| 【摘要】本文从实际生产的角度出发，分析数控电火花快走丝线切割加工中出现断丝的原因，并相应提出一些解决办法。
【关键词】快走丝线切割 电极丝 加工 断丝
快走丝电花线切割在加工过程中往往会出现断丝现象，致使加工停顿，不得不从头开始，浪费了大量时间，破坏了加工表面的完整性，增加了加工的困难。下面从实际生产的角度出发，就断丝的问题进行分析，并提供解决办法。
一.与电极丝相关的断丝
1.电极丝的选择 电极丝的选择不外呼是电极丝的种类及直经。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，电子益出功小，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、钼各占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，一般在慢走丝数控电火花线切割加工使用较多。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。而对于数控电火花快走丝线切割加工，广范采用钼丝。因它价格低，而且耐损耗、抗拉强度高，丝质不易变脆，不易断丝。常用的电极丝直径在0.12~0.25mm之间，通常尽可能在满足加工要求的条件下，选择较粗的电极丝。电极丝直径小，能承受的电流越小，切缝也窄，不利于排屑和稳定加工，容易发生断丝。粗的电极丝的张力，减少电极丝的抖动，不易断丝，另外，电极丝在加工反复使用，电极丝的损耗使它由粗变细，这时在加工中也容易发生断丝。一般来说，在测量丝径比新丝减少0.03~0.05mm时，应时更换新丝。一般常选择0.18mm钼丝为快走丝的电极丝，则不易断丝。
2.丝张力及走丝速度 电极丝在切割过程中,其张力大小要适当。由于储丝筒上的电极丝在正反运动时的张力不一样，工作一段时间后电极丝会伸长，致使张力下降，张力下降的后果是抖丝加剧，极易断丝。值得注意的是，电极丝的张力也不能提高得太大，否则电极丝内应力增大，反而也会断丝。新安装的电极丝，要先紧丝再进行加工，紧丝时用力要适当。电极丝在加工一段时间后，应经常检查其松紧程度，如果存在松驰现象，要及时紧丝。
电极丝的走丝速度要适中。走丝速度过高，电极丝抖动严重，破坏了加工的稳定性，易造成断丝。但走丝速度也不能过低，否则加工时加工屑不能及时排出，也易断丝。走丝速度一般经验以小于10m/s为宜，不易断丝。
二.与工件相关的断丝
1.未经锻打、淬火、回火处理的材料，钢材中所含碳化物颗粒大，聚集成团，且分布又不均匀，存在较大的内应力。如果工件的内应力没有得到消除，在切割时，有的工件会开裂，把电极丝碰断，有的会使间隙变形，切缝变窄而卡断电极丝。为减少因材料引起的断丝，在电火花线切割加工前最好采用低温回火消除内应力。应选择锻造性能好、淬透性 、热处理变形小的材料，钢材中所含碳化物分布均匀，从而使加工稳定性增强。如以电火花线切割加工为主要工艺的冷冲模具，尽量选用CrWMn、Cr12Mo、GCr15等合金工具钢，并要正确选择热加工方法和严格执行热处理规范。
锻打或熔炼的材料，工件中可能含有不导电的杂质，这些杂质不具有良好的导电性，导致加工中不断发生短路，最终勒断电极丝。解决的办法是，可编制一段每进0.05~0.1mm便后退0.5~1mm的程序,在加工中反复使用,并加大工作液流量,一般可冲刷掉杂质,恢复正常切割.
切割较厚的铝材料时,导电块磨损较大,会使电极丝的摩擦力过大,易将电极丝拉断,应注意及时更换导电块.
