生 的电腐 蚀 作 用 ， 工 件进 行 加工 的一 种 对
特 种加工 工艺 方法 ， 具有 加工 材料 广泛 、 精度 较高等 优点 ， 我 国模具 行 业 应 用广 泛 。但 是 高速 走丝 线 在 切 割加工 时的 断丝现 象一 直是 生产 过程 中 的一 个严重 的 问题 。由于断 丝使得 加 工停顿 并且 只能从 头开 始 加工 ， 大量浪 费工 时 ， 且破 坏 了工件 的定位 基准 ， 并 提高 了实现无 人操 作加 工 的难度 ， 阻碍了线切 割加 工 工艺 的发展 。高 速走 丝线切 割 在生产 加工 中 ， 不稳 定 因素 很 多 ， 丝 和工 件 变形 现象 时有 发 生 ， 成 断 造 零 件的报 废和 时间成 本 的大大 提高 。所 以 ， 线切 割加 工 中的各种 问题 ， 也越 来越 引起人 们 的关 注 。本 文 拟 结合生 产实 际 ， 高速走 丝 线切 割加工 断丝 问题作 分析处 理 。 对
这类 问题 ， 以致 于高速走 丝 线切 割在 生产加 工 中断丝等 常见 问题 ， 正成 为 困扰 企业 的老 问题 。 真 由此可知 ： 同类 型 的脉 冲电源 的断丝 先兆 信号不 同， 能反 映 向放 电间 隙 中输 入 能量 大小 的 量 ， 不 凡 在断丝 前都会 有 一个突 然 的增加 ， 原则 上都 可作 为断丝 先兆信 号 ， 国外 已研制 出了根据 断丝先 兆信号采
过 程 的不 稳定使 输入 间 隙的 热负 载增 加且集 中在一 点上 所 致 。钼丝 在 机 械 故 障 时 由于送 丝 不及 时 ， 会
导 致拉断 ， 几种 直径 的钼 丝 的最小 拉 断力 如表一 所示 。 不稳 定状态 在线 切 割加 工 中主要 的表 现形 式有 ： 路 、 短 丝振 、 丝松 、 丝 、 断 皂化 液不 流 、 电火 花等 。在 线切 割机 床使用 时 间 １天 以上 时 ， 由于 本身零 部 件 （ 导轮 、 承 等 ） 损 严 重 ， 工 精 度 降低 。尽 管加 工 轴 磨 加 前 已调整 好 电参 数 ， 但是 往往 由于长 时间加 工 ， 大 了丝 筒 的径 向跳 动 造 成 动 态 不平 衡 ， 切 割 表面 黑 增 使 白纹路 明显增深 ； 上丝 在高 速切 割运 动 中遭受 急冷 、 热 、 电作 用 产 生 高温 ， 重 了丝 的 损耗 ， 径 加 急 放 加 丝 逐 渐减小 ， 出现 丝松 、 幅增 大 ， 工 中会 突然 出现丝 速减慢 以及 丝筒 在换 向时丝 速 又突增 现象 ， 振 加 使得 丝 在 快速运 转 中很 容 易跳 出导 轮槽 而被 夹断 。所 以 当长时 间加工 时 ， 一定要 随 时 观察 放 电加工状 态 ， 每 在 次 加工前 首先应 紧 丝一 次 ， 工作 ２到 ３小 时左 右后再 紧丝 一次 ； 待 同时注 意 观察工 作 电压 表指 针是 否稳 定， 有无摆 动 ， 否处 于短 路状 态 ， 是 变频 是 否稳定 ， 以保 证一 个稳定 的加工 状 态 。 由于 导 电块是 用于支 撑 电极 丝 的 ， 间长 了将磨 出一 个沟 槽 ， 容 易 造 成夹 丝 ， 以对 于 这 类 机 械故 障 ， 电块 工 作 一段 时 间 时 很 所 导 后， 应将其 旋转一 个 角度 或更 换掉 。
高速电机转子的动平衡与动态特性研究
高速电机转子的动平衡与动态特性研究对于电机工程领域具有重要意义。
电机作为现代工业中不可或缺的设备之一，其性能直接影响到生产效率和设备稳定性。
在高速电机领域，由于旋转速度较快，转子的平衡性和动态特性显得尤为关键。
本文将深入探讨高速电机转子的动平衡与动态特性，通过实验研究和理论分析，为高速电机的设计和运行提供参考。
首先，本文将介绍高速电机的基本原理和结构。
高速电机是一种特殊的电机类型，其转子运行速度通常在数千转每分钟以上，工作环境要求严苛。
在介绍电机结构的基础上，我们将重点讨论转子的设计和加工工艺，探究影响转子动平衡和动态特性的关键因素。
其次，本文将详细分析高速电机转子的动平衡技术。
动平衡是保证转子在高速旋转过程中不产生振动和噪音的重要手段。
我们将介绍动平衡的原理和方法，包括静平衡和动平衡的区别，动平衡试验的步骤和注意事项等。
