高速線切割機床斷絲故障控制方法
劉煒峰
高速走絲線切割機床發生斷絲后，都會造成加工中斷，往往要重新繞絲和穿絲。由於工件切縫內存有放電后形成的臟物，或加工后材料變形使切縫變窄等原因，使穿絲工作變得困難，從頭切又要浪費很多時間。另外，高速走絲機床基本上是開環控制設備，由於重複定位精度難以控制，頻繁斷絲會使加工精度變差、甚至會造成廢品。總之合理控制斷絲率可以達到提高加工精度和加工效率的目的。
高速走絲線切割機床發生頻繁斷絲故障，和幾個原因關係密切，如鉬絲質量、運絲系統、冷卻液和供液系統、脈衝電源、脈衝加工規准等，通過控制這些因素，可減少頻繁斷絲故障。
一、電極絲本身質量的影晌
高速走絲線切割機床大多使用0.12~0. 2mm直徑的冷拔鉬絲作為電極絲。該絲有怕濕、怕折、怕熱的特性，難於長期儲存。品質變差的鋁絲，由於表面氧化易折斷，拉伸性能變差，放電加工時極易斷絲，機床穩定加工時間變短。採購真空密閉包裝的鋁絲，可避免儲存期間的氧化問題，但由於鋁是貴重金屬，大批量儲存會佔用資金，建議一次購買量不要超過兩個月用量。購買鉑絲要檢查其質量，一看色澤，發黑髮亮有金屬光澤是新絲，色澤發暗發灰的為氧化了的鉬絲。二折，抓住一段絲，在同一點反覆折彎，堅持折彎次數越多的質量越好。三看長度，針對機床儲絲筒儲絲能力的大小，購買儲絲長度整數倍的絲比較經濟。
二、運絲系統及相關操作的影響
運絲系統可靠性體現在儲絲筒排絲均勻，加工區鉬絲抖動輕微，換向可靠等幾方面。
1．對儲絲筒來說，每正轉或反轉一周，能使鉬絲沿絲筒軸向走0.2mm以上，以保證有足夠的排絲距離，同時進出絲時，一般由寶石導柱夾持鋁絲，防止由於鋁絲沿絲筒軸向竄動而疊絲，造成斷絲。一般發生疊絲時要檢查絲筒傳動及寶石導柱：①絲筒無軸向竄動及徑向跳動。②絲筒每轉動一周拖板沿絲筒軸向走0.2mm以上。寶石導柱由於經常與鉬絲摩擦會磨損，要調整寶石導柱使之能夾持住鑰絲。
2．鉬絲抖動是比較複雜而難以解決的問題，鋁絲在加工區抖動輻度比較大，會使鋁絲局部過於靠近工件，使放電電流過大或拉弧從而燒斷鉬絲，同時會使切割面表面質量變差。目前比較一致的認識是：盡量減少導向環節，即減少傳動導輪數量以達到減少振動的目的，同時提高運絲系統正反換向對鋁絲拉力的一致性。以三光產DK7725g運絲系統（圖1）為例來說明。
F為自動緊絲配重鎚，D、E、G、H為單邊導輪，B、C為雙邊導輪，當儲絲筒順時針轉動時A、B為收絲系，I、H、G、F、E、D、C為放絲系，當絲筒逆時針轉動時A、B為放絲系，其餘為收絲系。可見順逆轉動時鑰絲受到的拉力是不同的，由於拉力不同使儲絲筒繞的絲一個方向緊一個方向松，易造成絲筒、拖板、導絲輪系統的傳動部件磨損，精度變差，加劇絲的抖動。在使用過程中早期加上自動緊絲配重鎚F，發現經常收絲（主要因絲被拉伸變長）易斷絲，緊絲后取下F，每連續加工4h左右緊一次絲，但抖絲情況沒有明顯改善。
經研究發現在I、H、G、F、E、D、C系統中，除了F以外H的影響較為明顯，將走絲路徑改為I、G、E、D、C、B、A，在機床相應部位開孔並採取一定的防濺措施后，鑰絲抖動情況明顯改善。同時降低了儲絲筒和導輪的磨損，加工時斷絲故障明顯降低，工件表面質量有所提高。在日常維護中如發現抖絲或異響應儘早檢查儲絲筒各導輪系，及時更換磨損件。一般情況導輪每滿負荷運行3個月，要全部更換；絲筒軸承每1.5~2年全部更換；儲絲筒要精密磨圓，同時做靜平衡測試。在實際操作中，如果恆張力緊絲系統不可靠，在加工中可不用，而是每切割一段后停止加工，進行緊絲，這是因為鋁絲會在加工運行中拉伸變長變細，放電也會使鉑絲損耗。為避免張力不夠產生電極絲抖動，一般每加工4h左右緊一次絲。加工純銅材料例外，由於銅冷卻快會反濺到鉬絲上，使鋁絲變粗、張力變大，從而加重運絲系統負載，使軸承等傳動零件精度迅速變差，建議每加工2h左右松絲10mm左右。
