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24年03期 | 線切割加工:中走絲與慢走絲技術(shù)比較
2024-04-12 09:45:37 來(lái)源:本站 瀏覽:3258次
摘要
線切割加工,這一現(xiàn)代工業(yè)中的精密技術(shù),其原理源于電火花的放電作用。1943年,兩位俄國(guó)學(xué)者拉扎連科夫婦在研究防止鎢電極接觸時(shí)造成火花而侵蝕的現(xiàn)象時(shí),意外發(fā)現(xiàn),只要將電極置于介電質(zhì)液體中,這種侵蝕現(xiàn)象能被很精確的控制。這一發(fā)現(xiàn)為電火花加工技術(shù)的誕生奠定了基石,為工業(yè)制造領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變革。
線切割加工技術(shù)的原理是將工件接入脈沖電源的正極,采用鉬絲或銅絲作為切割金屬絲,連接至高頻脈沖電源的負(fù)極作為工具電極,通過(guò)火花放電對(duì)加工零件進(jìn)行切割。線切割加工技術(shù)無(wú)疑是機(jī)床加工領(lǐng)域中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中,中走絲與慢走絲作為兩種常用的線切割機(jī)床加工工藝,均各自發(fā)揮著不可替代的作用。
1. 線切割機(jī)床—中走絲
1.1 中走絲概述
在數(shù)控車床的設(shè)計(jì)中,必須從改善伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作特性入手。通過(guò)嚴(yán)格管理伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),優(yōu)化其動(dòng)作特性,逐步改進(jìn)整個(gè)裝置的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。這包括改善設(shè)備的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、減小系統(tǒng)的慣性、提高控制精度等方面。此外,還需要改善設(shè)備的壓力水平和承載能力,以確保伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠更合理地承載機(jī)械零部件,提高加工零部件的控制精度。在伺服設(shè)備裝配到數(shù)控車床上之后,必須根據(jù)實(shí)際的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)參數(shù),以進(jìn)一步提高對(duì)數(shù)控車床的偏差控制能力。
1.2 加工條件
在日常加工中,切割速度的快慢直接關(guān)系到火花間隙的大小。保持適當(dāng)?shù)那懈钏俣仁顷P(guān)鍵,不能超過(guò)腐蝕速度,否則可能導(dǎo)致短路現(xiàn)象。同時(shí),需要確保切割電流的穩(wěn)定,以維持間隙大小的一致性。只有勻速的切割速度才能保證工件達(dá)到要求的尺寸。
在加工過(guò)程中,大量廢屑和微型顆粒物的產(chǎn)生是不可避免的。此時(shí),冷卻液發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,主要用于排除廢屑和消除電離子的不同,影響著電火花的間隙大小。特別是在加工高精度工件時(shí),必須充分考慮到火花間隙和間隙補(bǔ)償量。
另外,工件的材料最好選用變形小、屈服極高的材料。
2. 線切割機(jī)床——慢走絲
2.1 慢走絲概述
慢走絲作為線切割技術(shù)的一種,適用于加工各種導(dǎo)電材料,包括金屬、硬質(zhì)合金、碳化物和石墨等。在放電加工過(guò)程中,火花發(fā)生器產(chǎn)生高溫火花,連續(xù)凹坑形成于工件表面。火花溫度達(dá)到8,000至12,000攝氏度,而火花發(fā)生器釋放的能量,正是決定這些凹坑大小的關(guān)鍵因素。慢走絲技術(shù)的魅力在于,它能夠精確處理形狀復(fù)雜且精細(xì)的工件。在慢走絲機(jī)床的運(yùn)作中,電極絲以低速單向運(yùn)動(dòng)的方式運(yùn)轉(zhuǎn),根據(jù)工件要求的不同,需要不斷調(diào)整電極絲的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。通常情況下,走絲速度約為0.2mm/s,可達(dá)微米級(jí)的表面精度,質(zhì)量效果接近于磨削水平。值得注意的是,慢走絲機(jī)床中的電極絲為一次性使用。這是為了保持工作狀態(tài)的穩(wěn)定和走絲的均勻性,有效避免抖動(dòng),從而確保加工后工件的質(zhì)量上乘。此外,慢走絲切割機(jī)床采用持續(xù)供絲的方式,一旦電極絲在放電過(guò)程中發(fā)生損耗,便能及時(shí)得到補(bǔ)充,確保加工過(guò)程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
2.2 切割精度