通过实验验证和数据分析，我们将探讨动平衡对高速电机性能的影响，并提出优化建议。
随后，本文将深入探讨高速电机转子的动态特性。
转子的动态特性包括振动响应、共振频率、模态分析等方面。
我们将结合有限元分析和实验测试，揭示高速电机转子在不同工况下的动态响应特点，探讨影响动态特性的因素。
通过对动态特性的研究，我们可以为电机设计和振动控制提供理论支持。
最后，本文将总结高速电机转子的动平衡与动态特性研究成果，并展望未来的研究方向。
高速电机领域的发展离不开对转子性能的不断优化和提升，动平衡与动态特性研究在此过程中起着至关重要的作用。
我们希望通过本文的研究，为高速电机领域的科研工作者和工程技术人员提供参考和借鉴，推动高速电机技术的发展和应用。
往复走丝线切割多次切割绝对尺寸控制研究
往复走丝线切割多次切割绝对尺寸控制研究吉磊，刘志东，邓聪,尹希远，施涛(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要:针对往复走丝线切割机床多次切割绝对尺寸控制问题进行研究。
首先通过试验论证，影响多次切割绝对尺寸的主要因素是修刀时的实际修整量低于理论修整量；其次，分析了修刀修整量、峰值电流、伺服进给速度、电极丝张力、丝速以及工件厚度对修刀尺寸的影响规律，并根据上述规律提出多次切割修刀的优化方案，以提升尺寸精度;再次，为更好地获得尺寸精度，采取在修整量不变的情况下通过修改电极丝补偿量进行调整，并获得了电极丝补偿量调整经验公式；最后，采用优化加工方案对60mm厚工件进行切割验证。
验证结果表明：电极丝补偿量调整经验公式计算结果与实际获得绝对尺寸的电极丝补偿仅相差3滋m,采用60mm厚工件三次切割能达到±3滋m 的尺寸精度,其腰鼓度误差控制在5滋m以内。
关键词:往复走丝;电火花线切割加工;多次切割;绝对尺寸精度;腰鼓度误差中图分类号:TG661文献标志码:A文章编号：1009-279X(2020)06-0016-09Research on Specified Size Control of Multiple Cutting in Reciprocating Traveling WEDMJI Lei,LIU Zhidong,DENG Cong,YIN Xiyuan,SHI Tao(College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University ofAeronautics and Astronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Some experiments were carried out to study on the problem of controlling the specified size of multiple cutting in wire cut electrical discharge machining(WEDM).Firstly,it was demonstrated that the main factor that affects the absolute size of multiple cutting is the actual removed quantity is lower than the theoretical removed quantity during the trim cutting.Secondly,the influences of theoretical removed quantity,peak current,servo feed speed,electrode wire tension,wire speed and workpiece thickness on the dimensional accuracy were analyzed,and an optimization plan for multiple cutting was proposed according to the above rules to improve the dimensional accuracy.Then,in order