3．換向的可靠性包括，儲絲筒運行到定位行程能急停並高速反向啟動，在這期間脈衝電源要能可靠停止加工，在電極絲達到一定速度時恢復加工。在老式機床中一般使用撞塊、行程開關、繼電器組等來完成，由於加工時經常要發生機械碰撞，撞塊和行程開關常會損壞，不可靠的換向會拉斷絲和燒斷絲。為解決這些問題，建議使用無機械接觸的磁性開關，一般磁性開關可直接控制24V的繼電器，所以機床不會有太大的改動。換向時斷開高頻應該有多個採樣控制點，如電機啟動運行的電流，絲筒電機繼電器接觸器上的觸點等，以保證換向斷脈衝及加工條件不具備不送脈衝的可靠性。
三、機床電氣、操作及工作液對斷絲的影響
1．機床電氣故障
脈衝電源及機床其它電氣故障會造成頻繁燒斷電極絲的故障，主要原因有：①間隙電流過大；②脈衝寬度或脈衝間隔發生變化；③波形畸變；④機床電氣如繼電器電源和步進電機驅動電源等，因故障與工件或電極絲髮生連接；⑤導電塊和脈衝進線，地線與機床及電極絲不可靠連接，發生二次放電造成斷絲故障；⑥機械進給機構傳動比失常，與數控系統不同步或失控等。
2．操作不當造成的斷絲故障
高速走絲電火花線切割機床由於是開環控制，諸如上絲、緊絲、選擇加工規准，變頻跟蹤等，都需要操作人員手工完成，而這些操作的不當，會造成非正常斷絲。
3．工作液對斷絲的影響
工作液是脈衝放電介質，工作液選擇不當，不及時更換，會使加工效率及穩定性變差，斷絲故障率升高。實踐中如果切割跟蹤不穩定，可適當提高工作液濃度，或直接添加洗滌劑或皂片。要注意對不同材料的切割，工作液成分適應性不同，應注意對比選擇。連續使用8天左右，或者工作液變黑結塊，要及時更換。供液系統，要能保證上下噴嘴噴液均衡，供液流量能保證排屑順暢及放電加工的要求。 四、工件材料對斷絲的影響
加工的工件材料由於存在加工應力、淬火應力、內部夾渣、工件未消磁等原因。在切割過程中如果加工路徑和工藝規准選擇不當，會造成斷絲。如切割U形零件，如果是未淬火而存在加工應力會形成張口變形，存在淬火應力的會形成縮口變形。如果加工路徑沒有選擇好，工件變形會夾斷鉬絲。
解決方法是對於未淬火存在加工應力的工件，應在坯料上鑽出凸模外形起點的穿絲孔，選擇夾壓工件的位置在最後一條程序處。對於存在淬火應力的工件，經3次以上回火，使工件達到最小應力和穩定金相組織目的，同時也要選擇正確的加工路徑。採取以上控制方法如果效果不理想，可選擇重複切割工藝，用多次切割釋放完殘餘應力后，最後完成成型切割。
有些工件因內部夾渣，其夾渣物質一般是導電率較低的氧化物，在放電切割的過程中由於沒有與金屬組織同時熔化，而凸顯出來拉斷電極絲。如曾加工一批H13模具鋼時遇到過夾渣情況，處理方法是在功率管數量不變的情況下，增大一擋脈寬和脈間，將進給速度降至原速度1/3后，切割2~3mm將規准復原，利用電火花的放電溫度將夾渣物氣化，效果不錯。工模具加工中，線切割工藝一般安排在最後，前面工序中如磨削加工，會在工件中產生剩磁，線切割加工時，切縫中的金屬或氧化物不易排除，造成放電穩定性變差，引起斷絲，可在線切割加工前退磁。
五、結論
對高速走絲線切割機床的斷絲故障，找出相應對策，可以有效控制斷絲率，使每次繞絲后能保證穩定加工8000~l0000mm2不斷絲，提高了機床的使用效率和加工精度。當然造成斷絲故障的原因還有許多，需要機床生產和使用單位共同努力，不斷提高機床的技術水平，完善綜合加工工藝。