2.加工薄工件时的断丝 薄工件一般指其厚度在3mm以下。其断丝的原因是：线架上、下导丝轮的开距是固定的，一般约70mm左右。当切割工件时，在高速走的情况下，电极丝失去了加工厚工件时产生的工作液的阻尼作用，加上火花放电的影响钼丝易抖动。解决的办法是减少脉冲放电能量；也可在上下导轮之间采用辅料加厚的方法，加大厚度以增加阻尼，也可防止钼丝抖动，这种方法较简便，而且不需调整加工电参数。
3.加工厚工件时的断丝 厚工件一般指大于100mm的工件。切割厚工件时的断丝可能发生在刚进给产生火花时或工件切割过程中以及工件切完时。在加工快要结束时，可用磁铁吸住将要下落的工件，或和者人工保护下落的工件，使其平行缓慢下落从而防止砸断电极丝。
4.工件在平磨以后应退磁。若工件未退磁，电火花线切割加工中产生的电腐蚀颗粒易吸附在割缝中，特别是工件较厚时，不退磁易造成切割进给不均匀，造成短路、断丝。
三.与电参数选择相关的断丝
电火花线切割的电参数包括电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隙、功放管等。在加工时如果电参数选择不当是会引起断丝。
一般来说,断丝的机率随着放电能量的增加而加大.这是因为加工的脉冲能量靠电极丝来传递,如果电极丝载流量太大时本身的电阻发热会使它固用的抗拉强度降低很多,所以很容易造成断丝.可将脉冲间隙参数设大些,以利于熔化金属微粒的排出,同时峰值电流和空载电压不宜过高,否则容易产生集中放电和拉弧.由于电弧放电造成电极丝(负极)腐蚀损坏的主要因数,只要电弧放电集中于某一段,就会引其断丝。
当切割厚度较大的工件时,应尽量选用大脉冲宽度、大电流,这样会使放电间隙增大,从而增强排屑效果,提高切割的稳定性,减少断丝的机率。
四.与走丝装置及工作液相关的断丝
1.与走丝装置相关的断丝 机床运行到一定时间其走丝装置精度变差，尤其是导轮的磨损，会增加钼丝的抖动，破坏火花放电的正常间隙，易造成大电流集中放电，从而增加断丝的机会。可从3个方面去检查导轮机构的精度。
（1）导轮V形槽变宽 这会使电极丝在Y轴方向产生往复移，表现在储丝筒正反换向时出现不进给或跳进给的现象。
（2）导轮V形槽的底径不圆 这是由于支撑导轮的轴承损坏，加工时钼丝没有进入导轮的V形槽或有污物将导轮卡死，钼丝拉出深槽所致，当用手摇动储丝筒时会发现电极丝在X轴方向前后移动。
（3）导电轴与导电轮接触不好引起断丝 加工中发现电流表指针左右摆动大，进给速度快慢不均匀，有时电流表指针退回到零，控制台进给速度很快，因没有放电，最后将钼丝拉断。这时要更换新的导电轮和导电轴。
（4）导电块长时间使用或位置调整不好，加工中被电极丝拉出沟槽，导致夹丝及断丝。加工时导电块沟槽深度为8mm左右，应及时更换导电块，才不易断丝。
2．与工作液相关的断丝 工作液在使用较长时间后，变得脏污、综合性能变差是引起断丝的重要原因。根据加工经验，新工作液每天工作8h,使用两天后效果最好，继续使用8~10天则易断丝，需要更新的工作液。
对切割速度要求高或大厚度工件，其工作液的配比可适当淡一些，约5%~8%的浓度，这样加工较稳定，不易断丝。用纯净水配置的工作液较自来水配置的工作液在加工中更稳定，较少断丝。
五.与操作相关的断丝
1.在数控电火花线切割加工上丝、穿丝操作中，如果不小心使用电极丝局部打了折，打折的地方抗拉强度和承受热能负荷的能力下降，极易发生断裂。为了避免电极丝打折，在上丝、穿丝操作时应仔细认真，规范操作。
2.在拆丝时，往往用剪刀将储丝筒上的旧丝剪断，形成很多短头，若不注意理会掉到电器部位中或夹在走丝装置中，引起短路，造成断丝。加工前应及时清理旧丝短头。
3.在自动找中心时，如果工艺孔壁有油污、毛刺或某些不导电的物质，当电极丝移动到孔壁时未火花放电，致使机床不能自动换向，最后勒断电极丝。加工前一定要将工艺孔清理干净。
4.某些时候需要手动切割时（人为控制进给），应眼观电流表，不得超过正常切割时的变频速度，否则极易断丝。
以上是数控电火花线切割机床在加工过程中容易出现的几种断丝现象,以及防止断丝的几种方法。在加工过程中只有避免以上几种断丝现象,不断总结, 减少断丝，才能提高钼丝的使用寿命,工件的加工质量，以及工作效率。
【参考文献】
[1]段传林 《数控线切割操作入门》 安徽科学出版社
[2]丘立庆 梁庆 邓敏和 罗赟 《模具数控电火花线切割工艺分析与操作案例》 化学工艺出版社 |
