电火花线切割表面粗糙度的影响因素及解决方法

刘雄清

[摘 要] 从影响电火花线切割加工表面粗糙度的电极丝因素、电参数因素、工件因素及机械因素等方面进行分析，提出合理选择技术参数的方法，提高工件的加工表面质量。

[关 键 词] 电火花线切割；表面粗糙度；影响因素

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）04-0148-01

电火花线切割机按切割速度可分为高速走丝和低速走丝两种，低速走丝线切割机的加工精度比高速走丝线切割机高，但低速走丝线切割机床的机床成本和使用成本都比较高，目前在国内还没有普及，而我国独创的高速走丝线切割机床它结构简单，机床成本和使用成本低，其最高切割速度可达220 mm2/min，最佳加工面粗糙度Ra可达2.0 μm；经近40年发展，已成为我国产量最大，应用最广泛的机床种类之一，在模具制造、新产品试制和零件加工中得到了广泛应用。

一、问题的提出

2009年9月至10月期间，笔者负责松山学院2007级数控专业的电加工实训教学工作。按教学要求，学生需掌握电火花线切割机床的基本操作（如穿丝、紧丝等），同时需要完成规定的课题（工件）。在课题结束后，收集学生工件进行检测、评分，发现有部分工件表面粗糙度差（Ra>5.0 μm），出现明显的换向条纹，表面质量不符合技术要求。

二、影响线切割表面粗糙度的原因分析

对线切割表面粗糙度有直接影响的因素主要有电极丝因素、电参数因素、机械因素及工件因素等，具体分析如下：

（一）电极丝因素的影响

1.走丝速度：快走丝线切割的走丝速度为9～11m/s，走丝速度过高，会影响到钼丝运行的平稳性，为保证加工表面质量，应尽可能降低走丝速度。

2.钼丝长度。在加工条件不变的情况下，增加钼丝的有效工作长度，可减少钼丝的换向次数，减少钼丝的抖动，促进加工过程的稳定，提高加工表面质量。

3.钼丝的张紧力。线切割的放电间隙是0.01mm，如果钼丝太松，钼丝运行时保证不了稳定的放电间隙，则会造成加工不稳定，工件表面粗糙度差。加工前要先检查钼丝的松紧度是否合适，若太松则需紧丝。

（二）电参数因素的影响

1.脉冲宽度、加工峰值电流等电参数的选择。放电加工使用的电源是脉冲电源，是影响加工表面粗糙度的重要因素。加工表面粗糙度数值随着加工峰值电流、脉冲宽度的增大及脉冲间隔的减小而增大，加工过程中要根据加工情况合理地选择电参数。

2.工件的进给速度。放电加工时，如进给速度（变频）调节过快或过慢会造成频繁的短路或开路现象，使加工不稳定，工件表面出现不稳定的条纹或表面烧蚀现象。

（三）机械因素的影响

1.工作台的定位精度和灵敏度。线切割机床工作台的运动是通过丝杆螺母副实现的，为保证工作台的定位精度和灵敏度，必须消除传动丝杆和螺母之间的间隙。

2.导电块与导轮质量情况。导电块和导轮质量不好或磨损严重，也会引起电极丝的振动，加工表面易产生条纹，引起工件表面粗糙度变差。

3.尽可能调小丝架距。跨距过大，钼丝运行不稳定，工件表面粗糙；实验证明，工件上表面至喷水板距离在15～30mm范围内加工较为稳定。

4.线切割工作液。工作液具有绝缘、冷却及清洗的作用。使用时间过长，脏污后的工作液功能失效，影响加工的稳定性。工作液使用寿命一般为80～100小时，超过时间则需更换。

（四）工件材料的影响

1.工件厚度的影响。工件太薄，电极丝容易抖动；工件太厚，排屑困难，都会引起工件表面粗糙度差。实验证明，工件厚度在20～100 mm范围内放电加工较为稳定。

2.工件材料的影响。工件材料不同，性能不一样，即使按同样的方式加工，所得到的表面粗糙度值也不一样；加工时，应尽量选择稳定性好或热处理变形小的材料。

三、全面检查机床与试加工

针对以上引起线切割加工表面粗糙度差的原因分析，对加工不符合要求的机床进行检查、处理及试加工。

（一）检查机床与采取措施

1.检查电极丝：钼丝使用有效长度约为丝筒的三分之二，松紧程度合适，符合加工使用要求。

2.检查导电块及导轮：发现导电块工作面被钼丝切出较深沟槽，上丝架前面导轮磨损严重，转动偏紧。处理办法：（1）将导电块工作面转过90°使用；（2）更换损坏的導轮与轴承。

3.检查坐标工作台：转动x、y坐标工作台丝杆，感觉顺畅、无阻滞，丝杠螺母副的配合间隙良好，不需调整。

4.检查工作液情况：启动水泵，检查发现工作液清洁度较好，满足加工使用要求。

（二）试加工（切割六角体工件）

加工材料選用的是50 mm厚的40 Cr合金材料；采用Ф0.18 mm的钼丝，丝速选择在11m/s；电参数选用如下：脉冲宽度ti=32 us，脉冲间隔t0=7ti，加工电流Ie=2.5A，电压Ui=80V。加工完成后检测工件，表面粗糙度值Ra<3.2 μm，无明显的加工条纹，达到加工技术要求。

四、效果

通过全面的检查，调整导电块工作位置、更换导轮与轴承后，成功解决了线切割加工工件表面粗糙度差的问题。确保了工件的质量，使学生较全面地掌握线切割加工的技术，为以后的工作打下良好的基础。

五、结束语

影响线切割加工表面粗糙度的因素除了以上分析的四大因素外，还有其他一些因素，例如加工路线（方向）的选择、工件的装夹等。在实践中我们要具体问题具体分析，总结加工经验，不断提高线切割加工的技术水平。

参考文献：

[1]刘晋春.特种加工[M].机械工业出版社，2014.

[2]周旭光.特种加工技术[M].西安电子科技大学出版社， 2004.