电火花线切割机如何保证质量-不变


Time:2023-12-05 20:02:12

关于电火花线切割机如何保证质量的问题,我们总结了以下几点,给你解答:

电火花线切割机如何保证质量


电火花线切割机如何保证质量

Sg电火花线切割的加工质量主要表现在 3个方面 :表面粗糙度、加工精度和工件的变形程度。而影响线切割加工质量的因素较多 ,如机床性能、加工材料性能、工艺参数、工艺路线、装夹方法、操作人员素质等 ,且各种因素相互影响 ,若各方面因素都能控制在较佳状态 ,那么加工的工件质量就会较好。2 表面粗糙度电火花线切割加工的表面粗糙度主要取决于切割速度、脉冲电源参数及加工工作液性能等。切割速度越快 ,切割表面越粗糙。因为切割加工面是重复放电形成的凹坑重叠而成的 ,而表面粗糙度决定于单个脉冲能量和放电分散程度。单个脉冲能量越大 ,放电凹坑就越大 ,表面也就越粗糙。进给速度对切割速度和表面粗糙度的影响较大。进给速度过快 ,超过工件的蚀除速度 ,会频繁地出现偏短路 ,即过进给 ,造成加工不稳定 ,使实际切割速度反而降低 ,加工表面发焦呈褐色 ,工件上下端面处有过烧现象。进给速度太慢 ,大大落后于工件可能的蚀除速度 ,极间偏开路 ,即欠进给 ,使脉冲利用率过低 ,切割速度大大降低 ,加工表面发焦呈淡褐色 ,工件上下端面处有过烧现象。无论是过进给还是欠进给 ,都可能引起进给速度忽快忽慢加工不稳定 ,且易断丝 ,加工表面出现不稳定条纹 ,或出现烧蚀现象 ,其切割表面粗糙度较差。当进给速度调得适宜时 ,加工稳定 ,切割速度高 ,加工表面细而亮 ,丝纹均匀 ,可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。实践证明 ,用矩形波脉冲电源进行线切割加工时 ,不管工件材料、厚度、大小 ,只要调节变频进给旋钮把加工电流 (即电流表上指示出的平均电流 )调节到大约等于短路电流 (即脉冲电源短路时表上指示的电流 )的 70 %~ 80 % ,基本上即为最佳工作状态 ,此时变频进给速度最合理。脉冲宽度和短路峰值电流过大 ,单个脉冲能量大 ,放电痕大 ,切割速度高 ,但电极丝损耗变大 ,表面粗糙度差。当短路峰值电流选定后 ,脉冲宽度要根据具体的加工要求来选定 ,精加工时 ,脉冲宽度可在2 0 μs内选择 ,粗加工和半精加工时 ,可在 2 0~ 60 μs内选择。脉冲间隔对表面粗糙度有明显的影响 ,即在其余脉冲参数不变的情况下 ,脉冲间隔越小 ,切割表面粗糙度值越小。因为电极丝很小 ,放电在很窄的切缝进行 ,脉冲间隔的减小使切割电流和平均电流密度增大 ,导致表面变粗。但脉冲间隔不能太小 ,放电产物来不及排除 ,放电间隙来不及充分消电离 ,使加工不稳定 ,易造成烧伤工件 ,影响表面粗糙度和精度。 一般脉冲间隔在 10~ 2 5 0 μs范围内基本能适应各种加工条件。开路电压峰值过高 ,使加工电流增大 ,加工间隙变大 ,影响表面粗糙度 ,一般开路电压峰值在 60~15 0V范围内 ,也有的用到 30 0V左右。