快走丝线切割加工黑白条纹产生原因分析及对策
线切割加工零件常见质量问题的与解决方案
第３期（总第１７２期）２０１２年６月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．３Ｊｕｎ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０３－０１８６－０２线切割加工零件常见质量问题的分析与解决方案王 欣（江苏省苏州市昆山登云科技职业学院，江苏 昆山 ２１５３００）摘要：选用线切割快速走丝机床，针对加工零件变形、表面进刀痕、黑白条纹等不良质量，通过反复试验，找到问题出现的原因，并给出相应的解决方案。
关键词：线切割加工；快走丝；质量；改善中图分类号：ＴＧ４８４ 文献标识码：Ｂ收稿日期：２０１２－０２－１３；修回日期：２０１２－０２－２０作者简介：王欣（１９８３－），女，天津人，技师，在读硕士研究生，从事模具专业教学工作。
０ 引言电火花线切割机按切割速度可分为快走丝和慢走丝。
慢走丝电极丝作单向低速运行，用一次就废弃掉，以保证加工段电极丝的直径因放电损耗变化很小，对加工精度几乎无影响，其加工的工件表面质量好，但成本高。
快走丝电火花线切割机床的电极丝是快速往复运动的，电极丝在加工过程中反复利用，能满足一般的使用需求，成本低，在许多企业模具制造中得到广泛的应用。
本次试验选用线切割快速走丝机床，针对工艺路线安排不当产生的材料变形、进刀痕，参数选取不当引起的表面质量变化，工装及其他因素的影响所产生的材料质量问题进行分析，提出相应的解决方案，最终解决企业加工中常见的质量问题。
１ 加工工艺的安排１．１ 切割路线的安排切割前应合理安排工艺路线，切割时应考虑工件材料原有的内部应力平衡状态，防止因工件材料变形致使切出时可能产生夹丝、断丝的现象。
线切割加工路线如图１所示。
图１ 线切割加工路线此次试验，采用铝材加工异形体，比较图２（ａ）与图２（ｂ）可知：图２（ａ）加工时从工件外表面切入，加工后表面一边表现细致，一边表现粗糙；图２（ｂ）从工件内部加工零件，加工后零件表面均匀，加工质量良好。
转快走丝线切割常见问题和解决办法
转快走丝线切割常见问题和解决办法1：换向条纹能完全去掉吗?由电蚀原理决定，放电电离产生高温，液内的碳氢化合物被热分解产生大量的碳黑，在电场的作用下，镀覆于阳极。
这一现象在电火花成型加工中被利用作电极的补偿。
而线切割中，一部分被丝带出缝隙，也总有一部分镀覆于工件表面，其特点是丝的入口处少，而丝的出口处多。
这就是产生犬牙状黑白交错条纹的原因。
这种镀层的附着度随工件主体与放电通道间的温差变化，也与极间电场强度有关。
就是说，镀覆碳黑的现象是电蚀加工的伴生物，只要有加工就会有条纹。
碳黑附着层的厚度通常是0.01~2μ，因放电凹坑的峰谷间都有，所以擦掉是很困难的，要随着表面的抛光和凹坑的去除才能彻底打磨干净。
只要不是伴随着切割面的搓板状，没有形状的凸凹仅仅是碳黑的附着，可不必大感烦脑。
因为切割效率，尺寸精度，金属基体的光洁度才是我们所追求的。
为使视觉效果好一些，设法使条纹浅一点，可以从以下几个方面同时着手，即冷却液稍稀些、稍旧一些，加工电压降低一点，变频跟踪更紧一点等。
要彻底没有条纹，则要把产生条纹的条件全部铲除，即丝不换向，液内无乳化的碳氢物改用纯水，这样我们快走丝线切割的主要优越也就没了。
目前去掉换向条纹最有效的办法仍然是多次切割，就沿轮廓线留量0.005~0.02,切割轨迹修正后再切一遍,不留量沿上次轨迹再重复一遍,这样的重复切割,伴随脉冲加工参数的调整,会把换向的条纹完全去除干净，且把加工精度和光洁度都提高一等。
