怎样提高线切割加工精度【纯干货】
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怎样提高线切割加工精度
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1.电火花线切割加工原理
电火花线切割加工,是利用工具钼丝与工件上接通脉冲电源,钼丝穿过工件上预钻好的小孔,经导向轮由储丝筒带动作往复交替移动。工件安装在工作台上,由数控装置按加工要求发出指令,控制两台步进电机带动工作台在水平X、Y两个坐标方向移动而合成任意曲线轨迹,工件被切割成所需要的形状。在加工时,由喷嘴将工作液以一定的压力喷向加工区,当脉冲电压击穿钼丝和工件之间的放电间隙时,两极之间产生火花放电而蚀除工件。
2.电火花线切割的特点
2.1不需要制造成形电极,工件材料的预加工量少。
2.2由于采用较长钼丝进行加工,单位长度钼丝损耗较少,对加工精度影响小。
2.3钼丝材料不必比材料硬,可以加工难切割的材料,例如淬火钢、硬质合金;而非导电材料无法加工。
2.4由于钼丝很细,能够方便地加工复杂形状、微细异形孔、窄缝等零件,又由于切缝很窄,零件切除量少,材料损耗少,可节省贵重材料、成本低。
2.5由于加工中钼丝不直接接触工件,工件几乎不受切削力,适宜加工低刚度工件和细小零件。
2.6直接利用电、热能加工,可以方便地对影响加工精度的参数(脉冲宽度、间隔、电流等)进行调整。有利于加工精度的提高,操作方便,加工周期短。便于实现加工过程中的自动化。
3.影响加工精度的因素
影响线切割机床加工精度的因素较多,如工艺(编程技巧、切割路径等)、加工环境、工件的材质等都能影响加工精度,而机床自身品质的好坏,则是重要的因素。
3.1机床运动的准确性
按照《电火花线切割机精度》标准,机床的几何精度与运动精度共10项,其中以工作台运动的失动量、工作台运动的定位精度及工作台运动的重复定位精度等3项运动精度对加工精度的影响显著。(1)工作台运动的失动量,它主要反映了工作台在作正反向运动时,传动丝杠与螺母之间间隙带来的误差。标准规定此误差值为0.005毫米。(2)工作台运动的重复定位精度,它主要反映工作台运动时,动静摩擦力和阻力大小是否一致,装配预紧力是否合适,而与丝杠间隙和螺距误差关系不大。标准规定的误差值为0.002毫米。(3)工作台运动的定位精度,它主要反映了工作台丝杠的螺距误差,但也与重复定位精度有一定的关系,标准规定的误差值为0.03毫米。
3.2钼丝的空间位置与运动的稳定性
线切割线切割加工的放电间隙和放电加工力都比较小,但工件的加工精度与机床静态精度之间总有较大的差距。造成这种现象的原因是钼丝的动态稳定性很差(不论是否处于放电状态),钼丝在运行过程中,不能始终保持在同一位置上,如丝速、张力等也不能保持恒定的状态。上、下导轮支点间“弦线”的波动,以及由于机械磨损、张力变化、线架与导轮的振动等都影响线切割线切割加工精度的提高。如果钼丝的振动不能得到很大的改善,则线切割加工精度也难以得到显著提高。我们做过增设钼丝限幅机构的试验,在其他加工条件不
变情况下,与原机床的加工精度进行对比,使工件纵剖面尺寸差由原来的9微米降至3微米,横剖面尺寸差由原来的11微米降到了1微米。这个试验有力地说明了钼丝振动所造成的加工误差相当大。
3.3机床的热变形
理论分析和实际检测都证明,温升所造成的机床变形是不容忽视的。若机床电器、脉冲电源及工作液箱都设置在床身内部,通风条件又不好,当开机工作一段时间后,由于温度升高使机床部件产生的热变形,会使线架的位置产生位移,因而影响加工精度。
4.提高线切割机床加工精度的途径
4.1减小钼丝的振动
钼丝的振动振源有储丝筒换向振动、导轮振动(包括径向圆跳动和偏摆等)及电火花放电力等。储丝筒换向时造成的线架振动,又影响钼丝的动态稳定性。下面从导轮、线架、丝速、张力以及挡丝机构等方面进行分析。
4.1.1导轮:导轮振动对钼丝振动有直接而严重的影响。对导轮径向圆跳动及摆动应该严格控制,特别是导轮与导轮座装配到上、下线臂上后的径向圆跳动及偏摆,往往和导轮原始精度差别较大。走丝系统中所有导轮V形槽的中间平面,都应该严格处于同一个平面中,任何一个导轮V形槽的中间平面偏离该平面,或导轮轴心线与该平面不垂直,都会加剧钼丝的振动。因此,导轮数少一些为好。导轮轴承的工作环境很差,应该用好的润滑脂,并应尽量消除轴承间隙。
4.1.2线架:线架在外振力作用下,除了整体摆动外,还有弯曲变形。适当加大线架立柱在X方向及线架横梁在Z方向上的尺寸,对提高钼丝运行时的动态稳定性是有利的。此外,线架立柱与上、小横梁的连接刚度也很重要。
4.1.3丝速:丝速过高,造成导轮径向圆跳动的频率也高,而钼丝振动的幅值是随导轮径向圆跳动的频率成一定比例增加。可见在可能条件下适当降低走丝速度,将有利于提高线切割加工的精度。
4.1.4张力:张力过小会频繁短路;导致加工不稳定,而使切割效率下降,并严重影响加工精度。如果要求加工精度高一些,张力的大小与平稳性就不能不考虑了。张力的大小会造成钼丝在导轮上支点位置的变化,张力过大时支点在导轮水平母线附近,张力过小时,会飘移至水平母线附近的下方,因而导致钼丝在X方向上的位置飘移了ΔX,试验证明,当张力为9.8N时,ΔX≈8~10微米,张力增大时,ΔX变小,而张力减小时,ΔX迅速增大。另外钼丝处于储丝筒的收丝侧与放丝侧的不同,而存在着收丝侧紧、放丝侧松的区别,在正反向运行时,上、下导轮上钼丝的张力状态是不同的,由此形成ΔX的周期性变化,影响了钼丝在空间的位置,所以张力过小是不行的。有的生产厂家已为新生产的线切割机床增设了恒张力机构,这对改善钼丝因伸长而引起的松弛,减小钼丝晃动量,使加工稳定有一定的好处。
4.1.5挡丝机构:使用挡丝机构的确能有效地阻隔向加工区所传来的振动,挡丝机构对线切割线切割机床提高切割加工精度很重要。
4.2减少热变形
脉冲电源、机床电器及工作液箱等热源,不要装在床身内,万不得已时,应该有良好的通风降温措施。
5.加工中注意事项
5.1要想得到好的精度、粗糙度,机床各部位(包括走丝机构、各导轮、丝筒部、放电参数、工作液等)都必须调整到良好工作状态。所以要经常对机床保养调整,才可能加工出良好精度和粗糙度的产品来。