謝冬和（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系）
摘 要：在使用快走絲線切割機(jī)對凸模進(jìn)行多次切割時的分析研究中發(fā)現(xiàn)，采用多次切割工藝能提高凸模的加工精度和表面質(zhì)量，但有一定的前提條件，需對快走絲線切割機(jī)進(jìn)行適當(dāng)改造，針對具體工件加工，提出了多次切割時的理想工藝參數(shù)。
關(guān)鍵詞：快走絲線切割機(jī)；多次切割技術(shù)；工藝參數(shù)
中圖分類號：TG671 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B
The application of multiple cutting technology in the fast wire cutting machine
Xie Dong he (Hunan automotive engineering Career Academy)
Abstract：In the use of the fast wire cutting machine for multiple cutting of the convex mold, the analysis of the use of multiple cutting process can improve the machining accuracy and surface quality, but there is a certain premise, the need to carry out the appropriate transformation of the fast wire cutting machine, for specific parts processing, put forward many times of the ideal process parameters。
Key word：Fast wire cutting machine; multiple cutting technology; process parameters
一、前言
隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，人們對快走絲線切割機(jī)的加工要求也越來越高，要求線切割機(jī)在能夠快速切割的同時，切割件要有較高的表面質(zhì)量和尺寸精度，慢走絲線切割加工時為保證產(chǎn)品質(zhì)量，也采用了多次切割技術(shù)，第一次采用較大的脈沖電流對工件進(jìn)行粗切割，第二次用較小的脈沖電流對工件進(jìn)行精加工，第三次則使用精規(guī)準(zhǔn)對工件進(jìn)行拋光加工。但慢走絲線切割機(jī)價格貴，且運(yùn)行成本也高，而快走絲線切割機(jī)的價格相對便宜，運(yùn)行費(fèi)用也低，因此，快走絲線切割機(jī)在模具及精密制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以快走絲線切割機(jī)加工凸模為例闡述多次切割技術(shù)在快走絲線切割機(jī)上是如何來保證其加工精度和質(zhì)量的。
二、多次切割技術(shù)實(shí)施的基本條件
由于DK7732型快走絲線切割機(jī)是普通機(jī)床，在使用多次切割技術(shù)時，必須對其進(jìn)行適當(dāng)改造才能使加工后的凸模質(zhì)量達(dá)到要求，其改造過程如下：
1）普通機(jī)床使用的絲杠精度較低，在換向進(jìn)給時存在一定的誤差，使產(chǎn)品加工后的精度難以滿足要求，因此，必須換成帶預(yù)緊力的滾珠絲杠副。此種滾珠絲杠副所需的傳動力矩小，傳運(yùn)平穩(wěn)且無爬行現(xiàn)象。由于帶有一定的預(yù)緊力，消除了絲杠副運(yùn)動時的反向間隙，保證了控制系統(tǒng)和工作臺的同步性。
2）采用陶瓷“眼模”導(dǎo)絲嘴。DK7732型快走絲線切割機(jī)采用普通導(dǎo)絲嘴，其內(nèi)孔直徑為13mm（如圖2所示），而鉬絲直徑僅有0.18mm，鉬絲活動范圍大，運(yùn)行時的抖動也大，如果改用孔徑為0.195mm的“眼模”導(dǎo)絲嘴（如圖2所示），可將運(yùn)行中鉬絲的抖動即形位變化控制在極小范圍內(nèi)，還可消除多次切割中的定位誤差，提高定位精度。這種導(dǎo)絲嘴在安裝時要注意保證上下兩個導(dǎo)絲嘴的同軸度，并用校絲器進(jìn)行嚴(yán)格校正。
3）進(jìn)電方式的改進(jìn)。DK7732型快走絲線切割機(jī)采用鉬絲在導(dǎo)電塊表面無束滑行的方式進(jìn)電（如圖3所示），當(dāng)鉬絲在高速運(yùn)行中發(fā)生抖動時會使鉬絲與導(dǎo)電塊之間接觸不穩(wěn)定，造成進(jìn)電不穩(wěn)；鉬絲與導(dǎo)電塊處產(chǎn)生二次火花放電，降低施加在鉬絲與工件間的脈沖能量，從而減緩切割速度；火花放電會在導(dǎo)電塊表面切割出細(xì)槽，此細(xì)槽會卡信鉬絲，增加鉬絲的運(yùn)行阻力，造成鉬絲被拉斷及工件報(bào)廢。如果將負(fù)極前移至與導(dǎo)輪座相連，改導(dǎo)電塊進(jìn)電為導(dǎo)輪座進(jìn)電，導(dǎo)電塊只起支承作用，改進(jìn)后的導(dǎo)輪座如圖4所示。圖中滾珠10通過彈簧的作用與導(dǎo)輪軸緊接觸，這樣脈沖電流從接線柱1、銅束絲13、滾珠10將電流傳遞給導(dǎo)輪，鉬絲在導(dǎo)輪上進(jìn)電，改進(jìn)后，不但縮短了進(jìn)電路線，也增大了鉬絲的接觸長度，使進(jìn)電可靠，改進(jìn)后的進(jìn)電方式如圖5所示。
