有关数控电火花线切割机的断丝问题探索

慕善利

摘要：断丝在数控电火花切割机使用中经常发生，造成加工被迫中断，浪费许多时间，并对工件表面的完整性也造成很大影响。本文主要以数控电火花线切割机在使用过程中所出现的断丝问题进行研究，找出原因，提出解决方案。

关键词：数控电火花；线切割机；断丝；解决办法

1.数控电火花线割机的工作原理解析

控制机负责命令的接收，在收到加工命令后，会主动开始插补运算，并在每次运算后都发出脉冲信号，信号在传递给后级之后，经过功率放大，来驱动步进电机工作，工作台在步进电机的带动下运转，完成切割任务。在运丝系统中，贮丝筒是由走丝电机带动的，由行程开关驱动进行往返运动，带动电丝完成切割任务。在高速走丝切割加工中，切割机断丝的问题是极为常见的。

2.关于断丝原因的分析以及解决办法

2.1与电极丝有关的断丝

2.1.1走丝速度和张力。在切割工作中，随着走丝速度的提高，在一定范围内，加工速度也会提高。高速切割一般会选择抗拉强度高、耐损耗、而且不易变脆断丝的铜丝。丝的张力是影响加工稳定性的重要因素，想要提高电极丝的张力，应先从减少丝振着手，这样可有以效提高切割速度，保证切割精度[1]。

2.1.2电极丝的选择。电极丝在选择上，应以种类和直径为主要条件。电极丝常用的材料包括钼丝、钨丝、黄铜丝、钨钼丝、铜钨丝等多种。因为工作需要，切割加工中使用的电极丝材料要较高，要强度大，导电性好，本身不能弯曲打结。在以上诸多材料中，以钼丝和黄铜丝最为常用。钼丝加工速度最快，但在放电后却容易断丝、变脆。而黄铜丝因为价格低，尽管性能不如钨丝好，却得到了广泛应用。

2.1.3钼丝工作中容易自断。钼丝切割速度最快，但在工作中，表面会生成一层黑色氧化物，使其表面呈现出粗黑色。这时候容易因为电源能量太大而断丝。所以对于钼丝而言，在工作一段时间后，需要将电流减小，等电极丝表面发白后，才可以恢复正常使用[2]。

2.1.4关于电极丝损耗。选用比较粗的电极丝能够提高加工速度，因为线径越粗，能够通过的电流也会越大，其弊端是会造成切缝变宽，一般选择的是φ0.15～0.02的电极丝。在安装电极丝时，最好将电极丝绕得紧一点，使其固有的振动频繁变高，不过也要在拉力范围内。

2.2断丝与工件有关

2.2.1薄工件加工中出现的断丝。一般厚度小于3mm以下的工件被称为薄工件。加工薄工件断丝的原因是：导丝轮距离线架上下的开距是固定的，在加工厚工件时，会用到冷却液，从而产生阻尼作用，而在加工薄件时，高速走丝外加火花塞的放电，使电极丝易产生抖动而引起断丝。

2.2.2厚件加工中所出现的断丝。凡是大于10cm的工件都可称为厚件。切割厚件时的断丝往往发生在刚产生电火花时，或者工作完成时。

2.2.3工件中夹有绝缘物质引发的断丝。有的材料从外表上看是没问题的，但在切割时，却出现了短路现象，而且不管怎样做，都无法排除故障。这可能是在材料的锻打或熔炼时掺进了绝缘物质。对于此类情况，应采用以下方法解决：加大冷却液流量，冲掉杂质，使其恢复正常切割[3]。

2.2.4线切割。适用于线切割的工件都是在平磨以后进行的。按照正常的加工流程，工件在磨平，加工前，都应该退磁。若是未退磁，在线切割时容易产生电腐蚀颗粒，并进入割缝中，造成表面粗糙度增大而引发短路、断丝现象。而在切割厚件时，若不退磁还会造成切割不均匀。

2.3与脉冲电源有关的断丝现象

2.3.1加工过程中电流过大，引发火花放电异常，从而引发断丝。出现这种现象，有可能是属于交流电的脉冲电源变成了直流电。在检修时，应该从脉冲电源的输出级开始，向多谐振荡器进行逐级检查波形，对损坏的元件进行更换，使输出的脉冲恢复为正常的交流脉冲时就可恢复使用。

2.3.2输出电流超过工作电流的最大值而烧丝。在切割工作中，突然出现蓝色的弧光放电，使钼丝的工作电流变大，从而烧断电极丝。这种情况，若在检修时用示波器对振荡端和输入部分电路进行检测，都无波形。毛病可能发生在振荡电路。对元件逐一检查时，若发现三极管各极间有击穿短路现象，将此管更换后，高频电源工作一般会恢复正常[3]。

2.3.3钼丝烧伤后发生断丝。在切割工作中，若钼丝上有 “疙瘩”状的烧伤点出现，很容易发生断丝现象。为何会出现烧伤点，有人认为这与粘附在电极丝上的加工屑有关。

2.4走丝装置和工作液引发的断丝

2.4.1走丝装置引发的断丝，究其原因，是因为其精度差，容易造成钼丝抖动，从而影响到火花放电的正常间隙，产生大电流集中放电，使断丝的机率大大升高。

2.4.2有的工件比较厚，切割速度也要高，对于这一种，在配备工作液时，浓度可以适当淡一些，这样工作时稳定性高，也不容易断丝。

2.4.3工作液脏污也有可能引起断丝，工作液在使用时间长后，其性能就有所下降。工作液性能可以用以下方法进行衡量：以2A左右的电流， 40mm/min左右的切割速度，连续工作两天，每天工作8h，若是连续使用8～10天后出现断丝，则要更换新的工作液。

3.结语

由以上内容可以看出，影响数控电火花切割机工作质量，造成断线的因素有很多，每种机床的加工工艺，以及设计策略都有所不同，造成断线的原因也不同。不过，只要对这些常见原因进行科学有序地划分，就能对这些零乱而复杂的因素进行梳理，做好预防和维护，从而避免断丝现象，提高加工工件质量。

参考文献：

[1]赵洪志，杨刚.球头碗球面加工组合机床设计[J].工艺与装备，2011，（1）.

[2]谈国华，陆志明.谈自动化生产流水线的设计与应用[J].雷达与对抗，2013，（1）.

[3]西门子公司.先进数控机床的线性技术[J].产品聚焦，2012，（2）.