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切割效率还能再高吗?
发布时间:2010/3/7  阅读次数:9395  字体大小: 【】 【】【


                                                                             切割效率还能再高吗?
   
           切割效率受两大因素的影响,一是丝的载流量(电流),二是切缝中的蚀除物不能及时清除,它的导电作用消耗掉了脉冲能量。总之,总能量,能量利用率都是切割效率的问题。?
           业内就钼材料快速走丝机床的切割效率作过许多的典型试验,结果证明,钼丝载流量达到150A/mm2时,其抗拉强度将被降低到原有强度的1/3~1/4,这个电流值被视作钼丝载流供作切割的极限,以此算来,Ф0.12载流1.74A,Ф0.15载流2.65A, Ф0.18载流3.82A时即达到了切割钼丝的极限值。再加大载流量,无疑丝的寿命将是短暂的。在丝速 10米/秒,北京油脂化工厂的DX-1冷却液,切厚度为50的普通钢,脉宽32MS。脉间200MS时,用蚀除物的体积来计算切割效率则为5.8mm3/分.A。用此效率计算,不同粗细的钼丝工作在最大载流量时的面积切割效率为Ф0.12---70.43mm2/分,Ф0.15---90.41mm2/分,.如此算来,丝经加粗即可加大载流量,电流大了效率也可相应提高。但是,快速往复走丝的线切割是不允许(排丝,挠度,损耗等原因)把丝径加大到0.23以上的.,且因蚀除物排出速度所限,当电流加大到均值8A时,间隙将出现短路或电孤放电,免强维持的短时火花放电也将使钼丝损耗急剧增加,所以一味增粗丝加大电流的办法是不可取的。.
           蚀除物在间隙中所呈现的是电阻负载的作用,它短路掉了 经钼丝向间隙提供的一部分能量,所以当切割料加厚,蚀除物排出更为困难的时候,能量损失的多,有效的加工脉冲会更少,放电电流变成了线性负载电流,形不成加工而只加热了钼丝,这是能量被损失和断丝的主要原因。
针对 影响加工效率的两大主要原因,提高加工速度则应在如下几个方面作相应的努力:
加大单个脉冲的能量,即脉冲幅值和峰值电流,为不使丝的载流量负担过大,则应相应加大脉冲间隔,使电流平均值不致增加太多。
保持冷却液的介电系数和绝缘强度,维持较高的火花爆炸力和清洗能力,使蚀除物对脉冲的短路作用减到最小。
提高运丝导丝系统的机械精度,因为窄缝总比宽缝走得快,直缝总比折线缝走得快。
适当地提高丝速,使丝向缝隙内带入的水速加快,水量加大,蚀除物更有效地排出。
增加水在缝隙外对丝的包络性,即让水在丝的带动下起速,起速的水对间隙的清洗作用是较强的。
改善变频跟踪灵敏度,增加脉冲利用率。
减少走丝电机的换向时间,启动更快,增加有效的加工时间。
           经上述努力,把切割效率提高到100~120mm2/分钟是可能的,是有实际意的,至于把指标提得更高,则是以牺牲可靠性和连续加工时间作代价的。


大厚度切割应怎么办?

      大厚度的切割是比较困难的,可不是丝架能升多高,就能切多厚。受放电加工蚀除条件的制约,后到一定程度,加工就很不稳定,直至有电流无放电的短路发生。伴随着拉孤烧伤很快会断丝,在很不稳定的加工中,切割面也会形成条条沟槽,表面质量严重破破坏。切缝里充塞着极粘稠的蚀除物,甚至是近乎于粉状的碳黑及蚀物微粒。
      大厚度通常是指200mm以上的钢,至于电导率更高,导热系数更高或耐高温的其它材料还到不了200mm,如紫铜,硬质合金、纯钨、纯钼等,70mm厚就已非常困难了。


大厚度切割的主要矛盾有:

1.没有足够水的进入和交换,间隙内不能清除蚀物,不能恢复绝缘,也就无法形成放电。
2.间隙内的充塞物以电阻的形式分流了脉冲源的能量,使丝与工件间失去了足够的击穿电压和单个脉冲能量。
3.钼丝自身的载流量所限,不可能有更大的脉冲能量传递到间隙中去。
4.切缝中间部位排出蚀除物的路程太长,衰减了的火花放电已形不成足够的爆炸力,排污力。
5.材料原因,大厚度存在杂质和内应力的可能性就大为增强了。切缝的局部异常和形变机率也就大了。失去了切割冲击力,却增大了被短路的可能性。
            解决大厚度切割的主要矛盾,可采取如下措施:

           加大单个脉冲的能量(单个脉冲的电压、电流、脉宽,这三者的乘积就是单个脉冲的能量)。,加大脉冲间隔,目的是钼丝载流量的平均值不增大的前题下,形成火花放电的能力,火花的爆炸力被增强。
           选用介电系数更高,恢复绝缘能力更强,流动性和排污解力更强的南京开源牌DX-2型线切割乳化油。
大幅度提高脉冲电压,使放电间隙加大,水进入和排出也就比较容易了。
事先作好被切材料的予处理,如以反复锻造的办法均匀组织,清除杂质,以退火和实效处理的办法清除材料的内应力。以去除大的余理的办法使材料应力得到充分释放。
提高丝速,更平稳的运丝,使携水和抗据短路的能力增强。
人为偏制折线进给或自动进二退一的进给方式,使间隙被有效扩大.

切割台的维护保养
           线切割机是技术密集型产品,属于精密加工设备,操作人员在使用前必须经过严格的培训,后才能上机工作。为了安全合理有效地使用机床,要求操作人员必须遵守以下几项规则;
1、应对机床的性能、结构有充分的了解,能掌握操作规程并遵守安全生产制度;
2、应在机床的允许规格范围内进行加工,不要超重或超行程工作;
3、应经常检查机床的旋钮开关和换向开关是否安全可靠,不允许带故障工作;
4、应按规定在润滑部位定时注入规定的润滑油或润滑脂,以保证机构运转灵活,特别是导轮和轴承,要定期检查和更换;
5、加工前应检查工作液箱中的工作液是否足够,水管和喷嘴是否畅通,不应有堵塞现象;
6、下班后需将工作区域清理干净,夹具和附件等应擦试干净,并保持完整无损;
7、应定期检查机床电气设备是否受潮和性能可靠,并清理灰尘,防止金属杂物落入;
8、遵守定人定机制度,定期维护保养;
           线切割机维护保养的正常可靠地工作,延长其使用寿命。维护保养是指定期对机床润滑,定期调整机件,定期更换磨损较严重的配件。
1、 定期润滑:可按机床润滑表规定进行;
2、 定期更换:更换方法可参照章节,主要易损件为导轮和轴承

机床润滑表
序号 润滑部位 加油方式 油类 加油期限
1 座标工作台1) 各导轨处和精密线杆螺母处及各轴承部位处应定期加油2) X、Y拖板减速箱各级齿轮及滚动轴承处加油油枪 HJ-30机械油(GB-448-64) 每周一次
2 运丝机械1) 导轮及滑动轴承处加油2) 丝杆螺母处加油3) 各滚动轴承处加油 手动油泵、油枪 HJ-30机械油(GB-448-64)每班一次
3 丝架机械1) 导轮滚动轴承处加油2) U、V拖板导轨处加油3) U、V轴轴承处加油4) U、V轴丝杆处加油5)斜度丝架各级齿轮处加油6) 升降丝杆处加油 油枪 ZG-2或40号机油 每班一次每升降前后加一次油 。