工作液质量差。工作液的粘度、密度、导电性能、冷却性能和氧化稳定性能不合适 ,造成切割质量差。对于加工表面粗糙度和加工精度要求比较高的工件 ,工作液浓度可适当大些 ,一般在 10 %~ 2 0 % ,这可使加工表面洁白均匀 ;对于加工速度要求高或大厚度工件 ,浓度可适当小些 ( 5 %~ 8% ) ,这样加工比较稳定 ,且不易断丝 ;对材料为Cr12的工件 ,工作液要用蒸馏水配制 ,浓度稍小些 ,这样可减轻工件表面的黑白交叉条纹 ,提高加工表面质量。另外 ,切割加工时供液量一定要充足 ,尤其在加工厚件时 ,要使工作液包住电极丝 ,这样才能使工作液顺利进入加工区 ,以防断丝 ,达到稳定的加工效果。还有 ,导丝轮磨损、工件材质差也会影响切割表面粗糙度。目前提高切割表面粗糙度的主要方法是采用多次切割法。特别是在切割凹模时 ,预先留出加工余量 ,以高速进行粗切割 ,然后把电源脉冲宽度减小 ,进行精切割。多次切割法与只靠一次切割比较 ,在得到相同的表面粗糙度的情况下 ,不仅平均切割速度快 ,且由于逐步释放工件内部的残余应力 ,因而工件变形小 ,尺寸精度明显提高。3 加工精度电火花线切割的加工精度主要包括工件加工尺寸精度 ,工件定位尺寸精度和尖角、窄缝、拐角形状精度等。( 1 )加工尺寸精度加工尺寸精度主要分为形状精度和切缝精度。形状精度主要取决于机床精度和偏置量 (即电极丝半径与放电间隙之和 ) ,高速电火花线切割机床进给精度可达 0 .0 0 2mm ,加工精度可达± 5 μm。切缝精度由切缝误差的大小决定。开路电压和脉冲峰值电流越高 ,脉冲宽度越宽 ,放电间隙就越大 ,切缝误差就越大。提高进给速度 ,降低切割电压可使切缝变窄 ,有利于提高形状精度。另外 ,如果导丝轮出现径向跳动和轴向窜动 ,电极丝在运动中产生振动 ,就会影响切缝精度 ;若导丝轮V形槽的圆角半径大于电极丝半径 ,就不能保持电极丝运动的精确位置 ,会影响切缝精度。切缝垂直精度与电极丝的振动、工作液电阻率、进给速度和开路电压等有关。电极丝张力越大 ,放电引起的电极丝振动越小 ,切缝垂直精度越高。但电极丝张力不能过大 ,否则容易断丝。电极丝必须垂直于工件的装夹基面或工作台定位面 ,否则就不能准确地切割出符合精度要求的工件。降低工作液电阻率和控制脉冲电源电压使切缝宽度控制在一定范围内都可以提高切缝的垂直精度。( 2 )定位精度定位方法有以孔为基准和以工件的端面为基准2种方法。以孔为基准时 ,如果所加工的工艺孔 (即穿丝孔 )的精度差 ,那么工件在加工前的定位已不准 ,被加工部分的位置精度自然也就不符合精度要求 ,所以加工工艺孔时必须确保其位置精度和尺寸精度。这就要求工艺孔在具有较精密坐标工作台的机床上进行加工。为了保证孔径尺寸精度 ,工艺孔可采用钻铰、钻镗或钻车等较精密的机械加工方法。工艺孔的位置精度和尺寸精度 ,一般要等于或高于工件要求的精度。( 3)尖角、拐角、窄缝形状精度因为电极丝是个柔性体 ,加工时受放电压力、工作液压力等的作用 ,使加工区间的电极滞后于上下支点一小段距离 ,即电极丝工作段会发生挠曲 (见图1 (a) ) ;拐弯时就会抹去工件轮廓的清角 ,影响加工精度 (见图 1 (b) )。