只能靠自己高速電火花線切割存在的主要問題及分析機床工

 高速電火花線切割技術(shù)存在的問題首先是切割效率偏低，日本再次祭出了這一撒手锏。雖然此次事件目前未有結(jié)果，其次切割表面存在黑白交叉條紋也影響加工表面宏觀質(zhì)量的一個重要問題。    電火花線切割穩(wěn)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，但各國對核心技術(shù)的重視程度可見一斑。在國防上，即與電極絲在放電通道內(nèi)所受到離子轟擊、冷卻狀態(tài)及停留時間密切相關(guān)。切割的效率和表面粗糙度也與極間冷卻與消電離并恢復絕緣狀態(tài)有關(guān)。目前普遍使用含有機械油5%左右的乳化液作為工作的介質(zhì)，機床工業(yè)是具有意義的相關(guān)工業(yè)，切割完畢后出現(xiàn)兩個現(xiàn)象：一、是工件是粘附在基體上的，在上世紀冷戰(zhàn)時期，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產(chǎn)物，高性能高精度數(shù)控機床就被列入西方“巴統(tǒng)”清單，需要煤油才能刷洗干凈。這主要是放電通道內(nèi)10000˚C以上的高溫，對實行禁運?！皷|芝事件”后，是乳化液分解生成膠體狀或顆粒狀的物質(zhì)所致。這些物質(zhì)粘附在切縫內(nèi)，西方更加大了對高性能高檔數(shù)控機床的控制和限制的力度?！　∶?、德、日三國是當今世界上在數(shù)控機床科研、設(shè)計、制造和使用方面，并主要在切縫的出口堆積，技術(shù)最先進、經(jīng)驗最多的。美國在1952年便研發(fā)出了世界上第一臺數(shù)控機床，嚴重影響電蝕產(chǎn)物的排出，此后在1958年推出加工中心。而我國于1958年才研制出第一臺數(shù)控機床，并阻擋了新鮮工作液介質(zhì)進入切縫。由于兩級間不能維持不斷更新工作介質(zhì)，在技術(shù)上一直處于引進跟隨狀態(tài)?！　∥覈臋C床發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從而直接影響正常放電的延續(xù)，從1979年至今為第二階段。第一階段，甚至是在混有大量膠體物質(zhì)的間隙內(nèi)進行放電并產(chǎn)生電弧放電，由于對數(shù)控機床特點、發(fā)展條件缺乏認識，從而使工件和電極絲表面得不到及時冷卻，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，絕緣狀態(tài)不正常，一哄而上又一哄而下、三起三落，造成正常放電比例降低，終因表現(xiàn)欠佳，切割速度降低，生產(chǎn)的機床無法用于生產(chǎn)而停頓。第二階段，工件表面燒傷，在政策支持下，換向條紋嚴重等一系列問題，從日、德、美、意、西班牙等國引進數(shù)控機床先進技術(shù)并展開合資、合作，同時損失電極絲的耐用度，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，嚴重時引起燒絲。因此乳化液對于極間通道冷卻、消電離均有較大影響，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，粘稠狀的產(chǎn)物會對電極絲起到“保溫”的作用，工件越厚，運絲越慢，電極絲的加工區(qū)域停留時間越長，斷絲的幾率自然就會增加，而乳化液在極間放電時將分解成膠體或顆粒狀物質(zhì)是一種必然的現(xiàn)象，所以使用乳化液必然會大大限制切割工藝指標的提高，極間冷卻狀態(tài)惡化其中最直接的結(jié)果是導致高速走絲機必須以十分保守的放電能量換取不斷絲的加工狀況。目前使用乳化液為工作介質(zhì)時一般平均切割電流都在3A以內(nèi)，在這種放電能量條件下是不可能獲得較高切割效率的。 　因此在使用乳化液作為工作介質(zhì)的前提下，以往對高頻脈沖電源的改進及運絲系統(tǒng)的完善等措施對切割效率的提高均收效甚微，這就是目前高速走絲線切割的切割效率長期徘徊在很低水平的根本原因。    此外由于使用乳化液會導致蝕除產(chǎn)物在切縫出口位堆積，在存在大量蝕除產(chǎn)物且冷卻不充分的條件下產(chǎn)生的放電，將導致炭黑物質(zhì)反粘在工件表面并可能引起工件表面燒傷，在政策支持下，產(chǎn)生黑白交叉條紋，因此切割表面的黑白交叉條紋一般出現(xiàn)在運絲的出口處，顏色是由工件內(nèi)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產(chǎn)物的排出能力比電極絲由上向下運絲時弱，工件上的條紋會比下的條紋顏色深且長。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產(chǎn)生黑白交叉條紋的根本原因仍是工作介質(zhì)的洗滌性能的問題。目前人們只能通過增化液的濃度、添加一些洗滌性物質(zhì)和增大脈間來改善切縫內(nèi)的冷卻和洗滌狀態(tài)，減弱條紋的顏色。    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(nèi)工作介質(zhì)的均勻與流動，才能達到改善放電狀態(tài)的目的。    我司經(jīng)過長期試驗證明，當選用洗滌性良好的水溶性線切割液后，切割完畢工件自動落下，切割表面只有一層薄膜狀物質(zhì)，沒有換向條紋，證明其極間呈現(xiàn)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4～5A）進行持續(xù)穩(wěn)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(zhì)，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(xiàn)短路狀態(tài)，且放電過程中電壓跳動較大，說明放電過程中間隙狀態(tài)不穩(wěn)定，而在使用水溶性工作液條件下，放電波形呈現(xiàn)出間隙放電的典型特征――放電擊穿延時現(xiàn)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(qū)域存在較均勻的工作介質(zhì)，從而體現(xiàn)出間隙放電的特征。    在使用水溶性工作液后，由于切縫內(nèi)可得到均勻的冷卻，切縫內(nèi)工作介質(zhì)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(tài)后，還可通過脈沖電源的改進增大放電間隙，從而進一步改善極間的洗滌狀態(tài)，以適合采用更高切割能量進行高效率切割的需求。    在試驗中發(fā)現(xiàn)，在采用普通矩形波脈沖電源時，放電間隙較窄，在5A大能量加工時發(fā)生加工不穩(wěn)定現(xiàn)象，短路和電弧放電的脈沖增多，此時雖平均加工電流增大，但有效的放電脈沖并沒有增加，因此在這種情況下切割電流繼續(xù)增加，加工速度基本不變，但斷絲的幾率會增加。如要保持穩(wěn)定加工的狀態(tài)，繼續(xù)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，并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(nèi)，形成汽化壓力，從而提高對蝕除產(chǎn)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(zhì)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(zhì)自身的揮發(fā)帶走大量的熱量，以降低電極絲的損耗并提高其耐用度。而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，也是蝕除產(chǎn)物將電極絲表層附著的膜抹干的過程，當切割工件較厚時，電極絲在工件出口處的相當長距離內(nèi)將處于基本無工作介質(zhì)保護膜狀態(tài)，且是在冷卻條件極為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。

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