如何改善線切割加工工件表面質(zhì)量
電火花線切割機按切割速度可分為高速走絲和低速走絲兩種，低速走絲線切割機所加工的工件表面粗糙度和加工精度比高速走絲線切割機稍好，但低速走絲線切割機床的機床成本和使用成本都比較高，目前在國內(nèi)還沒有普及，而我國獨創(chuàng)的高速走絲線切割機床它結(jié)構(gòu)簡單，機床成本和使用成本低，易加工大厚度工件，經(jīng)近40年發(fā)展，已成為我國產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的機床種類之一，在模具制造、新產(chǎn)品試制和零件加工中得到了廣泛應(yīng)用。
由于高速絲線切割機是采取線電極高速往復(fù)供絲的方式，線電極的損耗均勻地分布在近300米電極絲上，雖然電極絲的損耗極小，但電火花線切割機工作時影響其加工工件表面質(zhì)量的因素很多，更需要對其有關(guān)加工工藝參數(shù)進行合理選配，才能保證所加工工件表面質(zhì)量。
對線切割加工質(zhì)量有直接影響的因素主要涉及人員、設(shè)備、材料等方面。為了改善加工工件表面質(zhì)量，可以從影響最大的人為因素、機床因素和材料因素等三方面來考慮對加工質(zhì)量的控制方式和改進方法。筆者在教學(xué)、科研和生產(chǎn)實踐中對影響線切割加工工件表面質(zhì)量的相關(guān)因素方面做了一些探索和研究，積累了少許行之有效的工作經(jīng)驗，現(xiàn)介紹如下。
一 影響線切割加工工件表面質(zhì)量的人為因素的控制與改善
人為因素的控制與改善主要包括加工工藝的確定和加工方法的選擇，這可以通過以下幾點來實現(xiàn)：
（1）合理安排切割路線。該措施的指導(dǎo)思想是盡量避免破壞工件材料原有的內(nèi)部應(yīng)力平衡，防止工件材料在切割過程中因在夾具等的作用下，由于切割路線安排不合理而產(chǎn)生顯著變形，致使切割表面質(zhì)量下降。例如：工件與其夾持部分的分離應(yīng)安排在最后，使加工中剛性較好。如下圖，其中a為錯誤的切割路線，b為正確的切割路線。
(2)正確選擇切割參數(shù)。對于不同的粗、精加工，其絲速和絲的張力應(yīng)以參數(shù)表為基礎(chǔ)作適當調(diào)整，為了保證加工工件具有更高的精度和表面質(zhì)量，可以適當調(diào)高線切割機的絲張力，雖然制造線切割機床的廠家提供了適應(yīng)不同切割條件的相關(guān)參數(shù)，但由于工件的材料、所需要的加工精度以及其他因素的影響，使得人們不能完全照搬書本上介紹的切割條件，而應(yīng)以這些條件為基礎(chǔ)，根據(jù)實際需要作相應(yīng)的調(diào)整。例如若要加工厚度為27mm的工件，則在加工條件表中找不到相當?shù)那闆r，這種條件下，必須根據(jù)厚度在20mm～30mm間的切割條件做出調(diào)整，主要辦法是：加工工件的厚度接近哪一個標準厚度就選擇其為應(yīng)設(shè)定的加工厚度。
(3)采用近距離加工。為了使工件達到高精度和高表面質(zhì)量，根據(jù)工件厚度及時調(diào)整絲架高度，使上噴嘴與工件的距離盡量靠近，這樣就可以避免因上噴嘴離工件較遠而使線電極振幅過大影響加工工件的表面質(zhì)量。
(4)注意加工工件的固定。當加工工件即將切割完畢時，其與母體材料的連接強度勢必下降，此時要防止因加工液的沖擊使得加工工件發(fā)生偏斜，因為一旦發(fā)生偏斜，就會改變切割間隙，輕者影響工件表面質(zhì)量，重者使工件切壞報廢，所以要想辦法固定好被加工工件。
二 影響線切割加工工件表面質(zhì)量的機床因素的控制與改善
高速走絲電火花線切割機屬于高精度機床，機床的維護保養(yǎng)非常重要，因為加工工件的高精度和高質(zhì)量是直接建立在機床的高精度基礎(chǔ)上的，因此在每次加工之前必須檢查機床的工作狀態(tài)，才能為獲得高質(zhì)量的加工工件提供條件。需注意的環(huán)節(jié)和應(yīng)采取的措施如下：