重复切割的最基本条件是机床有足购的重复定位精度和操作的可重复性。
当然还要有操作者的明确思路和准确操作。
2：搓板纹是怎么产生的?随着钼丝的一次换向，切割面产生一次凸凹，在切割面上出现富于规律的搓板状，通常直称为"搓板纹"。
如果不仅仅是黑白颜色的换向条纹，产生有凸凹尺寸差异，这是不能允许的。
应在如下几处找原因：丝松或丝筒两端丝松紧有明显差异，这造成了运行中的丝大幅抖摆，换向瞬间明显的挠性弯曲。
快走丝断丝问题的分析及应对措施
高速 走丝线 切割 是通 过 电极丝 和工 件之 间脉冲 放 电时产 生 的电腐 蚀 作 用 ， 工 件进 行 加工 的一 种 对
特 种加工 工艺 方法 ， 具有 加工 材料 广泛 、 精度 较高等 优点 ， 我 国模具 行 业 应 用广 泛 。但 是 高速 走丝 线 在 切 割加工 时的 断丝现 象一 直是 生产 过程 中 的一 个严重 的 问题 。由于断 丝使得 加 工停顿 并且 只能从 头开 始 加工 ， 大量浪 费工 时 ， 且破 坏 了工件 的定位 基准 ， 并 提高 了实现无 人操 作加 工 的难度 ， 阻碍了线切 割加 工 工艺 的发展 。高 速走 丝线切 割 在生产 加工 中 ， 不稳 定 因素 很 多 ， 丝 和工 件 变形 现象 时有 发 生 ， 成 断 造 零 件的报 废和 时间成 本 的大大 提高 。所 以 ， 线切 割加 工 中的各种 问题 ， 也越 来越 引起人 们 的关 注 。本 文 拟 结合生 产实 际 ， 高速走 丝 线切 割加工 断丝 问题作 分析处 理 。 对
这类 问题 ， 以致 于高速走 丝 线切 割在 生产加 工 中断丝等 常见 问题 ， 正成 为 困扰 企业 的老 问题 。 真 由此可知 ： 同类 型 的脉 冲电源 的断丝 先兆 信号不 同， 能反 映 向放 电间 隙 中输 入 能量 大小 的 量 ， 不 凡 在断丝 前都会 有 一个突 然 的增加 ， 原则 上都 可作 为断丝 先兆信 号 ， 国外 已研制 出了根据 断丝先 兆信号采
过 程 的不 稳定使 输入 间 隙的 热负 载增 加且集 中在一 点上 所 致 。钼丝 在 机 械 故 障 时 由于送 丝 不及 时 ， 会
导 致拉断 ， 几种 直径 的钼 丝 的最小 拉 断力 如表一 所示 。 不稳 定状态 在线 切 割加 工 中主要 的表 现形 式有 ： 路 、 短 丝振 、 丝松 、 丝 、 断 皂化 液不 流 、 电火 花等 。在 线切 割机 床使用 时 间 １天 以上 时 ， 由于 本身零 部 件 （ 导轮 、 承 等 ） 损 严 重 ， 工 精 度 降低 。尽 管加 工 轴 磨 加 前 已调整 好 电参 数 ， 但是 往往 由于长 时间加 工 ， 大 了丝 筒 的径 向跳 动 造 成 动 态 不平 衡 ， 切 割 表面 黑 增 使 白纹路 明显增深 ； 上丝 在高 速切 割运 动 中遭受 急冷 、 热 、 电作 用 产 生 高温 ， 重 了丝 的 损耗 ， 径 加 急 放 加 丝 逐 渐减小 ， 出现 丝松 、 幅增 大 ， 工 中会 突然 出现丝 速减慢 以及 丝筒 在换 向时丝 速 又突增 现象 ， 振 加 使得 丝 在 快速运 转 中很 容 易跳 出导 轮槽 而被 夹断 。所 以 当长时 间加工 时 ， 一定要 随 时 观察 放 电加工状 态 ， 每 在 次 加工前 首先应 紧 丝一 次 ， 工作 ２到 ３小 时左 右后再 紧丝 一次 ； 待 同时注 意 观察工 作 电压 表指 针是 否稳 定， 有无摆 动 ， 否处 于短 路状 态 ， 是 变频 是 否稳定 ， 以保 证一 个稳定 的加工 状 态 。 由于 导 电块是 用于支 撑 电极 丝 的 ， 间长 了将磨 出一 个沟 槽 ， 容 易 造 成夹 丝 ， 以对 于 这 类 机 械故 障 ， 电块 工 作 一段 时 间 时 很 所 导 后， 应将其 旋转一 个 角度 或更 换掉 。
