怎样提高线切割加工精度【纯干货】

怎样提高线切割加工精度

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1.电火花线切割加工原理

电火花线切割加工，是利用工具钼丝与工件上接通脉冲电源，钼丝穿过工件上预钻好的小孔，经导向轮由储丝筒带动作往复交替移动。工件安装在工作台上，由数控装置按加工要求发出指令，控制两台步进电机带动工作台在水平X、Y两个坐标方向移动而合成任意曲线轨迹，工件被切割成所需要的形状。在加工时，由喷嘴将工作液以一定的压力喷向加工区，当脉冲电压击穿钼丝和工件之间的放电间隙时，两极之间产生火花放电而蚀除工件。

2.电火花线切割的特点

2.1不需要制造成形电极，工件材料的预加工量少。

2.2由于采用较长钼丝进行加工，单位长度钼丝损耗较少，对加工精度影响小。

2.3钼丝材料不必比材料硬，可以加工难切割的材料，例如淬火钢、硬质合金；而非导电材料无法加工。

2.4由于钼丝很细，能够方便地加工复杂形状、微细异形孔、窄缝等零件，又由于切缝很窄，零件切除量少，材料损耗少，可节省贵重材料、成本低。

2.5由于加工中钼丝不直接接触工件，工件几乎不受切削力，适宜加工低刚度工件和细小零件。

2.6直接利用电、热能加工，可以方便地对影响加工精度的参数（脉冲宽度、间隔、电流等）进行调整。有利于加工精度的提高，操作方便，加工周期短。便于实现加工过程中的自动化。

3.影响加工精度的因素

影响线切割机床加工精度的因素较多，如工艺（编程技巧、切割路径等）、加工环境、工件的材质等都能影响加工精度，而机床自身品质的好坏，则是重要的因素。

3.1机床运动的准确性

按照《电火花线切割机精度》标准，机床的几何精度与运动精度共10项，其中以工作台运动的失动量、工作台运动的定位精度及工作台运动的重复定位精度等3项运动精度对加工精度的影响显著。(1)工作台运动的失动量，它主要反映了工作台在作正反向运动时，传动丝杠与螺母之间间隙带来的误差。标准规定此误差值为0.005毫米。(2)工作台运动的重复定位精度，它主要反映工作台运动时，动静摩擦力和阻力大小是否一致，装配预紧力是否合适，而与丝杠间隙和螺距误差关系不大。标准规定的误差值为0.002毫米。(3)工作台运动的定位精度，它主要反映了工作台丝杠的螺距误差，但也与重复定位精度有一定的关系，标准规定的误差值为0.03毫米。

3.2钼丝的空间位置与运动的稳定性

线切割线切割加工的放电间隙和放电加工力都比较小，但工件的加工精度与机床静态精度之间总有较大的差距。造成这种现象的原因是钼丝的动态稳定性很差（不论是否处于放电状态），钼丝在运行过程中，不能始终保持在同一位置上，如丝速、张力等也不能保持恒定的状态。上、下导轮支点间“弦线”的波动，以及由于机械磨损、张力变化、线架与导轮的振动等都影响线切割线切割加工精度的提高。如果钼丝的振动不能得到很大的改善，则线切割加工精度也难以得到显著提高。我们做过增设钼丝限幅机构的试验，在其他加工条件不

变情况下，与原机床的加工精度进行对比，使工件纵剖面尺寸差由原来的9微米降至3微米，横剖面尺寸差由原来的11微米降到了1微米。这个试验有力地说明了钼丝振动所造成的加工误差相当大。

3.3机床的热变形

理论分析和实际检测都证明，温升所造成的机床变形是不容忽视的。若机床电器、脉冲电源及工作液箱都设置在床身内部，通风条件又不好，当开机工作一段时间后，由于温度升高使机床部件产生的热变形，会使线架的位置产生位移，因而影响加工精度。