(1)在加工前，必須檢查電極絲，電極絲的張力對加工工件的表面質(zhì)量也有很大的影響，加工表面質(zhì)量要求高的工件，應(yīng)在不斷絲的前提下盡可能提高電極絲的張力。
(2)高速走絲線切割機一般采用乳化油與水配制而成的工作液。火花放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行，工作液的絕緣性能可使擊穿后的放電通道壓縮，從而局限在較小的通道半徑內(nèi)火花放電，形成瞬時和局部高溫來熔化并氣化金屬，放電結(jié)束后又迅速恢復(fù)放電間隙成為絕緣狀態(tài)。絕緣性能太低，則工作液成了導(dǎo)電體，而不能形成火花放電；絕緣性能太高，則放電間隙小，排屑難，切割速度降低。加工前要根據(jù)不同的工藝條件選擇不同型號的乳化液。再者必須檢查與冷卻液有關(guān)的條件，檢查加工液的液量及贓污程度，保證加工液的絕緣性能、洗滌性能、冷卻性能達到要求。
(3)必須檢查導(dǎo)電塊的磨損情況。高速走絲線切割機一般在加工了50～80小時后就須考慮改變導(dǎo)電塊的切割位置或者更換導(dǎo)電塊，有臟污時需用洗滌液清洗。必須注意的是：當變更導(dǎo)電塊的位置或者更換導(dǎo)電塊時，必須重新校正電極絲的垂直度，以保證加工工件的精度和表面質(zhì)量。
(4)檢查導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)動情況，若轉(zhuǎn)動不好則應(yīng)更換，還必須仔細檢查上、下噴嘴的損傷和臟污程度，用清洗液清除臟物，有損傷時需及時更換。還應(yīng)經(jīng)常檢查貯絲筒內(nèi)絲的情況，絲損耗過大就會影響加工精度及表面質(zhì)量，需及時更換。此外，導(dǎo)電塊、導(dǎo)輪和上、下噴嘴的不良狀況也會引起線電極的振動，這時即使加工表面能進行良好的放電，但因線電極振動，加工表面也很容易產(chǎn)生波峰或條紋，最終引起工件表面粗糙度變差。
(5)保持穩(wěn)定的電源電壓。電源電壓不穩(wěn)定會造成電極與工件兩端不穩(wěn)定，從而引起擊穿放電過程不穩(wěn)定而影響工件的表面質(zhì)量。
三 影響線切割加工工件表面質(zhì)量的材料因素的控制與改善
為了加工出尺寸精度高、表面質(zhì)量好的線切割產(chǎn)品，必須對所用工件材料進行細致考慮：
(1)由于工件材料不同，熔點、氣化點、導(dǎo)熱系數(shù)等都不一樣，因而即使按同樣方式加工，所獲得的工件表面質(zhì)量也不相同，因此必須根據(jù)實際需要的表面質(zhì)量對工件材料作相應(yīng)的選擇。例如要達到高精度，就必須選擇硬質(zhì)合金類材料，而不應(yīng)該選不銹鋼或未淬火的高碳鋼等，否則很難達到所需要求。
(2)由于工件材料內(nèi)部殘余應(yīng)力對加工的影響較大，在對熱處理后的材料進行加工時，由于大面積去除金屬和切斷加工會使材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對平衡受到破壞，從而可能影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。為了避免這些情況，應(yīng)選擇鍛造性好、淬透性好、熱處理變形小的材料。
(3)加工過程中應(yīng)將各項參數(shù)調(diào)到最佳狀態(tài)，以減少斷絲現(xiàn)象。如果發(fā)生斷絲勢必會回到起始點，重新上絲再次進行加工，使加工工件表面質(zhì)量和加工精度下降。在加工過程中還應(yīng)注意傾聽機床發(fā)出的聲音，正常加工的聲音應(yīng)為很光滑的“哧-哧”聲。同時，正常加工時，機床的電流表、電壓表的指針應(yīng)是振幅很小，處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時進給速度均勻而且平穩(wěn)。
影響電火花線切割加工工件表面質(zhì)量的因素很多，但只要對其進行系統(tǒng)的分析和科學(xué)的分類，就可以對這類復(fù)雜而且零亂的因素進行控制與調(diào)配，從而改善和提高工件表面質(zhì)量。