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慢走絲的工作原理
2016-10-27是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型的一種加工機(jī)床
慢走絲加工時(shí)在線電極與工件之間存在的疏松接觸式輕壓放電現(xiàn)象。通過多年觀察研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)柔:性電極絲與工件接近到通常認(rèn)為的放電間隙(例如8～10μm)時(shí)，并不發(fā)生火花放電，甚至當(dāng)電極絲已接觸到工件，從顯微鏡中已看不到間隙時(shí)，也常常看不到火花，只有當(dāng)工件將電極絲頂彎并偏移一定距離(幾微米到幾十微米)時(shí)才發(fā)生正常的火花放電。此時(shí)線電極每進(jìn)給1μm，放電間隙并不減少1μm，而是電極絲增加一點(diǎn)線間張力，而工作則增加一點(diǎn)側(cè)向壓力，顯然，只有電極絲和工件之間保持一定的輕微接觸壓力后才能形成火花放電。據(jù)此認(rèn)為在電極絲和工件之間存在著某種電化學(xué)產(chǎn)生的絕緣薄膜介質(zhì)，當(dāng)電極絲和工件接觸時(shí)因其在不停運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)摩擦使該絕緣薄膜介質(zhì)減薄到可被擊穿的程度才會(huì)發(fā)生火花放電。
慢走絲機(jī)床性能指標(biāo)
一般性能衡量指表為：精度，速度，表面光潔度，轉(zhuǎn)角精度，真圓度
慢走絲線切割機(jī)所加工的工件表面粗糙度通常可達(dá)到Ra=0.6μm，且慢走絲線切割機(jī)的真圓度誤差、直線誤差，轉(zhuǎn)角誤差和尺寸誤差都是快走絲線切割機(jī)的N倍以上，所以在加工高精度零件時(shí)，慢走絲線切割機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。
由于慢走絲線切割機(jī)是采取線電極連續(xù)供絲的方式，即線電極在運(yùn)動(dòng)過程中完成加工，
因此即使線電極發(fā)生損耗，也能連續(xù)地予以補(bǔ)充，故能提高零件加工精度。但慢走絲工作時(shí)影響其加工工作表面質(zhì)量的因素很多，特別是慢走絲線切割機(jī)更需要對(duì)其有關(guān)加工工藝參數(shù)進(jìn)行合理選配，才能保證所加工工件的表面質(zhì)量
慢走絲加工時(shí)金屬的蝕除分熔化和氣化兩種。寬脈寬作用時(shí)間長(zhǎng)，容易造成熔化加工，使工件表面形貌變差，變質(zhì)層增厚，內(nèi)應(yīng)力加大，易產(chǎn)生裂紋。而脈寬小到一定值時(shí)，作用時(shí)間極短，形成氣化加工，可以減小變質(zhì)層厚度，改善表面質(zhì)量，減小內(nèi)應(yīng)力，避免裂紋產(chǎn)生。
先進(jìn)的慢走絲采用的脈沖電源其脈寬僅幾十ns，峰值電流在1 000 A以上，形成氣化蝕除，不僅加工效率高，而且使表面質(zhì)量大大提高
慢走絲加工采用水質(zhì)工作液。水有一定的導(dǎo)電性，即使經(jīng)過去離子處理，降低電導(dǎo)率，但還有一定的離子數(shù)量。當(dāng)工件接正極，在電場(chǎng)作用下，OH-離子會(huì)在工件上不斷聚集，造成鐵、鋁、銅、鋅、鈦、鎢的氧化和腐蝕，并使硬質(zhì)合金材料中的結(jié)合劑—鈷成離子狀態(tài)溶解在水中，形成工件表面的“軟化層”。曾采用提高電阻率的措施(由幾十千歐?厘米提高到幾百千歐?厘米)，盡可能降低離子濃度，雖對(duì)改善表面質(zhì)量起了一定的作用，但還是不能有效地徹底解決“軟化層”的問題。
防電解電源是解決工件“軟化層”的有效技術(shù)手段。防電解電源采用交變脈沖，平均電壓為零，使在工作液中的OH-離子電極絲與工件之間處于振蕩狀態(tài)，不趨向工件和電極絲，防止工件材料的氧化。
采用防電解電源進(jìn)行電火花線切割加工，可使表面變質(zhì)層控制在1μm以下，避免硬質(zhì)合金材料中鈷的析出溶解，保證硬質(zhì)合金模具的壽命。
測(cè)試結(jié)果表明，防電解電源加工硬質(zhì)合金模具壽命已接近機(jī)械磨削加工，在接近磨損極限處甚至優(yōu)于機(jī)械磨削加工。
慢走絲常用加工工藝
人為因素的控制與改善主要包括加工工藝的確定和加工方法的選擇，這可以通過以下幾點(diǎn)
來實(shí)現(xiàn)：
(1)實(shí)施少量多次加工。對(duì)于這個(gè)量，一般由慢走絲機(jī)床的加工參數(shù)決定，根據(jù)使用日本Sodick慢走絲公司制造的慢走絲線割機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，除第1次加工外，加工量一般是由幾十微米逐漸遞減到幾個(gè)微米，特別是加工次數(shù)較多的**一次，加工量應(yīng)較小，即幾個(gè)微米，以至加工次數(shù)越多工件的表面質(zhì)量越好。由于減少慢走絲加工時(shí)材料的變形可以有效提高加工工件表面質(zhì)量因而應(yīng)采用少量、多次切割方式。在粗加工或半精加工時(shí)可留一定余量，以補(bǔ)償材料因原應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞所產(chǎn)生的變形和**一次精加工時(shí)所需的加工余量，這樣當(dāng)**精加工時(shí)即可獲得較為滿意的加工效果。少量、多次切割可使加工工件具有單次切割 不可比擬的表面質(zhì)量，是控制和改善加工工件表面質(zhì)量的簡(jiǎn)便易行的方法和措施
