快走丝线切割机断丝原因浅析

樊 荣

(陕西省机械高级工军技校，陕西 汉中723003)

快走丝线切割机是我国特有的加工模式，机床结构简单，廉价可靠，在加工中有相当广泛的应用，加工中断丝是一种最常见的问题，在切割过程中发生断丝，不仅会带来重新上丝的麻烦，而且会在工件上产生断丝痕迹，影响加工质量，严重的甚至会造成工件报废。因此，有效的减少断丝，具有重要意义。

总的来说，造成断丝的原因不外乎以下几点：

1）钼丝受力超过强度极限后折断，受力来源有：工件夹丝；材料内部有不导电物将丝勒住；切屑与割缝的摩擦力；张力；热胀冷缩及往复缠丝等产生的内应力等。

2）放电时产生高温又未能及时冷却而熔断。

3）前两者的综合作用。

线切割整个工作系统大致由电极丝、工件、脉冲电源、走丝装置、工作液几部分构成，因此无论是受力还是高温基本都与这几项因素有关，现分析如下：

1 与电极丝相关的断丝原因

1.1 丝张力的影响

提高电极丝的张力可减少丝振的影响，从而提高精度和切割速度。但过大的张力不仅使丝承受了较大的拉力还会使一段时间后电极丝伸长，电极丝的伸长必然导致丝张力下降，加上贮丝筒上的电极丝正反运动时张力不一样，工作中频繁的换向必然致使丝张力产生波动。波动的后果是：丝振加剧，形成电弧放电，将丝烧断。因此张力不宜过大也不宜太小，一般认为张力在12～15N较为合适。若机床停用，应将贮丝筒摇至末端并松掉钼丝。

1.2 走丝速度的影响

走丝速度的提高有利于电极丝把工作液带入工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排除，但走丝速度过高，电极丝抖动严重，反而破坏了加工的稳定性。走丝速度过低，加工屑不能及时排出，加工时丝损耗大，也易断丝。一般经验以小于10m／s为宜。

1.3 电极丝材料及直径的影响

快走丝线切割加工所用的电极丝材料以钼丝最多，常用的在0.12～0.18mm之间。电极丝直径越小，能承受的电流越小，切缝也窄，不利于排屑和稳定加工，容易发生断丝，因此应尽量选用较粗的钼丝，这样主要有两点好处：（1）提高钼丝的张力，减少抖动；（2）割缝较宽利于排屑。

2 与工件相关的断丝原因

2.1 加工薄工件时的断丝

薄工件一般指其厚度在3mm以下。其断丝的主要原因是：当切割薄工件时，电极丝失去了加工厚工件时产生的冷却液的阻尼作用，加上火花放电的影响，丝易抖动，从而造成断丝。解决的办法是：降低加工电压、电流，调整脉宽，使之较小，以减小火花放电对抖动的影响；在上下导轮之间采用辅料加厚的方法加大厚度，增加阻尼，防止钼丝抖动。

2.2 加工厚工件时的断丝

1）切割起始的断丝。刚产生火花就断丝，这是因初始切割时，钼丝在工件之外，由于钼丝没有阻尼而抖动，使钼丝和工件之间的间隙处于不佳状态，放电间隙中包含了电弧放电而造成丝烧伤。烧伤越严重，断丝的可能性就越大。

2）切割过程中的断丝。当钼丝切入工件后，由于切缝窄，工作液渗透困难，切缝中的电蚀物出不来，加工条件变坏，间隙处于不佳状态，形成电弧放电，把钼丝烧断。

3）切割快完时的断丝。在快切割完时断丝。产生这种情况除上述原因外，还可能是工件的自重或工件材料的内应力导致的变形，在快割完时将丝夹住、拉断。解决的办法是，对可能落下部分设法予以固定以及材料在加工前作必要的热处理。

2.3 工件中有不导电物引起的断丝。

材料中夹有不导电杂质，致使最终勒断钼丝。解决的办法是，编制一段每进0.05～0.1mm便后退0.5～1mm的程序，在加工中反复使用，并加大冷却液流量，一般可冲刷掉杂质，恢复正常切割。