to obtain better dimension precision,the adjustment was made by adjusting the compensation of the electrode wire without changing the theoretical removed quantity,and the empirical formula for adjusting the compensation of the electrode wire was obtained.Finally,the cutting verification of60mm thickness workpiece was carried out by using the optimization scheme.The results showed that the empirical formula for adjusting the compensation of electrode wire is only3滋m different from the actual absolute size,while the dimension accuracy of±3滋m can be achieved after three cuts of60mm thickness workpiece,and the drum-shaped inaccuracy was controlled within5滋m.Key words:reciprocating traveling；WEDM；multiple cuts；absolute size；drum-shaped inaccuracy往复走丝电火花线切割机床由于较高的性价比而被模具加工市场广泛接受,并成为机械加工领域不可替代的加工手段［1］遥为获得更高的精度、更好收稿日期：2020-08-14基金项目：国家自然科学基金资助项目(51975290)第一作者简介:吉磊，男，1995年生,硕士研究生。
利用高速走丝线切割机床提高模具的加工精度
工质量 ， 总结得 出 ： 人员、 设备 、 材料、 工艺 方法等方 面的 因素对加工 质量有直 接影
响 。 主要 因素 。 是 下 面就 对 如何控 制 及改 善各 主要 因素
走丝线切割机结构 简单 ， 机床成本 和使 用 进行剖析 ， 正确操作 ， 从而保证加工质量。 成本低 ， 易加工大厚度模具 。因此 ， 经过近 ２ １ 人为 因素及 控 制 、 ． 改善 方法 柏 年的发展 。 已成为我 国产量最大 。 用 应 人为因素是指操作者是否熟练掌握机 最广泛的机床种类之一 ， 在模具制造、 新产 床性能 ， 合理安排切割路线 ， 合理选择切割 品试制和零件加工中得到了广泛应用。 参数等正确的加工方法。 由于高速走丝线切割机是采取线电极 （） １合理安排切割路线 高速 往复供 丝 的方 式 ， 电极 的损 耗 均 匀 线 该措 施 的指 导思 想是 尽量 避 免破坏 模 地分 布在 近 ３０ 电极 丝 上 ， 然 电极 丝 具 材料 原有 的 内部 应 力平 衡 ， ０ｍ 虽 防止 模 具 材 的损耗极小 ， 但工作时对模具 表面质量有 很大 影响 。只有掌 握 了高 速走 丝线切 割机 性能 ， 对其有关加工工艺参 数进行合理选 配， 克服不足之处 ， 才能保证较高精度模具
极丝 的 张力 。
５ ３
（） ２ 高速 走 丝线 切 割 机 一般 采用 乳 化 油与水 配制 而成 的工作 液
制造线 切割 机床 的厂家 提供 了适 应不 同切 割条件 的相 关参 数 ， 由于模 具 的材 料 、 但 所 需要 的加 工精 度 以及 其 他 因素 的影 响 ， 使
的通 道半 径 内火 花 放 电 ， 成 瞬 时 和 局 部 形 高 温来熔 化 并 气化 金 属 ， 电结 束 后 又 迅 放 速恢 复 放 电 间隙 ， 为绝 缘 状 态 。绝 缘 性 成
高速走丝线切割机床断丝的解决方法通用版
