數(shù)控線切割加工鋁件時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)饋電塊磨損嚴(yán)重、短路、斷絲、加工軌跡畸變及工件變形等問題，有的直接造成加工產(chǎn)品報(bào)廢。筆者根據(jù)多年加工積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)加工實(shí)踐中關(guān)鍵性的技術(shù)問題進(jìn)行了歸納總結(jié)。
一、線切割鋁件易斷絲的問題
1. 線切割鋁件易斷絲的原因
線切割鋁件時(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(duì)鉬絲卡在饋電塊里夾斷鉬絲的問題，調(diào)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(fèi)。
加工材料的厚度超過40mm，一般加工3～4h后就把饋電塊稍微旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，如圖1b所示，先旋轉(zhuǎn)到圖1a所示方向，加工8h后再旋轉(zhuǎn)圖1b所示方向，這樣每加工8h后旋轉(zhuǎn)調(diào)整一次饋電塊的位置來減少斷絲的幾率。實(shí)際加工表明，通過這種方法大大降低了加工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。注意饋電塊與電極絲過壓量一般在0.5～1mm。當(dāng)一個(gè)面的三個(gè)點(diǎn)都有切割溝槽后，再旋轉(zhuǎn)饋電塊90°，依次類推直到四個(gè)面都有切割溝槽。然后在靠近采樣線的一邊墊一個(gè)1～2mm的墊片，就可以向左調(diào)整饋電塊的位置，就相當(dāng)于換了一個(gè)新的饋電塊，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
圖1 導(dǎo)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(diào)整一下饋電塊的接觸面，每天連續(xù)加工8h，到第6天出現(xiàn)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）。通過調(diào)整饋電塊的位置大大避免了饋電塊夾絲斷絲的問題。
當(dāng)然還必須注意，當(dāng)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(bǔ)償量，保證尺寸精度要求。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。
二、工件產(chǎn)生變形的問題
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(nèi)部組織相變、受力變形等作用使工件內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，一段時(shí)間內(nèi)在不受外界影響的情況下應(yīng)力分布相對(duì)平衡，但在線切割加工過程中，由于工件材料被大量切去和切斷，又會(huì)改變其應(yīng)力分布，隨著時(shí)間的推移而逐漸趨于平衡，從而使工件發(fā)生變形。對(duì)于鋁合金零件這種變形現(xiàn)象更明顯。
2. 解決方法
（1）切割加工前去應(yīng)力 零件在切割加工前首先進(jìn)行熱處理消除材料內(nèi)應(yīng)力，這樣切割時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)大的應(yīng)力變形，以穩(wěn)定尺寸。當(dāng)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(cè)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(nèi)應(yīng)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程中的應(yīng)力變形。
（a）外側(cè)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(duì)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(jié)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。這是在線切割加工過程中，由于工件材料被大量切去改變其應(yīng)力場分布，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(nèi)部原來應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞后，又達(dá)到新的平衡，然后進(jìn)行第二次精加工，加工結(jié)束測量尺寸為1.99mm，達(dá)到了試驗(yàn)要求的尺寸。
三、鋁件切割易短路及切割軌跡畸變的問題
1. 問題原因分析
在日常加工中，大厚度工件的切割比較困難，因?yàn)槭芊烹娂庸のg除條件的制約，工件厚到一定程度，沒有足夠的冷卻液進(jìn)入工件，間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物無法正常排除，加工很不穩(wěn)定，直至有電流無放電的短路發(fā)生，在切割加工鋁件時(shí)這種現(xiàn)象更易發(fā)生。
通常情況下線切割加工機(jī)床具有短路保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)短路，機(jī)床工作臺(tái)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(qū)轉(zhuǎn)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(jī)床放電狀態(tài)正常，因此機(jī)床不會(huì)因工件與鉬絲間短路而實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，此時(shí)機(jī)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(dǎo)致工件報(bào)廢。如圖4所示加工齒輪時(shí)，前兩個(gè)件加工均出現(xiàn)了切割軌跡畸變而工件報(bào)廢的情況。
2. 解決的方法
（1）首先是優(yōu)化工藝參數(shù) 根據(jù)不同的厚度設(shè)置不同的線切割參數(shù)。通過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加工鋁合金材料可適當(dāng)減小脈沖寬度，這是因?yàn)槊}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(shù)量，有效減小饋電塊磨損。相對(duì)增加脈沖間隙，有利于排屑，減少粘絲，提高切割穩(wěn)定性，并改善工件表面粗糙度。如果脈沖間隙太小，放電產(chǎn)物來不及排除，放電間隙來不及消電離，這將使加工變得不穩(wěn)定，易造成斷絲或切割軌跡畸變。
設(shè)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(dǎo)致電極絲振幅增大，使加工變得不穩(wěn)定，甚至引起斷絲。當(dāng)設(shè)置的進(jìn)給速度大于工件實(shí)際可能的蝕除速度（稱過跟蹤或過進(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(diào)節(jié)變頻進(jìn)給，使其達(dá)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(diào)整環(huán)節(jié)，其中大都安裝在機(jī)床控制柜內(nèi)部，一般不應(yīng)變動(dòng)。另有一個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕安裝在控制臺(tái)操作面板上，加工時(shí)可根據(jù)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(shù)穩(wěn)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)，一般情況剛開始（5mm）加工時(shí)，由于電極絲易抖動(dòng)，冷卻液濃度高，應(yīng)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(dāng)加工穩(wěn)定后，再相應(yīng)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(qiáng)。因此電參數(shù)應(yīng)適當(dāng)取大些，否則會(huì)使加工不穩(wěn)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(biāo)，所以，必須在滿足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。
（2）根據(jù)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；放電間隙過大，將影響表面粗糙度及加工速度。當(dāng)切割厚度較大的工件時(shí)，應(yīng)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(qiáng)排屑效果，提高切割的穩(wěn)定性。
?。?）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(tái)冷卻液的回流口用過濾網(wǎng)來過濾冷卻液的雜質(zhì)，再在冷卻液的出口放一層海綿來吸附冷卻液的雜質(zhì)，效果就很好。為了提高排屑能力，防止出現(xiàn)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(zhuǎn)調(diào)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(xiàn)放電現(xiàn)象，可有效避免切割軌跡畸變而造成工件報(bào)廢。
四、結(jié)語
從線切割加工實(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(dǎo)電性下降，饋電塊磨損，產(chǎn)生斷絲和短路等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量和效率的問題，總結(jié)了實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的問題與解決辦法。這些方法和措施切實(shí)可行，對(duì)提高線切割加工質(zhì)量，降低斷絲、短路及加工鋁件切割軌跡畸變現(xiàn)象具有良好的效果。