为了避免抹去清角 ,可增加一段超切程序 ,如图 1 (b)A -A′段。电极丝切割的最大滞后点到达程序节点A ,然后再附加A′点返回A点的返回程序A′ -A ,接着再执行原程序 ,这样便可减小拐角误差。图 1 加工时电极丝挠曲及其影响Fig 1 Electricpolewiredeflectionanditseffect为了避免尖角倒圆现象 ,可根据图 2进行尖角加工。L1 和L2 2条直线 (图中实线 )所夹α角为实际所需要尖角 ,切割时增加A、B、C3条加工路线(图中虚线 )。图 2 尖角加工Fig 2 Makingsharpangle为了减小窄缝误差 ,可采用抗拉强度好的合金丝 ,适当降低电极丝进给速度 ,采用较小的脉冲宽度 ,减小峰值电流。切割工件较薄时 ,可以将多片进行叠加或上下垫金属板把工件夹在中间 ,然后再进行切割。4 工件的变形程度对工件进行切割时 ,因材料应力不平衡产生变形 ,如张口或闭口变形 ,以致影响工件加工质量。切割后工件残余变形的大小决定于工件的刚度 ,尤其是切割细长工件时 ,残余变形就更明显。为了减小工件的残余变形 ,必须减小工件的残余应力。其方法主要有 :( 1 )合理选择工件材料。应选用淬透性好、热处理变形小的工件材料 ,如Cr1 2、CrWMn、CrMoV等合金材料 ,应避免使用高碳钢。( 2 )合理的热处理。淬火时在确保硬度的前提下 ,应尽可能使用较低的淬火温度和较缓慢的加热和冷却速度 ,以减小应力。对易变形、开裂的工件 ,有时切割后再进行 1 80~ 2 0 0℃ 4h的回火 ,以减小应力(3)减小切割体积。淬火前 ,对于面积较大的凹模应将中部镂空 ,给线切割留 2~ 3mm的余量 ,以减小应力。切割凸模时 ,应钻出凸模外形起点的穿丝孔。( 4)合理选择切割路线。切割进入点的选择要尽量避免留下接刀痕 ,当接刀痕不可避免时 ,应尽量把进刀点放在尺寸精度要求不同或容易钳修的位置。( 5 )缓和凹模尖角的应力集中。大框形凹模的尖角处易产生应力集中 ,因此应在尖角处增设大小适当的工艺圆角。( 6)采用二次切割法。粗切后留下单边余量0 1~ 0 .5mm ,第 2次精切时 ,将粗切的加工变形切除。( 7)人工失效处理。有时采用高温失效、冰冷处理、低温失效、热冲击失效、振动失效和静压失效等 人工失效的方法也可使变形减小。 5 结语通过对影响电火花线切割加工质量的各种因素的综合分析,提出了相应的提高加工质量的可行方法 ,对进一步提高线切割的加工质量和加工效率有较大的意义电火花线切割加工质量分析及提高加工质 量的方法@施维$广东茂名学院机电工程学院!广东茂名525000加工质量;;表面粗糙度; ;加工精度;;变形程度;;方法详细分析电火花线切割在表面粗糙度、加工精度和工件的变形程 度3个方面的加工质量及其影响因素,并针对这些因素分别提出了提高电火花线切割加工质量的有 效方法,对提高电火花线切割的加工质量及加工效率有参考价值。

