模具工業２００７年第３３卷第１２期
快走絲數控線切割加工中的
斷絲分析與預防措施
王冬生，李哲，胡桂珍
（山東威海哈工大（威海）汽車工程學院，山東威海２㈣）
摘要：結合數控線切割加工的實際過程，根據電極絲斷裂發生的時間順序從４個方面分析了電極絲斷
裂的幾種可能性及原因。並提出了相應的解決措施。所得結論對於指導實際的加工過程具有良好的應
用價值。通過例項，提出了集中落料工藝措施，對於避免斷絲、降低勞動強度、提高生產率具有切實的推
廣價值。
關鍵詞：數控線切割工藝；斷絲故障；處理措施
中圖分類號：１ｇ４８文獻標識碼：ｂ文章編號一０４鉗明
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１引言數控線切割過程中的電極絲斷裂問題是數控線切割過程中的常見故障。其直接影響數控線切割加工的繼續進行，是數控線切割加工過程中必須解決的問題。經常性的斷絲，不僅增加重新繞絲的麻煩，影響加工效率，而且會增加電極絲的損耗和加工成本。
多次繞絲，甚至會造成工件的報廢。現就快走絲數控線切割工具機的斷絲原因及相應的處理措施，結合實際加工體會總結如下：根據數控線切割
收稿日期：２００ｆ７一０７一１６。
作者簡介：王冬生（１９６９一），男，山東威海人，博士生，主要研究方向：模具數控加工技術。
位址：山東威海哈工大（威海）汽車學院。（**）０６３１—５６：
譬勉６．（電子信箱ｈ峨豳ｉ伽ｑ５＠１２６．嘲ｂ的電極絲發生斷絲的時間順序，主要可以分為４種情況：①開啟儲絲筒時發生斷絲；②加工剛開始時發生斷絲；③加工過程中發生斷絲；④加工結束時發生斷絲。下面就按４種情況展開討論。
２開啟儲絲筒空執行時發生斷絲
加工尚未開始，開啟儲絲筒進行空轉執行時即發生斷絲現象，一般有以下幾方面的原因：①貯絲筒存在較大的軸向竄動現象，造成儲絲筒繞絲不均；解決方法是檢修軸承端蓋，消除儲絲筒軸向的竄動間隙。②儲絲筒上電極絲存在疊繞現象，解決的方法是調整上下排絲輪（導輪系統中的後面２個導輪起排絲作用，故可稱為排絲輪）的相對位置或調整儲絲
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筒與排絲輪的位置關係，保證排絲間距均勻，消除電極絲疊繞現象。③儲絲筒上絲操作或穿絲操作時，電極絲區域性打死折，導致在打折處的電極絲機械強度超過其抗拉／抗彎強度極限，從而容易引起斷絲；解決方法是重新上絲和穿絲，消除打結現象。
３加工剛開始時發生斷絲
加工剛開始時即發生斷絲的現象，主要原因是工件端麵切割條件惡劣，電極絲尚未進入工作區，阻力小且放電點分散，造成電極絲嚴重抖動，引起短路、開路交替發生，產生電弧放電而不是火花放電，進而燒斷電極絲。解決方法是加工剛開始時選用小能量電引數，進入工作區後再恢復正常電引數。
電引數與加工工件技術工藝指標的關係是：脈衝寬度增加、脈衝間隔減小、脈衝電壓幅值增大（電源電壓公升高）、峰值電流增大（功放管增多）都會使切割速度提高，但加工表面粗糙度和精度則會下降。反之則可改善表面粗糙度和加工精度。
隨著峰值電流的增大，脈衝間隔減小、頻率提高、脈衝寬度增大、電極絲損耗增大，脈衝波形前沿變陡，電極絲損耗也增大。脈衝頻率為脈衝週期的倒數，而脈衝週期又為脈衝寬度與脈衝間隔之和。因此，在放電頻率一定的情況下，增大脈衝寬度，就相當於減少脈衝間隔。
脈間與電極絲損耗關係很大，在脈衝寬度不變時，隨著脈衝間隔增加，電極損耗增大。隨著脈衝間隔的減少。電極絲的損耗也隨之減少，但減少到一定值後，放電間隙將來不及消電離而造成拉弧燒傷。