(2)合理安排切割路線。該措施的指導(dǎo)思想是盡量避免破壞工件材料原有的內(nèi)部應(yīng)力平衡，防止工件材料在切割過程中因在夾具等作用下，由于切割路線安排不合理而產(chǎn)生顯著變形，致使切割表面質(zhì)量下降。
(3)正確選擇切割參數(shù)。對(duì)于不同的粗、精加工，其絲速、絲的張力和噴流壓力應(yīng)以參數(shù)表為基礎(chǔ)作適當(dāng)調(diào)整，為了保證加工工件具有更高的精度和表面質(zhì)量，可以適當(dāng)調(diào)高慢走絲的絲速和絲張力，雖然制造線切割機(jī)床的廠家提供了適應(yīng)不同切割條件的相關(guān)參數(shù)，但由于工件的材料、所需要的加工精度以及其他因素的影響，使得人們不能完全照搬書本上介紹的切割條件，而應(yīng)以這些條件為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際需要作相應(yīng)的調(diào)整。例如若要加工厚度為27mm的工件，則在加工條件表中找不到相當(dāng)?shù)那闆r，這種條件下，必須根據(jù)厚度在20mm～30mm間的切割條件和相應(yīng)補(bǔ)嘗量作出調(diào)整，主要辦法是：加工工件的厚度接近哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)厚度就選擇其為應(yīng)設(shè)定的加工厚度，而補(bǔ)償量則根據(jù)加工工件的實(shí)際厚度，與表中標(biāo)準(zhǔn)厚度的差值，按比例選取。
(4)采用距離密著加工。為了使工件達(dá)到高精度和高表面質(zhì)量，可以采用密著加工，即應(yīng)使上噴嘴與工件的距離盡量靠近(約0.05～0.10mm)，這樣就可以避免因上噴嘴離工件較遠(yuǎn)而使線電極振幅過大影響加工工件的表面質(zhì)量。
(5)注意加工工件的固定。當(dāng)加工工件行將切割完畢時(shí)，其與母體材料的連接強(qiáng)度勢(shì)必下降， 此時(shí)要防止因加工液的沖擊使得加工工件發(fā)生偏斜，因?yàn)橐坏┌l(fā)生偏斜，就會(huì)改變切割間隙，輕者影響工件表面質(zhì)量，重者使工件切壞報(bào)廢，所以要想辦法固定好被加工工件。
慢走絲變形問題及疑難加工
凸模加工工藝
凸模在模具中起著很重要的作用，它的設(shè)計(jì)形狀、尺寸精度及材料硬度都直接影響模具的沖裁質(zhì)量、使用壽命及沖壓件的精度。在實(shí)際生產(chǎn)加工中，由于工件毛坯內(nèi)部的殘留應(yīng)力變形及放電產(chǎn)生的熱應(yīng)力變形，故應(yīng)首先加工好穿絲孔進(jìn)行封閉式切割，盡可能避免開放式切割而發(fā)生變形。如果受限于工件毛坯尺寸而不能進(jìn)行封閉形式切割，對(duì)于方形毛坯件，在慢走絲編程時(shí)應(yīng)注意選擇好切割路線(或切割方向)。切割路線應(yīng)有利于保證工件在加工過程中始終與夾具(裝夾支撐架)保持在同一坐標(biāo)系，避開應(yīng)力變形的影響。夾具固定在左端，從葫蘆形凸模左側(cè)，按逆時(shí)針方向進(jìn)行切割，整個(gè)毛坯依據(jù)切割路線而被分為左右兩部分。由于連接毛坯左右兩側(cè)的材料越割越小，毛坯右側(cè)與夾具逐漸脫離，無(wú)法抵抗內(nèi)部殘留應(yīng)力而發(fā)生變形，工件也隨之變形。若按順時(shí)針方向切割，工件留在毛坯的左側(cè)，靠近夾持部位，大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標(biāo)系中，剛性較好，避免了應(yīng)力變形。一般情況下，合理的切割路線應(yīng)將工件與夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，即將暫停點(diǎn)(Bridge)留在靠近毛坯夾持端的部位。
下面著重分析一下硬質(zhì)合金齒形凸模的切割工藝處理。一般情況下，凸模外形規(guī)則時(shí)，慢走絲加工常將預(yù)留連接部分(暫停點(diǎn)，即為使工件在第1次的粗割后不與毛坯完全分離而預(yù)留下的一小段切割軌跡線)留在平面位置上，大部分精割完畢后，對(duì)預(yù)留連接部分只做一次切割，以后再由鉗工修磨平整，這樣可減少凸模在慢走絲線切割上的加工費(fèi)用。
硬質(zhì)合金凸模由于材料硬度高及形狀狹長(zhǎng)等特點(diǎn)，導(dǎo)致加工速度慢且容易變形，特別在其形狀不規(guī)則的情況下，預(yù)留連接部分的修磨給鉗工帶來很大的難度。因此在慢走絲線切割加工階段可對(duì)工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使外形尺寸精度達(dá)到要求，免除鉗工裝配前對(duì)暫停點(diǎn)的修磨工序。
由于硬質(zhì)合金硬度高，切割厚度大，導(dǎo)致加工速度慢，扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重，大部分外形加工及預(yù)留連接部分(暫停點(diǎn))的加工均采取4次切割方式且兩部分的切割參數(shù)和偏移量(Offset)均一致。第1次切割電極絲偏移量加大至0.5—0.8mm，以使工件充分釋放內(nèi)應(yīng)力及完全扭轉(zhuǎn)變形，在后面3次能夠有足夠余量進(jìn)行精割加工，這樣可使工件**尺寸得到保證。