电火花线切割机如何保证质量不变


电火花线切割机如何保证质量不变

在模具加工中,电火花线切割加工技术得到了广泛的应用,但在线切割加工过程中,模具易产生变形和产生裂纹,造成零件的报废,使得成本增加等问题屡屡发生。所以,线切割加工中模具的变形和开裂问题,也越来越引起人们的关注,多年来,人们对线切割加工的变形和开裂熟悉不够,往往造成线切割加工部门与来料加工者之间相互推脱责任,产生矛盾。 其实,变形和开裂的原因是多方面的,如材料问题、热处理问题、结构设计问题、工艺安排问题及线切割时工件的装夹和切割线路选择的问题等等。在这诸多因素中,能否找到线切割加工变形和开裂规律呢?笔者通过多年的深入研究,提出了以下防止变形和开裂的措施。 1、产生变形及裂纹的主要因素 在生产实践中,作者经过大量的实例分析,发现线切割加工产生变形和裂纹与下列因素有关。 1.1与零件的结构有关 1)凡窄长外形的凹模、凸模易产生变形,其变形量的大小与外形复杂程度、长宽比、型腔与边框的宽度比有关。外形越复杂,长宽比及型腔与边框宽度比越大,其模具变形量越大。变形的规律是型腔中部瘪入,凸模通常是翘曲; 2)凡是外形复杂清角的淬火型腔,在尖角处极易产生裂纹,甚至易出现炸裂现象。其出现的频率与材料的成分、热处理工艺等有关; 3)圆筒形壁厚较簿零件,若在内壁进行切割,易产生变形,一般由圆形变为椭圆形。若将其切割缺口,在即将切透时易产生炸裂现象; 4)由零件外部切入的较深槽口,易产生变形,变形的规律为口部内收,变形量的大小与槽口的深度及材料性质有关。 1.2与热加工工艺有关 1)模具毛坯在锻造时始锻温度过高或过低,终锻温度偏低的零件; 2)终锻温度过高,晶粒长大,终锻后冷却速度过慢,有网状碳化物析出的模坯; 3)锻坯退火没有按照球化退火工艺进行,球化珠光体超过5级的零件; 4)淬火加热温度过高,奥氏体晶粒粗大,降低材料强韧性,增加脆性; 5)淬火工件未及时回火和回火不充分的零件。 1.3与机械加工工艺有关 1)面积较大的凹模,中间大面积切除而又事先未挖空,因切去框内较大的体积,框形尺寸将产生一定的变形; 2)凡坯料中无外形起点穿丝孔,不得不从坯料外切入的,不论其凸模回火和外形如何,一般轻易产生变形,尤其是淬火件变形严重,甚至在切割中产生裂纹; 3)对热处理后的磨削零件,无砂轮粒度、进刀量、冷却方式等工艺要求,磨削后表面有烧伤及微裂纹等疵病的零件。 1.4与材料有关 1)原材料存在严重的碳化物偏析; 2)淬透性差、易变形的材料,如T10A、T8A等。 1.5与线切割工艺有关 1)线切割路径选择不当,易产生变形; 2)工件的夹压方式不可靠、夹压点的选择不当,均易产生变形; 3)电规准选择不当,易产生裂纹。 2防止变形和开裂的措施 找到了变形和开裂的原因,即可对症下药采取相应的措施予以避免,防止变形、开裂。