高速走丝线切割机床断丝的解决方法通用版In Order To Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And Tasks Are Controlled By The Determined Terms, So As To Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers・标准/权威/规范/实用高速走丝线切割机床断丝的解决方法通用版使用提示：本操作规程文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制•使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。
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高速走丝线切割机床适合加工各种复杂形状的冲模及单件齿轮、花键、尖角窄缝类零件,具有速度快、周期短等优点,应用非常普及。
高速走丝的线切割机床的电极丝主要是采用铠丝,电极丝运动速度快通常为8-12米/秒, 而且是双向往返循环运行，在加工过程中很容易发生断丝。
如果在切割工件过程中多次断丝,不仅会造成一定的经济损失,而且会带来重新绕丝的麻烦；不仅耽误时间, 而且会在工件上产生断丝痕迹,影响加工质量,严重的会造成工件报废。
本文详细的总结了高速走丝线切割机床在工作中经常出现的断丝原因及解决办法:一、铠丝铠丝的松紧程度。
如果铝丝安装太松,则铝丝抖动厉害,不仅会造成断丝,而且由于铠丝的抖动直接影响工件表面粗糙度。
但钳丝也不能安装得太紧，太紧内应力增大,也会造成断丝,因此铠丝在切割过程中,其松紧程度要适当,新安装的钳丝,要先紧丝再加工,紧丝时用力不要太大。
铠丝在加工一段时间后，由于自身的拉伸而变松。
当伸长量较大时,会加剧铠丝振动或出现铠丝在贮丝筒上重叠。
使走丝不稳而引起断丝。
应经常检查铠丝的松紧程度,如果存在松弛现象,要及时拉紧。
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高速走丝线切割机多次切割加工电极丝动态性能的研究南京航空航天大学 郭烈恩 刘正埙苏州沙迪克三光机电有限公司 邢晓峰 周大农 曹跃忠摘 要 良好的电极丝动态性能是高速走丝多次切割加工的基础。
本文首先分析影响电极丝动态性能的几个主要因素和减小电极丝振动的诸项措施,然后通过理论和实验证明降低电极丝的运丝速度,能够满足多次切割工艺的要求。
Abstract A good dynamic stability is the basis of multiple cut on machine tool of WEDM w ith high wire travelling speed.In this article first it is analysis that factors w hich affect the w ire dynamic stability and measures w hich reduce the w ire vibration and then it is proved that reducing of w ire travelling speed can meets the requirement of multiple cut by theory and ex periment.关键词 多次切割 电极丝动态性能 运丝速度1 前言高速走丝电火花线切割机的加工精度,不仅取决于机床的静态精度,更主要的是取决于电极丝的动态精度。
有分析认为,在轮收稿日期:1999-09-06廓与坐标加工误差中,机床静态误差占65%~77%;在重复加工误差中,机床静态误差仅占38%[1]。
因此要在高速走丝线切割机上实施多次切割加工工艺,必须研究电极丝的动态性能,并采取相应措施,改善电极丝的稳定性,从而保证多次切割加工的顺利进行。
4 超声振幅对加工效率的影响实验U GEECM 加工中超声振幅对加工效率的影响见图9。
一定的加工条件下,存在最图9 超声振幅对加工效率的影响佳的振幅参数,在此振幅下,加工效率最高,高于和低于此值时,效率下降。
其原因是:振幅升高,超声振动对气膜的延展和压缩效果变好;对液膜的空化泵吸和平复修整作用越明显,从而使火花放电规律性更强、爆炸强度更大、放电点的分布更均衡、蚀除效果更好;但振幅过大,将对气膜和液膜均产生不良的影响,低点放电时,气膜和液膜都过薄,从而使火花放电随机性强、爆炸强度弱、放电点分布失衡、周边放电严重、蚀除效果变差。