修切技術(shù)是提升加工精準(zhǔn)度和表面質(zhì)量的根本途徑,它綜合運(yùn)用了制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、智能化技術(shù)、脈沖電源技術(shù)、精密傳動(dòng)和控制技術(shù)等多種技術(shù)手段。在多次切割過(guò)程中,每次切割都有不同的作用:第一次切割為粗切,旨在初步成形工件,把零件切開(kāi),把金屬材料大部分去除;第二次切割為修切,致力于提高零件的精確度,放電參數(shù)減小,軌跡分階段縮小;而第三次及更多次的切割則專注于提高工件的表面粗糙度。根據(jù)工件的精度和表面粗糙度要求,可以合理選擇切割刀數(shù),通常為7至9刀。通過(guò)采用少量多次的切割方式,可以有效地控制加工參數(shù),提高工件的表面質(zhì)量。加工次數(shù)越多,工件表面質(zhì)量就越好。
在工件加工過(guò)程中,特別是在切割拐角時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)電極絲走絲停頓導(dǎo)致角部塌陷的問(wèn)題。為了提高切割精度并避免此類問(wèn)題的發(fā)生,拐角策略的運(yùn)用就顯得尤為關(guān)鍵,例如改變走絲路徑、進(jìn)行溝槽清角、內(nèi)圓清角、V形清角等。通過(guò)合理的拐角策略,可以有效避免走絲停頓導(dǎo)致的角部缺陷,從而提高切割精度。
此外,保持工件與電極絲的水平垂直狀態(tài)對(duì)于保證加工精度至關(guān)重要。在加工過(guò)程中,上噴水嘴和下噴水嘴與工件貼面加工,間隙控制在0.1mm,上下水沖液能夠有效排碳并冷卻降溫。
3. 不同及優(yōu)缺點(diǎn)
中走絲是一種往復(fù)高速走絲電火花線切割機(jī)床,使用持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的鉬絲作為電極。通過(guò)脈沖火花放電蝕除金屬,經(jīng)過(guò)多次切割以減少誤差,直至達(dá)到所需的切割形狀。其工件質(zhì)量介于高速走絲和慢速走絲之間,因此被稱為中走絲。中走絲具有較快的加工速度,可調(diào)節(jié)走絲速度,在1~12m/s之間,加工質(zhì)量在快走絲和慢走絲之間。
慢走絲使用持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的銅絲作為電極,在較低的走絲速度(低于0.2m/s)下進(jìn)行單向運(yùn)動(dòng)。這種方式使得電極與工件處于脫離子水的環(huán)境中進(jìn)行脈沖火花放電。慢走絲適用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件,其精度可達(dá)0.001mm,表面粗糙度質(zhì)量接近磨削水平。此外,慢走絲采用先進(jìn)的電源技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高速加工,最大加工速度可達(dá)350mm/min。
中走絲的優(yōu)點(diǎn)在于加工速度較快,適用于對(duì)表面質(zhì)量要求較高,但又需要相對(duì)較高加工速度的任務(wù)。這包括一些模具制造和精密零件加工。而慢走絲則在于加工精度和表面質(zhì)量方面表現(xiàn)出色,適用于對(duì)表面質(zhì)量要求非常高、切割精度要求極高的任務(wù),適用于各種復(fù)雜的金屬零部件加工,特別是在模具、模型、五金、電子器件等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
中走絲以其較高的加工速度,通常能夠以較低的成本完成作業(yè),適合對(duì)時(shí)間要求較緊的加工場(chǎng)景。然而,與快走絲相比,中走絲的成本可能較高。相對(duì)而言,慢走絲由于其卓越的精度和優(yōu)異的表面質(zhì)量,通常需要更長(zhǎng)的加工時(shí)間從而推高了成本。
在選擇中走絲還是慢走絲時(shí),必須權(quán)衡多方面的因素。如果項(xiàng)目對(duì)表面質(zhì)量有著極高的要求,或者對(duì)切割精度有嚴(yán)格的規(guī)定,慢走絲可能是更合適的選擇。反之,如果加工速度和成本效益是主要考量,中走絲可能會(huì)更加符合需求。
4. 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,無(wú)論是中走絲還是慢走絲,它們都是電火花線切割加工的重要技術(shù),各有所長(zhǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)具體的加工要求,包括對(duì)表面質(zhì)量、切割精度和加工速度的需求,來(lái)做出明智的選擇。這樣,才能確保既滿足產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),又實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
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