线切割速度及其主要的影响因素

2020年6月25日22:28:03 发表评论浏览:11

衡量电火花线切割加工工艺的指标主要有切割速度、切割精度、切割表面粗糙度等。为了获得较好的加工工艺指标,就必须了解各项参数对工艺指标的影响规律,以及各工艺指标的相互影响。

1.电火花线切割加工切割速度的含义

电火花线切割加工的切割速度Vwi( mm2/min) ,是反映效率的一-项重 要指标,也就是通常所说的加工快慢。因此,可用电极丝沿图形加工轨迹的进给速度,作为电火花线切割加工的切割速度。但是对于不同的工件厚度,这个进给速度是不--样的,为此,采用电极丝沿图形加工轨迹的进给速度乘以工件厚度,来表示电火花线切割的加工速度,也就是用电极丝的中心线在单位时间内,在工件上扫过的面积总和来表示实际切割效果。也可以认为是在单位时间内,机床的X轴和Y轴电动机驱动工作台相对电极丝移动的距离乘上工件的厚度,即:切割速度Vwi( mm2/min) =加工进给速度Vf( mm/ min) x工件厚度H( mm)。

2.影响切割速度的主要因素

1)脉冲电源对切割速度Vwi的影响。

脉冲电源对切割速度Vwi的影响主要有:

①峰值电流的影响。峰值电流就是单个脉冲能量对切割速度的影响。切割速度与峰值电流的1.4次方成正比,因此,增大脉冲电源的峰值电流,对提高切割速度是有效的。

②平均加工电流的影响。平均加工电流是指在放电时间内,放电电流的算术平均值。切割速度大致跟平均加工电流成正比例地增加,因此,增大脉冲电源的平均加工电流对提高切割速度是有效的。

③脉冲电流上升时间的影响。脉冲电流上升速度越快,也就是脉冲电流上升时间越小,切割速度越高。

④脉冲电源空载电压的影响。要使加工间隙产生电火花放电击穿,需要一定的电 场强度,而电极丝与工件之间的放电间隙不能太小,否则容易产生短路,也不利于冷却和电蚀物的排除。因此,脉冲电压不能太低,否则就难以维持稳定的加工。提高脉冲电源的空载电压,可增大放电间隙,有利于冷却和排屑,切割速度相应提高。但是过高的电压会使加工间隙过大,切割速度反而下降,因此空载电压也不能太高。

脉冲间隔的影响。减少脉冲间隔,相当于提高了脉冲频率,增加了单位时间的放电次数,切割速度相应提高。但是当脉冲间隔减少到一定程度后,加工间隙的绝缘强度来不及恢复,破坏了加工的稳定性,切割速度反而下降。

⑥脉宽的影响:在其他加工条件相同的情况下,切割速度是随脉宽的增加而增加。按经验公式可知,切割速度与脉冲宽度的1.1次方成正比,但是当它增大到一定范围后,切割速度反而下降,这是由于脉宽的增加,蚀除量也增加,排屑条件变差,加工不稳定,影响了切割速度。

2)电极丝对切割速度的影响。

电极丝对切割速度的影响主要有:

①电极丝材料对切割速度的影响。不同材质的电极丝,其切割速度有很大的差别。在高速走丝线切割工艺中,目前普遍使用钥丝作为电极丝;在低速走丝线切割工艺中,一-般使用铜、铁金属丝和各种专用合金丝,或镀层的电极丝。切割速度主要决定于电极丝表面层的状态:表面层含锌浓度越大,切割速度越高;含锰浓度越低,切割速度越高。

②电极丝直径对切割速度的影响。目前,电火花线切割加工,电极丝直径-般在0.03-0.35 mm。电极丝直径越粗,切割速度越快,越有利于厚工件的加工。但是电极丝直径的增加,要受到工艺要求的约束,增大加工电流,加工表面的表面粗糙度会变差,所以,电极丝直径的大小,要根据工件厚度、材料和加工要求而定。