反而影響正常加工的進行。一般情況下，取脈衝間隔為１０～２５０弘ｓ（在切割大厚度工件時，應取較大值，以保持加工過程的穩定性）。一般來說，電極絲較細應選用較小能量的電源引數。
反之則選用較大能量的電引數。脈衝寬度與脈衝間隔比不能太小，一般選１：３至ｌ：
５，因脈衝間隔小時，工作液來不及恢復絕緣強度，會產生電弧斷絲，故應根據加工工藝適當選用電引數。
根據上述基本原理，具體分析如下：
（１）初次切入進給不穩定，進給速度過陝或電流過大，電極絲會燒斷，其解決的途徑是剛開始切入時，速度應稍慢，要根據工件材料厚薄，逐漸調整進給速度至合適的位置。
（２）切割時。工作液沒有正常噴出時，導致電極絲進行幹切割而燒斷，應排除切削液系統不能正常噴液的原因。檢測液壓幫浦及管路是否堵塞等。
（３）鉬絲在儲絲筒上盤繞鬆緊不一致，造成電極絲區域性抖絲劇烈時或因導輪與軸承已磨損而造成導輪軸向及徑向跳動，從而造成鉬絲劇烈抖動時，應盡量繃緊鉬絲。消除抖動現象，必要時調整導輪位置，使鉬絲纏入導輪槽內；若在繃緊鉬絲過程中，通過調整導輪位置而效果不明顯時，則應及時更換導輪及軸承元件；在上電極絲時，最好使電極絲繞得緊一些，但必須在拉力以內，這樣可使電極絲的固有震動頻率較高，振幅較小。若電極絲有松有緊，其固有頻率從低到高都有，很容易與工具機的干擾（運絲電機的振動）產生共振，使電極絲執行時在某一段內產生強烈振動，引起短路或加工不穩定，造成斷絲。
故應經常檢查電極絲的鬆緊程度，如存在鬆弛現象要及時拉緊。
當儲絲筒軸承傳動精度下降時，會引起儲絲筒徑向／軸向跳動等。儲絲筒的徑跳會使電極絲張力減小，造成絲松現象，嚴重的會使電極絲從導輪槽中脫出而拉斷，儲絲筒的軸向竄動會使排絲不勻，產生疊絲現象。所以應調整好儲絲筒後面的行程限位撥叉，避免儲絲筒衝出限位行程而斷絲，此類故障有時也會出現在行程開關失靈而造成超出限位行程而斷絲。
（４）工件表面有毛刺、氧化皮、焊接夾渣或銳邊時，應清除工件表面氧化皮和毛刺等。
（５）因電極絲表面的氧化皮未完全脫落或電極絲沒有完全預緊到位，造成劇烈抖絲時，應在新裝鉬絲空執行若干圈後，使其撓度與儲絲筒大體一致，再重新完成鉬絲的預緊操作，使新裝鉬絲鬆緊適中，一般高速走絲的線切割鉬絲張力應為５～ｌｏｎｏ
４加工過程中發生斷絲
（１）導電塊位置未調整好或長時間使用導致導電塊在加工中被電極絲拉出溝槽，切割過程中將電極絲拉斷。解決方法是鬆開導電塊上的螺釘，將導電塊旋轉９０。，重新擰緊螺釘；如果導電塊四面都已經磨損，應更換新的導電塊。
新的導電塊稜角應倒圓角，避免劃傷電極絲。在安裝導電塊時，應使導電塊壓緊電極絲，使電極絲與導電塊接觸良好。
（２）導輪槽磨損嚴重或導輪軸承磨損造成導輪徑向／軸向跳動，引起運絲不穩定，使鉬絲抖動劇烈而斷絲。解決方法：檢查導輪是否鬆動，擰緊導輪頂
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絲或更換新的導輪和軸承。
（３）工件材料內應力過大，造成切縫變窄，當切
縫小於電極絲直徑時就會卡斷電極絲。解決方法是
對工件毛坯進行冷、熱時效處理。消除工件殘留內
應力。同時，採取一些減少工件內應力的工藝措施，
如合理安排切割起點、切割路線或預先在工件毛坯
需要去除的材料部分打孔以減小工件內應力（如圖
１所示）。
嘞合理圖１減小工件內應力的示意圖在無用的部分上打多個小孔以減少內應力
（４）工件毛坯平磨後未消磁，增加了工件內應力的不均勻，同時造成排屑不暢，頻繁短路引起斷絲。解決方法是對工件毛坯進行去磁處理。
（５）電極絲使用時間過長也易引起斷絲，對於，１０．１８ｉｍ的鉬絲，若絲徑已磨損應及時更換新絲。
（６）加工引數選擇不合理。也會引起斷絲，應重新檢查和調整加工引數。
