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I论文摘要近年来，随着在我国国民经济的飞速发展，特别是工业技术飞速发展的新形势下，急需大力发模具加工技术，而数控电火花切割技术正是模具加工工艺领域中的一种关健技术。目前在电机、仪表等行业新产品的研制开发过程中，常采用数控电火花线切割方法直接切割出零件，大大缩短了研制周期，并降低了成本。在重多工业产品的生产过程中，都用到了数控电火花线切割机床，如飞机制造、汽车模具制造、航空航天、轻工等行业，用来加工难加工的材料及复杂形状的零件。而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。本文从实际生产的角度出发，就高速走丝电火花线切割机床断丝的问题进行分析，并提供解决办法。关键字：电火花线切割高速走丝断丝脉冲电源伺服系统II目录第一章电火花线切割简介……………………………………………………11.1电火花线切割的发展……………………………………………11.2线切割的加工原理………………………………………………11.3线切割机床的组成…………………………………………2第二章高速走丝线切割断丝原因及解决方案………………………………42.1非正常使用下的断丝…………………………………………………42.2与电极丝相关的断丝…………………………………………………52.3与工件相关的断丝……………………………………………………62.4与脉冲电源相关的断丝………………………………………………72.5与走丝装置与工作液相关的断丝…………………………82.6与伺服系统相关的断丝……………………………………92.7与操作相关的断丝………………………………………92.8造成断丝的其他原因………………………………………11第三章高速走丝线切割的发展前景…………………………………………13第四章对线切割加工的认识……………………………………………………14致谢………………………………………………………………………………………15参考文献………………………………………………………………………………16天津轻工职业技术学院毕业设计1第一章电火花线切割简介电火花线切割简称线切割。它是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的。它不仅使电火花加工的应用得到了发展，而且某些方面已取代了电火花穿孔、成形加工。如今，线切割机床已占电火花机床的大半。1.1电火花线切割的发展电火花加工机床从20世纪40年代开始得到研究并逐步应用于生产以来，在世界各工业发达国家相继得到发展并完善。1960年，苏联首先研制出靠模线切割机床。中国于1961年也研制出类似的机床。早期的线切割机床采用电气靠模控制切割轨迹。当时由于切割速度低，制造靠模比较困难，仅用于在电子工业中加工其他加工方法难以解决的窄缝等等。1966年，中国研制成功采用乳化液和快速走丝机构的高速走丝线切割机床，并相继采用了数字控制和光电跟踪控制技术。时至今日已成为我国数控机床中产量大、应用广的机种之一。目前，高速走丝线切割机的切割速度已由过去的20~40mm2/min普遍提高到100mm2/min以上，有的可达到260mm2/min，机床的加工精度为±0.01mm，工件的表面粗糙度为R1.25~2.5μm，因而可满足一般模具加工和其他复杂零件制造的要求。1.2线切割的加工原理电火花线切割加工（WirecutElectricalDischargeMachining，简称WEDM）是线电极电火花加工的简称，是电火花加工的一种，有时又称线切割。被切割的工件作为工件电极，钼丝作为工具电极，脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上。钼丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液.当钼丝与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。由于贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动，所以钼丝基本上不被蚀除，可使用较长的时间。它主要用于加工各种天津轻工职业技术学院毕业设计2形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上。1.3线切割机床的组成1-1电火花线切割机床结构数控线切割机床的组成包括机床主机、脉冲电源和数控装置三大部分。1、机床主机部分机床主机部分由运丝机构、工作台、床身、工作液系统等组成，如图1-1所示。运丝机构:电动机通过联轴节带动贮丝筒交替作正、反向转动，钼丝整齐地排列在贮丝筒上，并经过丝架作往复高速移动（线速度为9m/s左右）。工作台:用于安装并带动工件在工作台平面内作X、Y两个方向的移动。工作台分上下两层，分别与X、Y向丝杠相连，由两个步进电机分别驱动。步进电机每接收到计算机发出的一个脉冲信号，其输出轴就旋转一个步距角，通过一对齿轮变速带动丝杠转动，从而使工作台在相应的方向上移动0.01mm。工作台的有效行程为250×320mm。床身：用于支承和连接工作台、运丝机构、机床电器、及存放工作液系统。工作液系统：由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。每次脉冲放电后，工件与钼丝之间必须迅速恢复绝缘状态，否则天津轻工职业技术学院毕业设计3脉冲放电就会转变为稳定持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。2、脉冲电源脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50Hz交流电转换成高频率的单向脉冲电压。加工时，钼丝接脉冲电源负极，工件接正极。3、数控装置数控装置以PC机为核心，配备有其他一些硬件及控制软件。加工程序可用键盘输入或磁盘输入。通过它可实现放大、缩小等多种功能的加工，其控制精度为±0.001mm，加工精度为±0.001mm。天津轻工职业技术学院毕业设计4第二章高速走丝线切割断丝原因及解决方案2.1.非正常使用下的断丝表2-1图2-1快走丝线切割机床送丝运动简图图2-1为快走丝线切割机床送丝简图。在很多情况下，丝在非正常使用下的断丝，它直接影响加工过程的顺利进行。（1）配重块与丝径不匹配引起的断丝丝径与配重块对应关系如表2-1（2）配重块在V形导轨上运动受阻。天津轻工职业技术学院毕业设计5导轨与支架是螺钉连接，螺钉松动，滑块在V形槽中晃动，V形槽长期磨损形成小台阶或沟槽。将导轨与支架螺钉拧紧，重配销子孔，导轨与支架要紧密连接，V形槽重新磨光，使紧丝重锤在V形导轮上运动2.2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，否则电极丝内天津轻工职业技术学院毕业设计6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。3.导电块导电块多用银钨合金做成，导电性好且耐磨。在加工过程中，导电块和移动着的电极丝一直保持接触，从而导致导电块磨损（如图2-2）。一般高速走丝电火花切割机中用的导电块应及时检查，将其卸下，用清洗液清洗掉上面粘着的脏物，若磨损严重可换个位置或更新导电块。4.废丝处理高速走丝电火花线切割加工中会产生大量废丝。废丝如不及时取出，易在极间产生附加电容，并且有可能与加工区域的电极丝直接导通，从而产生能量集中释放，引起断丝甚至短路，以至无法正常加工，因此废丝落下时要及时取出。目前高档机床都有废丝自动处理装置。处理方式有两种：一是把切丝装置放在废丝排除口；二是把断丝装置安装在加工头，切断的废丝用冲出管道排除。图2-2导电块(长期使用中将会磨损)天津轻工职业技术学院毕业设计72.3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。3.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。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。天津轻工职业技术学院毕业设计82.4与脉冲电源相关的断丝（1）加工电流很大，火花放电异常，导致断丝。种故障多数脉冲电源的输出已变为直流输出所致。从脉冲电源的输出级向多谐振荡器逐级检查波形，更换损坏的元件，使输出为合乎要求的脉冲波形时