具体的措施可以从以下几个方面入手: 2.1选择变形量较小的材料,采用正确的热处理工艺 为了防止和减少变形、开裂,对需要线切割加工的模具,应对材料的选择、热加工、热处理直到制成成品的各个环节都要充分关注和重视; 1)严格检查原材料化学成分、金相组织和探伤,对于不合格原材料和粗晶粒钢材及有害杂质含量超标钢材不宜选用; 2)尽量选用真空冶炼、炉外精炼或电渣重熔钢材; 3)避免选用淬透性差、易变形材料; 4)坯料应合理锻造,遵守镦粗、拔长、锻压比等锻造守则,原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2-3之间; 5)改进热处理工艺,采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火; 6)选择理想的冷却速度和冷却介质; 7)淬火钢应及时回火,尽量消除淬火内应力,降低脆性; 8)用较长时间回火,提高模具抗断裂韧性值; 9)充分回火,得到稳定组织性能; 10)多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力; 11)对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷),可消除二类回火脆性; 12)模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理,充分细化原始组织。 2.2合理安排机械加工工艺 1)线切割工件坯料的大小,要根据零件的大小确定,不宜太小。一般情况下,图形应位于坯料中部或离毛坯边缘较远而不易产生变形的位置上,通常应取图形到坯料边距大于10mm; 2)凡较大的型腔或窄长而复杂的凸模,配制坯料时要改变传统的实心板料习惯。大框型腔、窄长型腔等易变形零件,其中间部位应镂空。这样淬火时表里状况得以改善,温差小,产生的应力小,同时切割时切除的体积也就小,应力达到平衡也就不至受破坏; 3)在模具使用答应的情况下,大框形型腔零件的清角处,应适当增加工艺圆角R,或在线切割之前将清角处钻空,以缓解应力集中的现象; 4)对凸模零件,在淬火之前应在凸块坯料中钻外形起点的穿丝孔,使工件在切割时保持内应力平衡且不被破坏,以免从材料外切入引起开裂变形。 2.3优化线切割加工的工艺方案,选择合理的工艺参数 2.3.1该进切割方法 1)改变一次切割到位的传统习惯为粗、精二次切割,以便第一次粗切割后的变形量在精切割时及时地被修正。一般精切割时的切割量应根据第一次切割后的变形量大小而定,一般取0.5mm左右即可。这种办法常应用于外形复杂而势必产生变形的零件或要求精度较高、配合间隙较小的模具; 2)改变两点夹压的习惯为单点夹压,以便切割过程中的变形能自由伸张,防止两点夹压对变形的干涉,但要注重,单点夹压的合理部位通常在末尾程序处。这样所产生的变形只影响废料部分,避免了对成型部分的影响; 3)对易变形的切割零件,要根据零件外形特征统筹安排切割的起始点、程序走向及夹压位置,以减少变形量。一般应选择较平坦、已精加工或对工件性能影响不大的部位设置线切割的起始点。 2.3.2选择合理的工艺参数 1)采用高峰值窄脉冲电参数,使工件材料以气相抛出,气化温度大大高于融化温度,以带走大部分热量,避免工件表面过热而产生变形; 2)有效地进行逐个脉冲检测,控制好集中放电脉冲串的长度,也可解决局部过热问题,消除裂纹的产生; 3)脉冲能量对裂纹的影响极其明显,能量越大,裂纹则越宽越深;脉冲能量很小时,例如采用精加工电规准,表面粗糙度值。