快走丝线切割机床加工质量分析及工艺参数选择
快走丝线切割机床加工质量分析及工艺参数选择摘要：全面分析了快走丝线切割机床加工质量的影响因素。
通过工艺实验归纳总结了电参数与加工质量和效率之间的工艺规律。
关键词：快走丝线切割机床；加工质量；分析；电参数；选择1.引言影响丝线切割加工产品质量的因素有很多，受到多个综合性因素的影响，如机床的制造精度因素，电加工机理、工艺方法等因素。
在生产实践应用中，由于快走丝线切割机床的工艺较为复杂，在生产过程中，进行不同的参数设置会有不同的生产结果，在生产过程中，如参数选择应用不当，会对产品的加工质量产生一定的影响。
作为加工模具的主要生产设备，高速走丝电火花线切割机床在实践应用中，会出现很多的问题，如由于工艺等多方面的问题会出现加工表面粗糙度达不到相关要求，无法达到模具和精密零件的加工的要求。
因此，要对影响加工质量的因素进行分析找到其固有的规律，根据产品的要求，找到适宜的工艺并设置相应的工艺参数，总结出提高加工质量的工艺等方法是非常必要的。
本文对快走丝线切割机床加工过程中的工艺参数进行了实验分析，对影响加工质量的因素进行了探析，通过建立工艺参数数据库的方式来总结出优质的工艺加工方法。
2.加工质量分析在生产操作中，对于快走丝线切割机床加工质量产生影响的因素诸多，比如由于操作机床的技术问题等原因，还有一些电参数的工艺设计问题。
对质量产生影响的因此是多样性的，如：工艺系统的精度、刚度和稳定性等因素。
如由机床、电极丝、夹具、工件所组成的工艺系统的精度的管理水平等。
提高加工质量的比较有效的方法之一即是改善加工工艺。
对于加工工艺的提高，要根据加工产品的特点来选择合理的加工条件、次数及电参数等工艺参数，以达到最佳的切削效果。
其中最重要的一个环境即工艺参数的设定，合理的设定工艺参数对于质量的影响重大，通过要求设计者要具备丰富的专业知识，并在实践中积累了大量的操作经验。
能够根据产品的要求来设计合理的工艺参数。
3.最佳电参数选择在快走丝线切割机床加工工艺设计中，最为重要的设计之一即是电参数工艺参数的设计。
线切割知识
1割如何调整变频跟踪速度调节变频跟踪速度本身并不具有提高加工速度的能力,其作用是保证加工的稳定性。
当跟踪速度调整不当时会显著影响加工工艺指标和切割表面质量，并有可能产生断丝。
最佳变频跟踪速度调整可参照下述两个依据：首先，最佳加工电流应是短路电流的80%左右（在起始加工时可以先用钼丝压在工件侧面然后开高频，此时电流表显示的即为短路电流值），这一规律可用于判断进给速度调整是否合适；其次，可通过电流表指针的摆动情况判断，正常加工时电流表指针应基本不动。
如果经常向下摇摆，则说明欠跟踪，应将跟踪速度调快；如经常向上摇摆则说明经常短路，属于过跟踪状态,应将跟踪速度调慢；如指针来回较大幅度摇摆则说明加工不稳定,应判明原因做好参数调节（如调整脉冲能量、工作液流量、走丝系统包括导轮、轴承的状态）再加工,否则易引起断丝2、线切割加工：怎么调整排丝轮和挡丝棒排丝轮和挡丝棒的作用大体是两个，一个是不致使丝在运动中大幅度的摆起来，再就是靠它们的定位作用，整齐地排挠在丝筒上。