钼丝断丝的原因分析

一、与钼丝相关的断丝
1、张力及走丝速度
1)提高钼丝的张力可减少丝振的影响,从而提高精度和切割速度,并且明显减少断丝,一般认为张力在12-15N较合适。
2)走丝速度的提高有利于钼丝把工作液带入较大厚度工件的放电间隙中,确保电蚀产物的排除和放电加工的稳定。但走丝速度过高,钼丝抖动严重,将会破坏加工的稳定性,加工精度和表面粗糙度都会变差,并易造成断丝。走丝速度过低时由于损耗大,也易断丝,一般经验以小于10m/s为宜。

二、与导丝结构相关的断丝
1、与运丝筒相关断丝
1)运丝筒内外圆不同轴,会产生不平衡惯量,运转时容易产生叠丝而导致断丝。
2)运丝筒的轴和轴承等零件常因磨损而产生间隙,易引起丝抖动而断丝。
3)运丝筒换向时如没有切断高频电源,会导致钼丝在短时间内因温度过高而产生烧丝,因此需检查运丝筒后端的行程开关是否失灵(控制高频的继电器是否损坏)。
4)要保持运丝筒、导轮转动灵活,否则在往返运转时会引起导丝系统的振动而发生断丝。
5)需调整好运丝筒后端的限位挡块,避免运丝筒冲出限位行程而断丝。
6)应在换向后不久停机,防止运丝筒因惯性超程冲坏传动件及拉断钼丝。
2、与导轮、导电块相关的断丝
1)若导轮和导电块因磨损而产生沟槽,或导轮轴承磨损后产生间隙,都容易造成钼丝抖动而断丝。
2)应保证钼丝与导电块、加工工件与工作台面接触良好,否则高频电源负极无法与钼丝接通或造成接触不良。

三、加工厚工件时的断丝
厚工件一般指厚度大于100mm的工件。断丝的主要原因是:
1、切割开始的断丝
         这是因初始切割时,钼丝在工件之外,上下导轮开距大,便引起钼丝拉动抖动,使钼丝和工件之间的间隙不稳定,易形成弧放电,使电弧集中于某一段,就会引起断丝。在电火花加工中,电弧放电是造成负极腐蚀损坏的主要因素。
2、切割过程中的断丝
         当钼丝切入工件后,由于切缝窄,乳化液渗透困难,切缝中的电蚀物(碳黑与金属物)不易排除,使加工条件变坏,在切缝中产生二次、三次的放电加工,致使切缝变宽,间隙入于不佳状态,使脉冲形成电弧放电,引起断丝。
3、切割快结束时的断丝
         在快切割完而尚差几毫米,甚至几十微米时的断丝除上述原因外,还有工件的自重或工件材料内应力导致的变形造成的夹丝拉断,解决的方法是:可自制简易的工装夹具、材料厂在加工前作必要的热处理。

四、与工作液相关的断丝
1、工作液变黑后的综合性能就会变差,极易造成断丝。因此要经常观其色,嗅其味,发现异常及时更换,使工作液保持一定的介电能力。尤其是加工硬质合金时,电蚀物较多,易使工作液的渗透性和流动性差,造成排屑不良。
2、如何鉴别皂化液
1)绕一点新钼丝,在工件上试割约1小时,观察钼丝的颜色,若呈灰白色,冷却液可切割较薄工件,如灰白色中夹杂黑色斑或黑条,黑条处直径明显变细,需要更换新的工作液。
2)看起弧和通路电流。启动运丝筒,人工强迫高频电流接通,使钼丝慢慢向工件靠拢,不要接触工件,大约间距1-1.5mm,此时应没有火花。然后给工件冷却,使钼丝与工件间距构成液体通路,若有火花产生或电流表读数值在原空载基础上增加10mA以上,(空载30mA左右),此时工作液不可再用。

五、与电参数相关的断丝
1、根据工件厚度选择合理的电参数,将脉冲间隔打开一些,这样有利于熔化金属微粒的排出。同时峰值电流的空载电压不宜过高,否则使单个脉冲能量变大,切割速度加快,容易产生集中放电和拉弧,引起断丝。一般空载电压为100V左右。
2、根据工件厚度选择合适的放电间隙,放电间隙过小,容易产生短路,也不利于冷却和电蚀物的排除;放电间隙过大,将影响表面粗糙度及加工速度.当切割厚度较大的工件时,应尽量选用大脉宽电流,同时放电间隙也要相应大一点,(一般应大于0.02mm),从而增强排屑效果,提高切割的稳定性.

