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數控線(xiàn)切割加工鋁件時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法，有用！

發(fā)布時(shí)間： 2020-12-26 14:03:11 被閱覽數： 3290 次來(lái)源：泰州市同方數控機床有限公司

數控線(xiàn)切割加工鋁件時(shí)經(jīng)常出現饋電塊磨損嚴重、短路、斷絲、加工軌跡畸變及工件變形等問(wèn)題，有的直接造成加工產(chǎn)品報廢。筆者根據多年加工積累的經(jīng)驗，對加工實(shí)踐中關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了歸納總結。

一、線(xiàn)切割鋁件易斷絲的問(wèn)題

1. 線(xiàn)切割鋁件易斷絲的原因

線(xiàn)切割鋁件時(shí)，由于材料比較軟，排屑困難，且鋁在高溫下極易形成硬質(zhì)氧化膜，加工產(chǎn)生大量氧化鋁或鋁屑易粘在鉬絲上，使鉬絲與饋電塊接觸部位很快就會(huì )磨出深溝。軟的鋁和硬的磨粒夾雜在一起，充塞在溝槽處，一旦被帶進(jìn)去，就會(huì )把溝槽擠死，絲也就被卡斷了。

2. 解決方法

針對鉬絲卡在饋電塊里夾斷鉬絲的問(wèn)題，調整一下上、下絲架饋電塊的位置，以防饋電塊磨損的溝槽引起夾絲斷絲造成效率低、加工表面多次切割引起的質(zhì)量下降和材料浪費。

加工材料的厚度超過(guò)40mm，一般加工3～4h后就把饋電塊稍微旋轉一個(gè)角度，如圖1b所示，先旋轉到圖1a所示方向，加工8h后再旋轉圖1b所示方向，這樣每加工8h后旋轉調整一次饋電塊的位置來(lái)減少斷絲的幾率。實(shí)際加工表明，通過(guò)這種方法大大降低了加工成本，提高了經(jīng)濟效益。注意饋電塊與電極絲過(guò)壓量一般在0.5～1mm。當一個(gè)面的三個(gè)點(diǎn)都有切割溝槽后，再旋轉饋電塊90°，依次類(lèi)推直到四個(gè)面都有切割溝槽。然后在靠近采樣線(xiàn)的一邊墊一個(gè)1～2mm的墊片，就可以向左調整饋電塊的位置，就相當于換了一個(gè)新的饋電塊，節約了生產(chǎn)成本。

圖1 導電塊安裝方位示意圖

例如：每塊鋁件的厚度為2mm，共8塊疊在一起同時(shí)加工，每隔大約8h調整一下饋電塊的接觸面，每天連續加工8h，到第6天出現斷絲。然后用千分尺測量鉬絲的直徑只有0.125mm（原鉬絲直徑為0.18mm）。通過(guò)調整饋電塊的位置大大避免了饋電塊夾絲斷絲的問(wèn)題。

當然還必須注意，當工件尺寸精度要求比較高時(shí)，必須要測量鉬絲的直徑，及時(shí)修改補償量，保證尺寸精度要求。金屬加工微信，內容不錯，值得關(guān)注。

二、工件產(chǎn)生變形的問(wèn)題

1. 工件產(chǎn)生變形的原因

由于工件毛坯制造、切削加工、熱處理時(shí)，其受熱不均、內部組織相變、受力變形等作用使工件內部產(chǎn)生了殘余應力，一段時(shí)間內在不受外界影響的情況下應力分布相對平衡，但在線(xiàn)切割加工過(guò)程中，由于工件材料被大量切去和切斷，又會(huì )改變其應力分布，隨著(zhù)時(shí)間的推移而逐漸趨于平衡，從而使工件發(fā)生變形。對于鋁合金零件這種變形現象更明顯。

2. 解決方法

（1）切割加工前去應力零件在切割加工前首先進(jìn)行熱處理消除材料內應力，這樣切割時(shí)就不會(huì )出現大的應力變形，以穩定尺寸。當然不同的材質(zhì)，進(jìn)行處理的方法各不相同。