当然排丝的左右换向位置也是由它们确定的。
调整的原则是：一、让丝在丝筒上正反排绕的间隔在2mm左右，防止换向瞬间的叠丝。
二、与导轮的V形槽中心共同把丝限制在与导轮的轴向相垂直的直线上，以保证导轮V形槽对丝运动的导向定位作用。
三、排丝轮和挡丝棒也要保证与床身的绝缘，不可因它们使丝与床身短路。
四、限制水过多地被带到丝筒上。
任何时候，排丝轮和挡丝棒都不应对丝的运行产生过大的阻力，因为它对丝的工作张力产生任何影响都会起负面作用。
线切割加工常见问题问答：校正丝的垂直要注意些什么丝的垂直是指钼丝与X、Y平面的垂直，丝的垂直度对加工精度的影响是直接的、重大的。
校正丝是一个很慎重、很认真的工作，绝不可草率从事。
机床在购买时，会带来供钼丝校正用的工具，其中有亚铃形，有圆柱形，有直角形，有四方六面体，也有导电接触电表显示形的专用仪。
只要有足够的精度且使用得当，都可以收到满意的效果。
快走丝线切割加工中工件质量问题及处理
快走丝线切割加工中工件质量问题及处理唐秀兰【摘要】文中主要介绍了快走丝线切割机床加工中常见的工件表面粗糙度差、工件尺寸精度不符的主要原因及相应的解决办法,为零件的线切割加工者提供了参考.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】2页(P121-122)【关键词】线切割加工;质量问题;原因;处理方法【作者】唐秀兰【作者单位】四川信息职业技术学院,机电工程系,四川,广元,628017【正文语种】中文【中图分类】TG6611 引言快走丝线切割机床结构简单，价格便宜，加工成本低，在国内使用广泛。
然而快走丝线切割机床在加工过程中，难免出现工件质量（尺寸精度，表面粗糙度）达不到零件要求的情况，使我们的加工无法继续进行或花大量的时间去解决，从而影响生产效率。
根据笔者在教学、科研和生产实践中工作经验的积累，对快走丝线切割机床加工中常见的工件质量（尺寸精度，表面粗糙度）问题及处理方法做了一些探索，积累了一定的工作经验，现介绍如下。
2 工件表面粗糙度差的原因及处理方法零件加工过程中，切割出的零件粗糙度差是常遇到的问题，如零件表面出现黑白条纹、很明显的切割痕迹等。
产生此类现象的主要原因及解决办法有如下几点：（1）电极丝抖动电极丝在换向瞬间会造成其松紧不一，电极丝张力不均匀，引起电极丝抖动，从而使工件表面粗糙度变差。
所以在加工过程中应尽可能减少电极丝运动的换向次数，加大电极丝的有效工作长度，即增加储丝筒上丝的长度，避免储丝筒频繁换向。
对于有可调丝架的机床，根据工件厚度调整丝架跨度，使上丝架与工件的距离尽量靠近，以减少电极丝抖动，从而提高工件的表面质量。
（2）电极丝松紧不均或穿丝后没拉紧电极丝上新丝时，应用专用机构张紧的方式将电极丝绕在储丝筒上，保证电极丝松紧均匀。
新丝用到一定程度后会磨损，也会造成储丝筒上电极丝松紧不均匀，可用挑丝轮挑紧电极丝。
在零件加工过程中，穿丝时应拉紧电极丝，减少丝的抖动，从而提高工件的表面质量。
线切割故障处理
电火花线切割常见问题的技术论述2010-6-24 1:54:38 苏州市常荣数控设备有限公司1{来源于网络}一、线切割“花丝”现象分析与解决一段时间的切割后，钼丝会出现一段一段的黑斑，黑斑通常有几到十几毫米长，黑斑的间隔通常有几到几十厘米。
黑斑是经过了一段时间的连续电弧放电，烧伤并碳化。
变细变脆和碳化后就很容易断。
黑斑在丝筒上形成一个个黑点，有时还按一定规率排列形成花纹，故称为“花丝”。
二、“花丝”现象的成因因不能有效消电离造成连续电弧放电，电弧的电阻热析出大量碳结成炭精粒，钼丝自己也被碳化。