（７）儲絲筒換向時斷絲，一般是因為換向時沒有切斷高頻電源，致使鉬絲燒斷。其解決方法是檢測處理儲絲筒換向不切斷高頻電源的故障。
（８）工作液使用不當，濃度稀或髒以及工作液流量小或有堵塞，也可造成切割過程中的斷絲。因此應合理配製切削液，保持工作液的清潔並保證油路暢通；使用較長時間的切削液應及時更換，否則也會引起斷絲。
（９）鉬絲的質量不好或霉變而發脆，則應更換好的鉬絲，並且在切割較厚的工件時使用較粗的鉬絲加工。鉬絲的日常儲存應避免潮、折、曬。受潮會氧化，折而易斷，曬而變脆。
新購進的電極絲，應放在密封的器皿中妥善儲存。隨用隨取。若電極絲材質不佳，宜用短絲，因為在一段短絲內的可能性缺陷比長絲少，如果***，當然用長絲。
（１０）在上鉬絲的過程中應保證鉬絲在儲絲筒上的彎曲方向與原來在卷絲輪上的方向—致，防止二者的彎曲方向相反，使鉬絲折斷。
５加工結束時發生斷絲
加工結束時發生斷絲，往往是由於切割工件自重引起被切除材料部分下落或傾斜，造成電極處被夾斷。解決方法如下：
（１）對於小型工件，在切割進行到２／３後，用強磁鐵吸住即將下落的部分。
（２）大型工件切割開始前應在工件上加工２～３個起吊孔（在切除材料部分），切割進行到１／２～２／３後，利用該起吊孔將即將切下部分固定在壓板上。防止工件變形或下落。
（３）在切割中由於工作液的因素也會引起斷絲，這是因為加工後期由於洗滌能力減弱、膠體淤積在切縫內，對鉬絲的阻尼力增大，極易產生拉弧斷絲。
數控線切割加工過程中的幹切削狀態也是燒斷電極絲的主要原因，因此切割過程中所使用的工作液（主要是指高速線切割所使用的乳化液）的濃度和品質也是引起電極絲斷裂的乙個主要原因。乳化液使用時間過久，生成的雜質過多。導致絕緣性能下降，引起電極絲與工件之間短路，產生電弧放電而燒斷電極絲。
同時乳化液的濃度過低，其清洗作用減弱，導致生成的切屑滯留在切縫中也容易引起短路，同樣也容易燒斷電極絲。判斷乳化液濃度大小的乙個簡單而實用的方法是：—般來講。
濃度低的工作液。對生產率、光亮度、加工精度等工藝指標有較大幅度的提高。濃度高的工作液，加工結束時工件能借自重緩慢下降，工件表面貼上的氧化物炭黑色膠體稀少，易清洗、加工表面呈乳白色。
濃度低的工作液，加工結束後，工件不易取下，需用力頂出。金屬粉末和金屬氧化物炭黑色膠體，呈溼粉狀貼上於工件表面，用汽油清洗後，加工表面色澤暗淡，有較明顯的黑白交叉條紋。
（４）合理安排切割工藝過程，將工件的落料部分集中在—個固定的時間內，便於操作者進行監控。如圖２所示，上圖為某一鉤頭楔鍵的外形主檢視。實際的加工條件是給定厚度確定的矩形板材，實際加工過程中可首先按照圖２中箭頭所示的切割路線加工，然後再加工ａｂ和ｃｄ兩條平行的直線，就可將
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圖２落料過程的集中控制示意圖
鉤頭楔鍵依次從母體材料上割離，並且鉤頭楔鍵從
母體材料上割離過程是在加工他和ｃｄ兩條平行
的直線的過程中發生的，時間比較集中，便於操作者進行集中監控。加工實踐證明，如圖２所示，利用該方法同時加工出８個鉤頭楔鍵，大大地提高了生產效率。將落料過程進行集中控制，大大降低了操作者的勞動強度，且做到有的放矢，具有良好的實用經濟效益。
６結柬語
結合實際的數控線切割的工藝過程。分析了常見的斷絲故障發生的可能性原因。並給出了相應的排除措施，對指導實際的數控線切割加工具有一定的參考價值。參考文獻：
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