4.提高线切割机床加工精度的途径

4.1减小钼丝的振动

钼丝的振动振源有储丝筒换向振动、导轮振动（包括径向圆跳动和偏摆等）及电火花放电力等。储丝筒换向时造成的线架振动，又影响钼丝的动态稳定性。下面从导轮、线架、丝速、张力以及挡丝机构等方面进行分析。

4.1.1导轮：导轮振动对钼丝振动有直接而严重的影响。对导轮径向圆跳动及摆动应该严格控制，特别是导轮与导轮座装配到上、下线臂上后的径向圆跳动及偏摆，往往和导轮原始精度差别较大。走丝系统中所有导轮V形槽的中间平面，都应该严格处于同一个平面中，任何一个导轮V形槽的中间平面偏离该平面，或导轮轴心线与该平面不垂直，都会加剧钼丝的振动。因此，导轮数少一些为好。导轮轴承的工作环境很差，应该用好的润滑脂，并应尽量消除轴承间隙。

4.1.2线架：线架在外振力作用下，除了整体摆动外，还有弯曲变形。适当加大线架立柱在X方向及线架横梁在Z方向上的尺寸，对提高钼丝运行时的动态稳定性是有利的。此外，线架立柱与上、小横梁的连接刚度也很重要。

4.1.3丝速：丝速过高，造成导轮径向圆跳动的频率也高，而钼丝振动的幅值是随导轮径向圆跳动的频率成一定比例增加。可见在可能条件下适当降低走丝速度，将有利于提高线切割加工的精度。

4.1.4张力：张力过小会频繁短路；导致加工不稳定，而使切割效率下降，并严重影响加工精度。如果要求加工精度高一些，张力的大小与平稳性就不能不考虑了。张力的大小会造成钼丝在导轮上支点位置的变化，张力过大时支点在导轮水平母线附近，张力过小时，会飘移至水平母线附近的下方，因而导致钼丝在X方向上的位置飘移了ΔX，试验证明，当张力为9.8N时，ΔX≈8~10微米，张力增大时，ΔX变小，而张力减小时，ΔX迅速增大。另外钼丝处于储丝筒的收丝侧与放丝侧的不同，而存在着收丝侧紧、放丝侧松的区别，在正反向运行时，上、下导轮上钼丝的张力状态是不同的，由此形成ΔX的周期性变化，影响了钼丝在空间的位置，所以张力过小是不行的。有的生产厂家已为新生产的线切割机床增设了恒张力机构，这对改善钼丝因伸长而引起的松弛，减小钼丝晃动量，使加工稳定有一定的好处。

4.1.5挡丝机构：使用挡丝机构的确能有效地阻隔向加工区所传来的振动，挡丝机构对线切割线切割机床提高切割加工精度很重要。

4.2减少热变形

脉冲电源、机床电器及工作液箱等热源，不要装在床身内，万不得已时，应该有良好的通风降温措施。

5.加工中注意事项

5.1要想得到好的精度、粗糙度，机床各部位（包括走丝机构、各导轮、丝筒部、放电参数、工作液等）都必须调整到良好工作状态。所以要经常对机床保养调整，才可能加工出良好精度和粗糙度的产品来。

5.2对于不同材料的零件，其切割效果差异很大。在切割一般类零件时，其切割效果比较好；在切割一些特殊材料的零件时（如硬质合金、铝及同铜等材料），其切割效果很差，主要表现为：切割效率明显降低；切割尺寸精度及粗糙度变差；钼丝、导轮及导电块磨损明显加快；切割硬质合金时，上下宝石主导轮已经不适应（外缘破损）必须要用陶瓷导轮或钢主导轮（钢主导轮须加绝缘套）。切割小圆弧时，应当特别注意，由于材料及放电参数的影响，会引起切割圆弧精度变差。在切割特殊材料（铜、铝等）时，其影响更加明显。根据试验，在切割小圆弧时，选择较小的放电参数能较好地达到加工精度要求。5.3加工12h后，将丝筒左右行程开关分别向中心移动3~5mm，使丝筒的运行行程缩短，防止可能出现的切割缝隙夹丝现象。

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