工件较厚（放电间隙长）、水的介电系数低（恢复绝缘能力差）、脉冲源带有一个延迟灭弧的直流分量（大于10mA）这三者之一是“花丝”现象的基本条件。
放电间隙内带进（或工件内固有）一个影响火花放电的“杂质”是“花丝”现象的诱因。
“花丝”与火花放电加工的拉弧烧伤是同一道理，间隙内的拉弧烧伤一旦形成，工件和电极同时会被烧出蚀坑并结成炭精粒，炭精粒不清除干净就无法继续加工。
细小的炭精粒粘到那里，那里就要拉弧烧伤，面积越来越大，决无自行消除的可能性。
如果工件和电极发生位移，各自与对面都会导致新的拉弧烧伤，一处变两处。
唯一办法是人下手清理，而线切就无能为力了。
三、“花丝”的发生和发展在放电间隙长、蚀除物排出困难、恢复绝缘能力差、火花爆炸无力时，“杂质”很容易产生，电阻热迅速变拉弧烧伤，炭精粒也相拌而成，这个拉弧点随丝运动，其间每个脉冲能量都通过这个拉弧点释放，直到这个拉弧点走出工件，绝缘才有可能恢复，才有可能产生新的火花放电。
钼丝这个点的烧伤炭化（即黑斑）就形成了。
如果间隙内刚才诱发拉弧烧伤的那个点仍顽强存在，极容易与现在接触的钼丝点重复电弧放电，第二个烧伤炭化（即黑斑）点就又形成了。
所以那个点与工件出口的距离往往等于两黑斑间的距离。
自第一个烧伤炭化以后，丝上留了一个炭化点，工件间隙留了一串炭化点，极细的炭精粒播散到水里随时会进入间隙，它们都成了“花丝”的诱发因素。
如何解决加工工件表面出现黑白条纹现象
如何解决加⼯⼯件表⾯出现⿊⽩条纹现象
机械部分常见故障及诊断
故障现象：加⼯⼯件表⾯有⿊⽩条纹现象。
故障查找与分析
当电极丝从上向下运动时，⼯作液在放电间隙⾥受到⾼温热裂分解，形成⾼压的⽓体，它急剧向外扩散，对上部蚀除的排除造成困难，这时，放电产⽣的炭⿊等物质将凝聚附着在上部加⼯表⾯上，使之显⿊⾊。
在下部，排屑条件好，⼯作液少，放电产物中炭⿊较少，况且放电常常是在⽓体中发⽣，因此加⼯表⾯呈⽩⾊。
同理，当电极丝由上向下运动时，下部呈⿊⾊，上部呈⽩⾊。
在加⼯⼯件表⾯两端出现⿊⽩交错相间的条纹。
处理⽅法
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快走丝线切割加工黑白条纹产生原因分析及对策
摘要本文分析了数控电火花线切割加工工件产生的黑白条纹的原因,以及提高数控电火花线切割加工工件表面粗糙度的一些方法,重点说明黑白条纹的去除方法。
通过改进工作液喷射方式,根据工件调试不同切削液等各种办法,可以很大程度上减轻黑白条纹,提高高速线切割加工的表面粗糙度,使得工件表面光洁均匀。
关键词数控;线切割;电火花;黑白条纹;HSWEDM
1 电火花线切割加工概述
现有的数控线切割电火花加工机床分为低速走丝(LSWEDM)和高速走丝(HSWEDM)两类。
低速走丝线切割机床一般用黄铜作为电极丝。
电极丝采用单向低速运行,用一次就废弃。
高速走丝机床的电极丝使快速往返运行的,电极丝在加工过程中反复使用。
这类电极丝主要有钼丝、钨丝,市场上常用的是直径0.18mm的钼丝。
快速走丝方式的丝速一般为每秒几百毫米到十几米,如果丝速为10m/s时,相当于l 微秒时间内电极丝移动0.01mm。
这样快的速度,有利于脉冲结束时,放电通道迅速消电离。
2 电火花线切割加工产生黑白条纹的原因分析
采用往返式高速走丝方式的电火花线切割加工,所加工的钢工件表面往往都会出现明显的黑白相间的条纹(如图1),切割表面存在黑白交叉条纹影响加工表面宏观质量的一个重要问题。