在本文的实验条件下,最佳振幅为2.0 m 左右。
参 考 文 献1 刘晋春,赵家齐主编.特种加工.北京:机械工业出版社,1994.2 Chisato T s utsumi,Kei sako Okano,T etsuya Suto.HighQuality M achining of Ceramics.Journal of M aterials Pro cessi ng Technology,1993,37.3 刘永红.非导电超硬材料电加工新技术及其机理探索研究: 博士学位论文 .哈尔滨:哈尔滨工业大学,1995.4 郭永丰,黄荣和,李常伟等.非导电材料的电化学电火花复合加工工艺研究.电加工,1998(6)5 李华.超声波纵向振动内圆磨削系统的振子设计研究.金刚石与磨料磨具工程,1998(5)2 电极丝振动对多次切割加工的影响关于电极丝振动对高速走丝电火花线切割机一次切割加工的影响,已有学者作过大量研究,这里不再赘述。
高速走丝线切割机多次切割加工对电极丝有更严格的要求。
首先。
为了精加工的需要,高速走丝线切割机多次切割中的第一次切割间隙比普通一次切割加工间隙宽(主要通过改进间隙伺服控制系统来实现),大约有25~30 m,并且从第二次切割加工开始,加工为电极丝单边切割,阻尼减小,切割加工的放电作用力不对称,在这种条件下,电极丝更容易振动;其次,多次切割加工有一个很重要的工艺参数:切割偏移量。
多次切割加工中,实际切割的偏移量d1与加工程序中所设定的理论偏移量d2之间有一个差值D。
实际偏移量的变化影响加工表面粗糙度和加工稳定性。
即:D=|d1-d2|从理论上希望D 0。
影响D大小的主要因素有两个:(1)机床的重复定位精度,从90年代开始,高速走丝线切割机纷纷采用直线导轨和滚珠丝杠,机械重复精度大多数能保持在∃2 m以内,因此它的影响不是主要的;(2)电极丝振动,多次切割的理论偏移量是以电极丝处于静态平衡位置为基准计算的,多次切割加工时,只要电极丝振动,D就处于变化之中。
如图1所示,电极丝位置%为动态平衡位置,d1为理论偏移量。
当电极丝振动远离加工表面时,如图示处于位置&时,则实际切割加工余量d3变小,甚至没有加工余量,从而导致不能有效地精修前一次加工表面;当电极丝振动压向加工表面时,如图示处于位置∋时,实际加工切割的余量d2过大,并且这种加工余量的差异还随时间的变化而变化,如超过一定的量,可造成多次切割加工的不稳定。
由于振动,电极丝在每一瞬时与加工表面的距离各不相同,这样加工表面就会出现高低不平的凹坑,对表面粗糙度不利。
图 1多次切割加工中,切割次数越多,电极丝振动对加工的影响越大,因为这时的偏移量更小,单个脉冲的能量也更小,第四次加工偏移量仅为7 m左右,单个脉冲能量仅有12 J,对于过大的偏移量,这么小的单个脉冲能量是无法加工的。
3 影响电极丝动态性能的几个主要因素(1)导轮的跳动:一般导轮跳动量不大于15 m,它的主要作用是给加工区内电极丝一个激振,使电极丝产生受迫振动。
(2)贮丝筒的不圆和跳动:可计算出贮丝筒跳动的基本频率约为10Hz,其影响与导轮相似。
(3)上、下导轮之间自由悬丝段的受迫振动:实际上在电极丝上引起的受迫振动可能是多个频率。
对丝振影响较大的大致有以下几个因素:(电极丝的初始张力大则振频高、振幅小,但张力过大易断丝;)自由悬段钼丝长度短,则振动小;∗工作液阻尼的大小,主要与工作液的种类及喷液方式有关。
(4)缠丝松紧的不均匀性:电极丝用手紧丝是很难做到松紧一致的,将产生张力的变化:它造成加工区的电极丝张力大周期(1~ 10s)变化,对应着低频段的受迫振动。
由于它的频率低,因此会引起机床的进给伺服系统的响应,如果频率相近就会引起反馈系统振荡。
不过,这种不均匀性在贮丝筒往返运动若干次后,能够自行消除。
(5)放电力的影响:放电力的物理过程极其复杂,它产生的爆炸作用和蒸汽矩的冲击作用难以用精确的数学公式计算,只能用放电脉冲的频率加以近似估算其频率。
假设一次切割放电加工选用的脉宽为12 s,脉间与脉宽的比为8:1,则单个脉冲的放电周期为110 s,放电力的频率约为10kH z,考虑到放电的断续性,因此放电力的频率应在几十千赫兹范围内。