2.4 工件剩磁引起的断丝。

若工件平磨加工后未退磁，线切割加工产生的电腐蚀颗粒吸附在割缝中，特别是工件较厚时，更易造成加工条件变坏导致断丝。

2.5 工艺孔壁有油污、毛刺或某些不导电的物质导致断丝。

穿丝孔壁有油污、毛刺或某些不导电的物质时，电极丝移动到孔壁时未火花放电，致使工件将钼丝支持弯，最后勒断钢丝。

2.6 工件材料因素造成的断丝。

在切铝时，会产生大量氧化铝或表面粘有氧化铝的颗粒，他们表面极硬具并有磨粒性质，以此做研磨剂使钼丝与导电块接触部位很快就会磨出深沟，软的铝和硬的磨粒夹杂在一起，充塞在沟槽处，一旦被带进去，就会把沟槽挤死，丝也就被卡断了。导电块很快形成深沟的另一原因是氧化铝在钼丝与导电块间，使运动的两者时而导通时而绝缘形成火花放电，使导电块蚀去的更快。

不单是切铝，切导电陶瓷，切氮化硅和氮化硼时也有类似的现象。

采用密度更大的材质做导电块，在导电块与导轮间加橡胶刮板，使用更洁净的冷却液，勤更换导电块的工作位置，使用小脉宽大间隔以减少丝的反粘，均有改善效果但都不太显著，对于这一问题，目前仍没有更好更彻底地解决办法投入实用。

3 与脉冲电源相关的原因

3.1 加工电流很大，火花放电异常，导致断丝

这种故障多数是脉冲电源的输出已变为直流输出所致。更换损坏的元件，使输出为合乎要求的脉冲波形时才能投入使用。

3.2 钼丝上出现烧伤点发生断丝

钼丝上出现“疙瘩”状的烧伤点，这是粘附在电极丝上的加工屑（阳极物质）所为，该粘附物起到了使放电集中在电极丝上的作用，此时若冷却散热条件差，就很可能使该处的温度升高，在连续的放电中就可能继续有其他加工屑粘附在该点附近，最后导致该处发生烧伤断丝现象。

解决的办法是，提高脉冲电源的空载电压幅值，加大冷却液流量，改善冷却条件。

4 与走丝装置及工作液相关的断丝原因

4.1 与走丝装置相关的断丝

走丝装置引起断丝的因素主要来自于贮丝筒和导轮。

贮丝筒和导轮相比而言，导轮部件精度的丧失概率远大于贮丝筒。因此应经常检查导轮机构的精度，及时更换磨损的轴和轴承等零件，大致可从以下几方面判断导轮精度：

1）贮丝筒正反换向时出现不进给或跳进给的现象，表明电极丝在Y轴方向产生往复位移，导轮V形槽变宽，需更换导轮。

2）用手摇动贮丝筒时发现电极丝在X轴方向前后移位，这表明导轮V形槽的底径不圆，这多数是由于支撑导轮的轴承损坏或导轮卡死钼丝将导轮拉出深槽所致，需更换轴承。

3）电流表指针左右摆动大，进给速度快慢不均匀。有时电流表指针退回到零，而控制台进给速度很快，表明导电轴与导电轮接触不好，这时要更换新的导电轮和导电轴。

4.2 工作液对断丝的影响

1）切割大厚度工件，其工作液的配比应适当淡一些，约5%～8%的浓度，这样工作液较易带入工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排除和放电加工的稳定。

2）工作液使用时间长后脏污，综合性能变差是引起断丝的重要原因。

3）用高纯水配置的工作液加工时工作稳定，较少断丝。

5 其他原因造成的断丝

5.1 在拆丝、上丝时，剪下很多短头，可能会混到电器部位中或夹在走丝装置中，引起短路，造成断丝。

5.2 某些时候需要手动切割时，超过正常切割时的变频速度，造成断丝。

6 结束语

综上所述，减少断丝现象应重点从减少丝的抖动、充分冷却、排屑通畅、选择合适的加工参数、及时更换丧失精度的导轮部件等方面入手。在实际的加工过程中，由于加工设备、加工工艺等各个方面的因素的影响，造成断丝的原因很多，一定要综合分析，抓住主要矛盾，才能事半功倍。