通过反复观察工件加工过程和加工后工件检测,可以发现一个规律,在滚筒运丝换向的一个切割行程内,条纹的出现与电极丝的运动方向有关,电极丝进入处呈黑色,出口处呈白色。
这是因为排屑和冷却条件不同造成的。
电极丝从上往下运动时,工作液从上部浇注,由电极丝带入切缝内,放电产物则由电极丝从下部带出加工区。
这时,上部工作液充分,冷却条件好,电极丝进口处工作液充分,放电是在工作液(乳化液)中进行,下部工作液少,冷却条件差,但排屑条件较上部好。
工业液在放电区域内受高温影响瞬时高压气体,并急速向外扩散,对上部的电蚀产物排出造成困难。
这时,放电产生的炭黑等物质凝聚附着在上部加工表面,使之呈现黑色。
在下部,排屑条件较好,工作液少,放电产物中炭黑较少,况且放电常常是在气体中发生,因此加工表面呈现白色。
同理,当电极丝从下向上移动时,下部呈黑色,而上部呈白色。
这样,往返走丝的电火花线切割加工表面,就形成了黑白交错相间的条纹。
这种黑白相间的条纹,通常都会对加工表面粗糙度产生一定的影响。
电极丝进口处工作液充分,放电是在工作液(乳化液)中进行。
而在电极丝出口处,液体少,气体多,在低压放电的条件下,气体中放电间隙相对较小。
所以,进口处的放电间隙比出口处大,结果使白色条纹比黑白条纹凸出。
根据运丝系统稳定性不同,白色条纹会比黑白条纹凸起几微米至几十微米。
3 限制黑白条纹的对策
根据黑白条纹产生的原因可知,在电极丝往复移动的情况下,产生黑白条纹是很难完全避免的。
但生产实践表明,黑白条纹的深浅变化并不一致,有的十分明显,凹凸相差几十微米;有的则是黑白条纹并不明显,凹凸相差也只有几个微米,说明黑白条纹是可以限制的。
限制黑白条纹的方法,在生产实践中主要有以下几种:
1)确保运丝系统稳定性。
调整储丝筒使其运转平衡,导向导轮无轴向窜动和径向跳动现象;
2)采用更合理的工作液喷射方式。
采用螺旋式喷嘴,使工作液沿电极丝轴线喷出,且上下均匀;
3)选用洗涤性强的皂化液做线切割加工工作液。
根据不同的加工工艺指标,一般在5%～20%范围内,(乳化液5%～20%,水95%～80%)。
一般按质量比配置,也可大致按体积比配置。
对加工表面粗糙度要求比较高的工件浓度比可适当大一些,约15%～20%。
对要求切割速度高和大厚度的工件,浓度可适当小一些,5%～8%。
4)线切割加工常选用模具材料Cr12的切割方法,Cr12属于高合金工具钢,具有较高的淬透性和耐磨性、热处理变形小,能承受较大的冲击载荷。
对于模具上常用的这种材料,具有良好的线切割加工性能,工作液用蒸馏水配制浓度稍小一些可以减轻表面的黑白条纹,使工件表面洁白均匀。
5)超短行程往返切割方法,每次走丝换向的实际切割距离很短,大约为丝径的1/4左右,电极丝上、下运动时形成的凹凸不平将相互叠在一起,黑白条纹将难于看出。
虽然储丝筒旋转换向频繁,但整个切割过程仍然在满丝筒的全长钼丝上进行,有效地避免了集中放电后的丝径损耗问题。
6)电极丝往返移动过程中,采取电极丝仅在一个方向移动时放电,而在另外两个方向(反方向)移动时不放电。
这样做也可限制黑白条纹的产生,但单方向移动时切割的生产率较低。
通过以上6种办法,可以很大程度上可以减少减轻黑白条纹,提高高速线切割加工的表面粗糙度,使得工件表面光洁均匀。
参考文献
[1] 张学仁.数控电火花线切割加工技术[M].哈尔滨工业大学出版社,2001,11.
[2] 刘志东.基于复合工作液的电火花线切割加工技术研究[J].电加工与模具,2008(增刊).
[3] 刘瑞已.电极丝及丝速和条纹对线切割的影响[J].机械工程师,2005(3).。