电火花线切割机如何保证质量安全


电火花线切割机如何保证质量安全

2004年在中国大陆生产销售的低速走丝电火花线切甚热否割机约1 000台,总计约6亿元。其中苏州三光科技公司销售了350台左右,其余600多台为日本、瑞士公司在中国大陆的制造厂生产并 销售的。
据初步统计,2004年我国进口低速走丝电火花线切割机约824台,主要为日本沙迪克公司、 三菱公司、牧野公司、瑞士阿奇夏米尔公司以及台湾企业制造的产品。
台湾2003年约生产60管提扬族0台低速走丝电火花线切割机,2004年估计在800台左右。据业内人士分析,约有40%在中国大突受皮验志副病陆销售,2004年预计为源兄猜300余台。
估计今年中国大陆的低速走丝电火花线切割机的总销售量在1 800台左右,销售额在15亿元 左右。 苏州若三光科技公司的低速走丝电火花线切割机尘绝高速发展,每年都以大于30%的幅度增长,占有国内低速走丝电火某探住花线切割机市场的相当份额。
台湾低速走丝电火花线切割机近3年每年达到20%~30%的增长率,业内人士认为是近10年来台湾机械制造业的最大奇迹。
低速走丝电火花线切割机的增长速度相当快,如果依此种势头发展,估计未来5年中国大陆的低速走丝电火花线切略煤林识通三割机市场可达3 000~4 500台/年,相当于高速走丝电火花线切割机总量的10%,但二者的销售额却可以相当,甚至低速走丝机的销售额会超过高速走丝机。
低速走丝电火花线切割机的高速发展,除了与中国经济的快速增长密不可分之外,还有其特定的因素:
(1)低速走丝电火花线切割机优异的加工性能具有不可替代性,目前找不到别的加工技术可以与之竞争。
(2)低速走丝电火花线切割机主要应用领域是模具和航天航空制造业。我国目前模具制造企业有2万余家,近年来模具制造业的年增长率都在京20%左右,是我国GDP增长率的3倍。我国的航天航空制造业的高速发展也是有目共睹,国家的投资力度很大。
(3)在过去相当长的一段时间里,许多企业不把低速走丝电火花线切割加工作为精密模具的最终杆强加工手段,往往在模具型腔用低速走丝切割后,再用各种磨映肉化星阶铁河削的手段进行最终加工,这主要是由于当时低速走丝电火花线切割技术在加工表面质量、加工精度等方面还不能满足精密、长寿命模具的制造要求。但近年来,低速走丝电火花线切割加工技术发展迅速,各方面的加工性能指标都得到了米伯东气儿续块空房读明显的改善和提高院穿许分杀格困调坚,已被越来越广泛地作为最终加工手段,“以割代磨”周州饭轮空的趋势越来越明显。
(4)我国的高速走丝电火花线切割机据估计年产量已超过4万台,但由属良都含图科再点于模具制造精度及表面质量要求的不断提高,高速走丝线切割机已不能适应精密模具的制造要求,其市场必定雹型会让出一块给低速走丝电火花线切割机。 瑞士、日本的电加工设备制造企业对中国大陆的低速走丝电火花线切割机市场是志在必得,大多已在中国完成了制造、营销甚至包括研发方面的本土化,他们还有明显的技术及资金优势。利收机用他们的品牌,同档产品销售价高于国产机及台龙最讨诉轴克厚良洲先湾机20%~30%,用户也是可以接受的。
台湾低速走丝电火花线切割机是强有力的竞争对手,他们已在各方面做好了准备,极有可能会再上演一幕与电火花成形机类似的大举进军大陆市场的话剧。目前已有庆鸿、星宪响假皇春空破决精露亚特、徕通、健升、乔懋、美溪迅科陈械去那过、秀丰、健晟等厂商能投入批容命介坏独须衣分究系最量生产,估计未来5年,台湾低速走丝电火花线切割机的年产量能达2000台,可占世界市场的25%以上。
在台湾低速走丝电火花线切割机的强力挤压下,估计中档机的价格在未来2~3年内可能下降20%~30%,即每台销售价在30~40万元是完全可能的。 低速走丝电火花线切割机的技术含量高、市场前景好,可以获得较高的回报,是电加工行业各个厂家的“必争之地”、“战略高地”。也可以说,谁掌握了低速走丝电火花线切割机的技术,谁就获得了下一步企业发展壮大的机遇。
低速走丝电火花线切割机也很有可能是电加工行业最后一块也是最大的一块蛋糕。面对瑞士、日本、台湾品牌的强力竞争,国产低速走丝电火花线切割机的前景的确是危机重重。
好在中档机方面,我们还有苏州三光科技这么一个“王牌”,但是三光低速走丝线切割机如何在技术上得以进一步提升,如何进一步控制成本,如何进一步做好用户的服务,这也可能是三光人面临的一个关口。
低速走丝线切割机电极丝以铜线作为工具电极,一般以低于0.2m/s的速度作单向运动,在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60到300V的脉冲电压,并保持5到50μm间隙,间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)等绝缘介质,使电极与被加工物之间发生火花放电,并彼此被消耗、腐蚀,在工件表面上电蚀出无数的小坑,通过NC控制的监测和管控,伺服机构执行,使这种放电现象均匀一致,从而达到加工物被加工,使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。
低速走丝线切割机目前精度可达0.001mm级,表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用,而且采用无电阻防电解电源,低速走丝线切割机一般均带有自动穿丝和恒张力装置。
低速走丝线切割机工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好,但不宜加工大厚度工件。由于机床结构精密,技术含量高,机床价格高,因此低速走丝线切割机使用成本也高。


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