③电极丝张力对切割速度的影响。电极丝张力越大,切割速度越高。这是由于电极丝拉得紧时,电极丝振动的幅度变小,加工的切缝变窄,也不易引起短路,节省了放电能量的损失,进给速度就加快。但是过大的张力,容易引起断丝,加工速度反而下降。

④电极丝的走丝速度对切割速度的影响。电极丝通过加工间隙的走丝速度的快慢,会影响电极丝在加工区的逗留时间,以及在这一逗 留时间内的放电次数。

a.走丝快,逗留时间少,承受的放电次数就少,放电所产生的热量对电极丝的影响就小。

b.提高电极丝的走丝速度,会使工作液容易被带人狭窄的加工间隙,加强电极丝的冷却,这样可允许同-线径的电极丝通过更大的电流,使切割速度提高。

c.提高电极丝的走丝速度容易将放电间隙中的电蚀产物带到间隙外,间隙恢复绝缘快,减少了二次放电和电弧放电,提高了能量的利用率,有利于提高切割速度。

⑤电极丝振动对切割速度的影响。电极丝在加工中的振动,当振幅很小时,可提高切割速度,因此,在低速走丝线切割机床的电极丝上,安装-一个可控制振幅的微弱振动器,切割速度可以明显的提高,尤其对于精加工,效果更为明显。振幅太大或不等振幅的无规则振动,容易引起与工件之间的短路,反而造成切割速度下降或产生断丝,所以要尽量减少机床和走丝系统的振动,以提高切割的速度和精度。

3)工作液对切割速度的影响。

工作液对切割速度的影响主要有;

①不同的工作液对切割速度的影响。在高速走丝切割加工中,不同的乳化液有不同的切割速度,乳化液中的乳化剂对切割速度的影响很大。在低速走丝线切割加工中,目前普遍使用去离子水。为了提高切割速度,在加工中,有时加入有利于提高切割速度的导电液。工作液的导电率越低,切割速度有增加的倾向,这是因为电阻率低,放电间隙增大,加工稳定。

②工作液压力对切割速度的影响。提供适当的工作液压力,可以有效地排除加工屑,同时可以增强对电极丝的冷却效果,有利于提高切割速度。

4)工件对切割速度的影响。

工件对切割速度的影响主要有:

①工件材质对切割速度的影响。不同材质的工件,切割速度有很大的差别。切割铝合金的速度比较高,而切割硬质合金、石墨和聚晶等材料的速度就比较低。

②工件厚度对切割速度的影响。工件越厚,在进给方向的加工面积就越大,对电火花线切割加工来说,面积效应有利于提高切割速度。但是,当工件厚度增大到一定程度后,切割速度反而会下降,这是由于随着工件厚度的增加,排屑条件变差,迫使--般性能的电火花线切割机床的切割速度下降。随着控制技术的发展,在加工中,可根据工件的不同厚度,自动地进行参数的转换,使厚度的变化对切割速度的影响变得很小。

5)进给方式对切割速度的影响。

进给方式对切割速度的影响主要有:数控电火花线切割机床的切割进给方式有恒速进给、伺服进给、自适应控制和模糊控制等。目前,高速走丝都采用伺服进给方式,而早期的低速走丝采用恒速进给,现在已发展为伺服进给、自适应控制和模糊控制,使切割速度不断提高。

①恒速进给方式。这种进给方式是按设定的某个速度进给,而无视加工间隙状态的变化,因而在加工中只能以较低的切割速度进给,所以是切割速度较低的一种进给方式。

②伺服进给方式。这是根据加工间院加工状态的变化,不断地自动修正进给速度的一种方式,因而能保持较佳的进给状态,加工比较稳定,切割速度较高。

③自适应进给方式。能根据加工的几何形状,由数控系统自动地改变进给速度,脉冲电源中的电流、脉宽、脉间、工作液的喷射强度,以及走丝部分的参数,因而有较高的切割速度。

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