1-銅接線柱；2-螺母；3-銅端蓋；4-塑料螺套；5-導(dǎo)輪座；6-導(dǎo)管；7-螺母；8-導(dǎo)輪；9-軸承；10-滾珠；11-滾珠支承座；12-彈簧；13-銅束絲
三、工藝參數(shù)的選擇及計(jì)算
在改造過的DK7732型快走絲線切割機(jī)上，使用多次切割技術(shù)切割如圖6所示的凸模工件。切割分三次完成，走絲路線如圖7所示。第一次粗切割沿著1→2→3→4→5→6→7路徑，第二次粗切割沿著7→6→5→4→3→2→1路徑進(jìn)行，第三次精微切割沿著1→2→3→4→5→6→7路徑。
由于凸模切割屬于內(nèi)切割，為了能實(shí)現(xiàn)多次切割，必須保留一小段最后切割（見圖中的2→6），已切割部分可用強(qiáng)磁鐵吸住，防止凸模工件往下墜落，然后再按同樣的切割工藝對2→6段進(jìn)行切割來保證凸模精度。
1.第一次切割時工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算
第一次切割時的主要目的是快速穩(wěn)定切割，盡快地去除工件上的余量，并使工件基本符合圖紙要求，其脈沖參數(shù)、鉬絲補(bǔ)償間隙及走絲速度的選用原則及計(jì)算方法如下：
1）脈沖電參數(shù)：由于是粗切割，應(yīng)選取較大能量的脈沖參數(shù)，并采用脈沖電流逐個增大的方法來保證其切割平穩(wěn)性以獲得較好的切割效果，切割電流控制在3.2A左右。
2）切割中鉬絲補(bǔ)償間隙的計(jì)算：
式中：為鉬絲補(bǔ)償間隙（mm）；為第一次切割時的平均放電間隙（mm）；為鉬絲直徑（mm）；為預(yù)留給第二次切割的加工量（mm）；為精修量（mm）。
在采用大脈沖電流進(jìn)行切割的情況下，鉬絲與工件間的放電間隙約為0.01mm，留下的精修量很小，切割余量主要取決于工件切割后的表面粗糙度。粗切割時凸模的表面粗糙度控制在3.2，預(yù)留給第二次的切割量＝0.05mm，鉬絲直徑＝0.18mm，這樣鉬絲的補(bǔ)償間隙＝0.15mm。
3）走線方式：利用儲絲筒帶動鉬絲作全鉬絲往復(fù)運(yùn)動，鉬絲的運(yùn)行速度控制在10.2m/s。
2.第二次切割時工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算
第二次切割的主要目的是修光第一次的切割表面并確保工件的尺寸精度，因此，其切割參數(shù)的選擇應(yīng)有明顯不同。
1）脈沖電參數(shù)：要達(dá)到修光的目的，必須采用較小的脈沖能量，而降低脈沖能量的主要方法是減小脈寬，但脈寬選得過小，會影響切割速度，在兼顧質(zhì)量與效率的情況下，控制脈寬為12，切割電流為1.2A，這樣可使表面粗糙度值≤1.6。
2）切割中鉬絲的補(bǔ)償間隙：第二次切割的主要任務(wù)是精修切割，此時的放電間隙比第一次的更小，可控制在0.005mm，而預(yù)留給第三次的精切割余量更小，放電間隙與預(yù)留量之和設(shè)定為0.02mm，這樣鉬絲的補(bǔ)償間隙＝0.115mm。
3）走絲方式：以降低絲速的方法來實(shí)現(xiàn)修光切割面的目的，降低絲速雖可減小鉬絲的抖動，但往復(fù)切割仍會在工件表面留下一道道條紋，故應(yīng)采取短行程往復(fù)切割，并將絲速控制在4m/s，這樣可基本消除第一次留下的切割條紋。
3.第三次切割時工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算
第三次切割的目的是精修第二次切割留下的痕跡，確保工件表面的粗糙度和精度符合圖紙要求，屬于精微拋光切割，其工藝參數(shù)要求如下。
1）脈沖電參數(shù)：因其表面粗糙度要達(dá)到0.4左右，只有精微切割時才能達(dá)到要求，脈寬要更小取4，加工電流控制在0.8A。
2）切割中鉬絲的補(bǔ)償間隙：因?qū)儆诰伖馇懈睿捎玫拿}沖電參數(shù)更小，對應(yīng)的放電間隙也小，取0.005mm，這樣鉬絲的補(bǔ)償間隙＝0.095mm。
3）走絲方式：為了保證凸模的切割精度和表面粗糙度，使用類似磨削的工藝方法將絲速控制在1.2m/s，并采用超短行程往復(fù)運(yùn)絲來消除切割表面的條紋及排除鉬絲與凸模間的電蝕物。
四、結(jié)束語
通過對凸模工件采用多次切割技術(shù)進(jìn)行切割時發(fā)現(xiàn)，在對快走絲線切割機(jī)進(jìn)行適當(dāng)改造的前提下，對工件實(shí)施多次切割技術(shù)來提高其表面質(zhì)量和切割精度是可行的，但要把這種技術(shù)推廣到實(shí)際應(yīng)用中，除了對機(jī)床進(jìn)行改造外，還要考慮如鉬絲的切割中的損耗、工作液的濃度及黏度、補(bǔ)償間隙等對切割質(zhì)量和精度的影響，以及在切割中不斷地對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)和修正。
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作者簡介：謝冬和（1964年-），男，湖南郴州人，講師，主要從事機(jī)械制造方面的教學(xué)工作，地址：湖南株洲市紅旗北路476號湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，（電話）13100230272，