（2）外輪廓加工方法外輪廓加工時(shí)通常可以不用打穿絲孔從毛坯外側切入即可，如圖2a所示，這種方法極易由于毛坯破口后造成材料內應力釋放產(chǎn)生較大變形，造成零件加工精度下降。為了避免和減少這種變形的產(chǎn)生，可以采用打穿絲孔加工的方法，保持毛坯輪廓的封閉性，如圖2b所示，可最大限度地減少加工過(guò)程中的應力變形。

（a）外側切入（b）打穿絲孔加工

圖2 外輪廓加工方法示意圖

（3）采用二次切割法對于加工精度要求比較高的零件，最好采用二次切割法。

如在加工圖3所示某子彈尾翼時(shí)，采用V形鐵裝夾φ8mm這一端，而另一端懸空。按正常的加工工藝加工結束后，用千分尺測量，靠近V形鐵處加工尺寸為2.00mm，而另一端加工尺寸僅為1.86mm。這是在線(xiàn)切割加工過(guò)程中，由于工件材料被大量切去改變其應力場(chǎng)分布，從而使工件發(fā)生變形。

圖3 某子彈尾翼圖

加工改進(jìn)的方法是第一次加工中間留的厚度由2mm增加到2.4mm，在第一次切割時(shí)單邊留0.2余量，（使用φ0.18mm鉬絲時(shí)）粗加工以快速進(jìn)行。第一次切割完后毛坯由內部原來(lái)應力平衡狀態(tài)受到破壞后，又達到新的平衡，然后進(jìn)行第二次精加工，加工結束測量尺寸為1.99mm，達到了試驗要求的尺寸。

三、鋁件切割易短路及切割軌跡畸變的問(wèn)題

1. 問(wèn)題原因分析

在日常加工中，大厚度工件的切割比較困難，因為受放電加工蝕除條件的制約，工件厚到一定程度，沒(méi)有足夠的冷卻液進(jìn)入工件，間隙內電蝕產(chǎn)物無(wú)法正常排除，加工很不穩定，直至有電流無(wú)放電的短路發(fā)生，在切割加工鋁件時(shí)這種現象更易發(fā)生。

通常情況下線(xiàn)切割加工機床具有短路保護功能，一旦出現短路，機床工作臺即刻停止移動(dòng)，保持原位不動(dòng)等待處理。然而在加工鋁件時(shí)，由于鋁材輕、質(zhì)軟及排屑困難等，有時(shí)短路后放電點(diǎn)由加工區轉移至饋電塊處，造成饋電塊與鉬絲有火花放電，因此盡管工件和電極絲之間處于短路狀態(tài)，但機床放電狀態(tài)正常，因此機床不會(huì )因工件與鉬絲間短路而實(shí)現短路保護，此時(shí)機床仍按正常程序切割加工，加工處因不放電故工件不能加工出正常形狀和尺寸，僅靠鉬絲在較軟的鋁質(zhì)工件上拉出溝槽，造成切割軌跡畸變，導致工件報廢。如圖4所示加工齒輪時(shí)，前兩個(gè)件加工均出現了切割軌跡畸變而工件報廢的情況。金屬加工微信，內容不錯，值得關(guān)注。

圖4 鋁齒輪加工情況

2. 解決的方法

（1）首先是優(yōu)化工藝參數根據不同的厚度設置不同的線(xiàn)切割參數。通過(guò)多次試驗發(fā)現，加工鋁合金材料可適當減小脈沖寬度，這是因為脈沖寬度減小，使單個(gè)脈沖放電能量減小，則放電痕也小，還可以減小氧化鋁顆粒的大小和數量，有效減小饋電塊磨損。相對增加脈沖間隙，有利于排屑，減少粘絲，提高切割穩定性，并改善工件表面粗糙度。如果脈沖間隙太小，放電產(chǎn)物來(lái)不及排除，放電間隙來(lái)不及消電離，這將使加工變得不穩定，易造成斷絲或切割軌跡畸變。