这样的高频振动,在电极丝的惯性及间隙中阻尼的作用下,电极丝来不及移位改变放电间隙,所以一般认为不会对电极丝的振动产生影响。
多次切割时,放电力的频率更高,作用力更弱。
4 减小电极丝振动的措施研究多次切割加工时,为使电极丝在空间具有良好的动态稳定性,使用最多的是导向器和挡丝棒。
电极丝导向器或挡丝棒是通过切断电极丝振动能量的传播来达到控制电极丝动态精度的。
如图2所示,利用导向器或挡丝棒严格限制电极丝在上下导轮之间某两点的空间位置,确保电极丝在加工区内处于动态平衡位置,这一点和低速走丝电火花线切割机一致。
图 2然而高速走丝线切割机的走丝速度高(约在8m/s 左右),而导向器或挡丝棒固定不动,因此电极丝将在它们表面高速擦过,由于钼丝的硬度高,即使导向器或挡丝棒由很耐磨的红宝石作材料,也会在它们表面迅速磨出沟槽,同时使用导向器或挡丝棒对丝的磨损也非常大,而高速走丝线切割机的钼丝是往复使用的,这样严重缩短了丝的寿命,加大了断丝的可能,对切割大型工件尤其不利。
另外,在实际加工过程中,导向器、挡丝棒调整到合适的状态,不仅需要有丰富的经验,而且要耗费大量生产准备时间,一旦电极丝使挡丝棒上出现沟槽,则电极丝在挡丝棒上的包角发生变化,若不及时调整,阻止电极丝振动的功能将减弱,而要在线实时调整挡丝棒或导向器的位置,对操作工而言是一件很难的工作。
由于上述诸原因,用于多次切割工艺的导向器和挡丝棒大多数只在实验室使用,很难推广到实际应用中去。
本文认为,从第二次切割开始,一般采用很弱的电参数,由电火花加工放电力产生的干扰所引起的电极丝高频振动不可能是主要的。
多次切割时电极丝的振动主要来自于上下导轮的径向跳动。
降低电极丝的运丝速度能减小导轮的振幅和频率,有利于加工区电极丝的稳定。
5 电极丝振动运行速度与上下导轮振动的关系由于加工区在上下导轮间,只有这部分丝的动态稳定性直接影响加工质量。
在丝张力足够大的情况下,线切割机上各种干扰源本身对加工区的影响很小,主要是给导轮一个激振,使导轮振动,从而影响加工区电极丝的动态稳定性。
各种干扰源的强弱主要与电极丝的速度有关,为此本文检测不切割工件时,两种不同丝速下导轮的相对振动。
两种振动的相对值如表1所示。
表1 不同丝速振动的相对值丝速导轮%导轮∋8m/s 110.4m/s1/61/9注:表中导轮%为新导轮,导轮∋为旧导轮(已加工使用110h 左右)6 电极丝弦振动方程及其解除了实验手段之外,有必要建立切实的数学物理模型,对高速走丝进行原理性探索,研究上、下导轮径向跳动与电极丝振动之间的协同关系,从而寻求导轮振动与电极丝振动之间的内在联系,再进一步寻找控制电极丝振动的对策。
电极丝振动的固有频率f n 为[2]:f n =n 2L T S式中 f n !!!第n 阶固有频率,HzL !!!导轮跨距,m !!!电极丝密度,kg/m 3S !!!电极丝截面积,m2这里取:T =8N ,L =100m m ,S =0.025mm 2, =102+103kg/m 3。
因此有:f 1=900Hz,f 2=1800H z,f 3=2700H z, 1=5655rad/s, 2=11309rad/s, 3=16964rad/s 。
建立数理方程,总有理想过程。
如图3所示,在此假设上下导轮在按理想方式旋转的同时,外加一个振动:y=A sin t图 3把电极丝理想化为均匀的弦,按经典的数理方程理论,对于上下导轮之间的电极丝,则有方程:u n -Tu xx 2=0(1)u |x =0=A sin t;u |x =l=A sin t(2)u |t=0=0;u t |t =0=0(3)其中,式(1)为二阶常系数偏微分方程式,式(2)、(3)为边界条件此方程的解为:u(x ,t )=,−n=14A n n !.sin n t - n sin t2- 2nsin n !l x 其中n 为奇数。
7 高速走丝多次切割采用低速走丝如电极丝运行速度为8m/s,导轮直径等于25mm ,则导轮径向跳动的基本频率为:f =V !D =83.14+25+10-3=100(Hz) =V R =812.5+10-3=640(rad/s)当丝速降为0.3m /s 时, 1=24rad/s 。