影响线切割加工表面质量的因素分析和对策

高晓瑜　许利利　陶保平　张大伟

摘 要：针对线切割加工中加工表面常出现的烧伤、纹路粗糙等质量问题作了详细分析并提出了相应措施，对进一步完善和提高线切割加工表面质量具有一定的意义。

关键词：线切割加工；表面质量；措施

1.上下切割面烧伤呈焦黄色

线切割加工中预置进给速度对切割速度、加工精度和表面质量影响很大。预置进给速度应紧密跟踪工件蚀除速度。二者加工间隙应恒定在最佳值上。这样可增大有效放电状态，减少开路和短路，使切割速度达到给定加工条件下的最大值，从而保证加工的稳定性和零件表面质量。

1.1进给速度过高（过跟踪）此时间隙中空载电压波形消失，加工电压波形变弱，短路电压波形浓。这时工件蚀除的线速度低于进给速度，间隙接近于短路，加工表面发焦呈褐色，工件的上下端面均有过烧现象。

1.2进给速度过低（欠跟踪）此时间隙中空载电压波形较浓，时而出现加工波形，短路波形出现较少。这时工件蚀除的线速度大于进给速度，间隙近于开路，加工表面亦发焦呈淡褐色，工件的上下端面也有过烧现象。

1.3进给速度稍低（欠佳跟踪）此时间隙中空载、加工、短路三种波形均较明显，波形比较稳定。这时工件蚀除的线速度略高于进给速度，加工表面较粗、较白，两端面有黑白交错相间的条纹。

1.4进给速度适宜（最佳跟踪）此时间隙中空载及短路波形弱，加工波形浓而稳定。这时工件的蚀除速度与进给速度相当，加工表面细而亮，条纹均匀。在这种情况下，能得到表面粗糙度、精度高的最佳加工效果。表1给出了根据进给状态调整变频的方法。

表1根据进给状态调整变频的方法

实频状态 进给状态 加工面状况 切割速度 电极丝 变频调整

过跟踪 慢而稳 焦褐色 低 略焦、老化快 应减慢进给速度

欠跟踪 忽慢忽快不均匀 不光洁易出深痕 低 易烧丝、丝上有白斑伤痕 应加快进给速度

欠佳跟踪 慢而稳 略焦褐、有条纹 较快 焦色 应稍增加进给速度

2.加工表面纹路粗糙

2.1电极丝张力的影响。线切割加工中，电极丝的张力大小同样影响到加工面的质量、加工速度和加工稳定性。当加工厚度80mm以上时，由于刚开始切入时容易发生断丝，所以丝的缠绕力应“松些”，待电极丝工作一段时间后，操作人员再根据加工面的质量情况对丝张力作调整，以补充张力伸长和下降带来的张力改变。当加工薄件或切割精度和粗糙度要求较高的零件时，丝的张力应适当取大，即丝的缠绕力紧些，因为此时工作液容易进入放电间隙，有利于排屑，加工稳定性好，加工表面粗糙度也好。但当工件厚度在2～3mm左右时，由于电极丝容易抖动，易引发断丝，对工件精度和加工表面粗糙度均不利，所以为了避免由丝振动引起的断丝，此时丝张力不宜过紧。

2.2走丝速度偏高。线切割加工中，当加工厚件时，随着走丝速度的提高，在一定范围内，加工速度也提高了。走丝速度的提高，有利于电极丝将工件液带入较大厚度的工件放电间隙中、排除电蚀产物，提高放电加工的稳定性。但走丝速度过高，将导致电极丝的正反走丝换向频繁，使有效工作时间减少，从而加大了机械振动，降低加工精度和切割速度。再者，由于电极丝的丝径决定了切缝宽度和允许的峰值电流，而峰值电流的增大是随线切割速度的提高而增大。所以，丝速不能过高，否则将导致加工速度的提高，进而造成峰值电流的增大，最终造成断丝故障发生。为此高速切割厚件时，一般选取7～10mm/s的丝速来保证加工速度和表面加工质量。

3.工作液影响

3.1根据线切割加工机理，要求工作液具有良好的绝缘性能。绝缘性能低时，放电间隙状态变差，不能正常放电，同时也减小了液体对工件的亲和附着力，减小了对窄缝的去油污能力和对电极的洗涤作用，导致整个端面出现发黑和生锈现象。当绝缘性能较强时，则放电间隙变小，切割速度降低，使得切屑困难，若此时工作液喷淋不到位，循环流动差，也会导致加工面发黑和粗糙度差现象。因此，在线切割初加工中，乳化油和水的比例为1：5，在使用中要求浓度不小于1：10。

3.2切削液方向。削液方向流动不能随意，否则切削液不能顺利进入工件放电位置，作用就会减小，影响加工表面质量。改善方法：切削液最好是按螺旋状形式包裹住电极丝，以提高工作液对电极丝振动的吸收作用，减少钼丝的振动，还有利于电极丝把切削液带入放电装置，改善表面粗糙度。

3.3切削液清洁度切削液使用时间过长，其中的金属微粒逐渐变大，工作液的作用下降，使表面质量下降，还会堵塞冷却系统，所以必须对工作液进行过滤，使用时间长，要更换冷却液。改善方法：在冷却泵体抽水孔处放一块海绵，使切削液中杂质吸附在海绵上，必要时需要换新的切削液。

4.结束语

综上所述，影响线切割加工工件表面质量的因素很多，只要正确分析和有效控制各种因素并采取相应措施，就能在保证高生产率的前提下，改善和提高线切割加工工件的精度及表面质量。

参考文献：

[1]王生奎.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社，2008.

[2]宋昌才.数控电火花加工培训教材[M].化学工业出版社，2008.