設置的進(jìn)給速度小于工件實(shí)際可能的蝕除速度，則加工狀態(tài)便開(kāi)路，切割速度慢。且由于鋁合金熔點(diǎn)和汽化點(diǎn)低，使同等放電能量的加工蝕除量增大，從而使放電間隙大。由于放電間隙大，脈沖電壓不能及時(shí)擊穿極間的液體介質(zhì)，大大地降低了脈沖的利用率，同時(shí)極間距離太大會(huì )導致電極絲振幅增大，使加工變得不穩定，甚至引起斷絲。當設置的進(jìn)給速度大于工件實(shí)際可能的蝕除速度（稱(chēng)過(guò)跟蹤或過(guò)進(jìn)給），則加工時(shí)易短路，實(shí)際進(jìn)給和切割速度反而也下降，而且不利用排除鋁材的電蝕物，造成斷絲和短路悶死。因此，合理調節變頻進(jìn)給，使其達到較好的加工狀態(tài)。整個(gè)變頻進(jìn)給控制電路有多個(gè)調整環(huán)節，其中大都安裝在機床控制柜內部，一般不應變動(dòng)。另有一個(gè)調節旋鈕安裝在控制臺操作面板上，加工時(shí)可根據具體情況將此旋鈕定在合適位置，以保證電流表、電壓表讀數穩定，鉬絲抖動(dòng)小，加工處于最佳跟蹤狀態(tài)。

如加工厚工件時(shí)，一般情況剛開(kāi)始（5mm）加工時(shí)，由于電極絲易抖動(dòng)，冷卻液濃度高，應加大單個(gè)脈沖的能量，增加脈沖的間隔，至少脈沖寬度與脈沖間隔比為（1∶8），這主要是保證有足夠的單個(gè)脈沖能量和足夠排除電蝕產(chǎn)物的間隔時(shí)間，同時(shí)降低加工電流，一般取2A以下。當加工穩定后，再相應縮小脈沖間隔，將加工電流提高3A左右，電壓75V左右。目的是鉬絲載流量的平均值在不增大的前提下，形成火花放電的能力，火花的爆炸力被增強。因此電參數應適當取大些，否則會(huì )使加工不穩定，加工零件的質(zhì)量下降。

切割速度和表面粗糙度的要求是相互矛盾的兩個(gè)工藝指標，所以，必須在滿(mǎn)足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。

（2）根據工件厚度選擇合適的放電間隙放電間隙不能太小，否則容易產(chǎn)生短路，也不利于冷卻和電蝕物的排出；放電間隙過(guò)大，將影響表面粗糙度及加工速度。當切割厚度較大的工件時(shí)，應盡量選用直徑較大的鉬絲、大脈寬電流，使放電間隙增大，增強排屑效果，提高切割的穩定性。

（3）保持冷卻液的清潔度及時(shí)更換新的冷卻液，并可在工作臺冷卻液的回流口用過(guò)濾網(wǎng)來(lái)過(guò)濾冷卻液的雜質(zhì)，再在冷卻液的出口放一層海綿來(lái)吸附冷卻液的雜質(zhì)，效果就很好。為了提高排屑能力，防止出現加工軌跡畸形，還可在冷卻液中加入洗滌劑和肥皂塊，這樣洗滌性能變好，排屑能力增大，改善了排屑狀態(tài)。同時(shí)要及時(shí)地旋轉調整饋電塊的位置或重新?lián)Q一塊新的饋電塊，經(jīng)常清理饋電塊處的切屑顆粒，保持鉬絲與饋電塊間的良好接觸狀態(tài)，避免該處出現放電現象，可有效避免切割軌跡畸變而造成工件報廢。

四、結語(yǔ)

從線(xiàn)切割加工實(shí)際操作出發(fā)，分析了在加工鋁件時(shí)，極易產(chǎn)生氧化鋁顆粒，造成導電性下降，饋電塊磨損，產(chǎn)生斷絲和短路等現象，嚴重影響加工質(zhì)量和效率的問(wèn)題，總結了實(shí)踐中經(jīng)常出現的問(wèn)題與解決辦法。這些方法和措施切實(shí)可行，對提高線(xiàn)切割加工質(zhì)量，降低斷絲、短路及加工鋁件切割軌跡畸變現象具有良好的效果。
來(lái)源：《金屬加工（冷加工）》，作者單位：南京理工大學(xué)
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