六、与高频电源相关的断丝
1、短路电流峰值过大,即功放管投入的数量太多,超过了钼丝所能承受的电流,将会使钼丝过热,因过度疲劳而脆断。
2、高频脉冲负波过大,脉冲的负波直接腐蚀钼丝,使丝损耗增大,降低丝的使用寿命,造成短时间内断丝。
3、脉冲宽度及脉冲间隔选择不当,在加工厚度较大的工件时,脉冲宽度过大,会使放电间隙中出现放电点集中的现象,烧伤钼丝;脉冲间隔过小,使间隙中的电蚀物不能充分排出,消电离不充分,也容易断丝。此时在钼丝上可以明显看出烧伤痕迹(即黑色斑点)。

七、与工作台移动相关的断丝
1、工件的切割精度靠丝杆来保证,丝杆和螺母的间隙是靠弹簧来消除的。如果丝杆润滑不良或弹簧力不足,会引起工作台不匀速移动,在这种情况下切割,高频电流会出现频繁的短路,如不及时排除故障,势必造成断丝。
2、在调节变频跟踪速度时,应尽量使进给速度约等于工作蚀除速度,这样脉冲利用率高,加工速度快,加工状态稳定。进给速度过高,短路频繁,丝老化快,在电流表上可看出加工电流较大;加工速度过低,进给速度调节过慢,易使放电间隙不稳定,产生过渡电弧放电,极易烧断钼丝。


加工中短路处理简法

           线切割机床加工过程中,而因排屑不畅造成短路的现象时有发生,特别在加工较厚工件时更为突出。
在操作中,可用溶济渗透清洗的方法消除短路,具体方法是:当短路发生时,先关断自动、高频开关,关掉工作液泵,用刷子蘸上渗透性较强的汽油、煤油、乙醇等溶剂,反复在工件两面随着运动的钼丝向切缝中渗透(要注意钼丝运动的方向)。直至用改锥等工具在工件下端轻轻地沿着加工的反方向触动钼丝,工件上端的钼丝能随着移动即可。然后,开启工作液泵和高频电源,依靠钼丝自身的颤动,恢复放电,继续加工。


断丝后原地穿丝处理

           断丝后步进电机应仍保持在“吸合”状态。去掉较少一边废丝,把剩余钼丝调整到贮丝筒上的适当位置继续使用。因为工件的切缝中充满了乳化液杂质和电蚀物,所以一定要先把工件表面擦干净,并在切缝中先用毛刷滴入煤油,使其润湿切缝,然后再在断点处滴一点润滑油,这一点很重要,选一段比较平直的钼丝,剪成尖头,并用打火机火焰烧烤这段钼丝,使其发硬,用医用镊子捏着钼丝上部,悠着劲在断丝点顺着切缝慢慢地每次2-3mm地往下送,直至穿过工件。如果原来的钼丝实在不能再用的话,可更换新丝。新丝在断丝点往下穿,要看原丝的损耗程度,(注意不能损耗太大)如果损耗较大,切缝也随之变小,新丝则穿不过去,这时可用一小片细纱纸把要穿过工件的那部分丝打磨光滑,再穿就可以了。使用该方法可使机床的使用效率大为提高。

乳化油冲液后不乳化怎么办?

           在乳化油的生产过程中一般都会加入一些挥发性的稳定剂,如果在生产过程中不能按工艺要求操作或者使用了劣质的基础油作为原料都有可能产生这种现象,处理这个问题的最简单的办法就是加入一些可以乳化的乳化油,搅拌后就可以使其乳化,或者加入一些酒精,比例控制在1%-2%左右。

  

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