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    數控線(xiàn)切割機床加工鋁件時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法有哪些
    2021-04-10

    數控線(xiàn)切割加工鋁件時(shí)經(jīng)常出現饋電塊磨損嚴重、短路、斷絲、加工軌跡畸變及工件變形等問(wèn)題,有的直接造成加工產(chǎn)品報廢。筆者根據多年加工積累的經(jīng)驗,對加工實(shí)踐中關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了歸納總結。
    一、線(xiàn)切割鋁件易斷絲的問(wèn)題
    1. 線(xiàn)切割鋁件易斷絲的原因
    ? ?線(xiàn)切割鋁件時(shí),由于材料比較軟,排屑困難,且鋁在高溫下極易形成硬質(zhì)氧化膜,加工產(chǎn)生大量氧化鋁或鋁屑易粘在鉬絲上,使鉬絲與饋電塊接觸部位很快就會(huì )磨出深溝。軟的鋁和硬的磨粒夾雜在一起,充塞在溝槽處,一旦被帶進(jìn)去,就會(huì )把溝槽擠死,絲也就被卡斷了。
    2. 解決方法
    ? ?針對鉬絲卡在饋電塊里夾斷鉬絲的問(wèn)題,調整一下上、下絲架饋電塊的位置,以防饋電塊磨損的溝槽引起夾絲斷絲造成效率低、加工表面多次切割引起的質(zhì)量下降和材料浪費。
    ? ?加工材料的厚度超過(guò)40mm,一般加工3~4h后就把饋電塊稍微旋轉一個(gè)角度,如圖1b所示,先旋轉到圖1a所示方向,加工8h后再旋轉圖1b所示方向,這樣每加工8h后旋轉調整一次饋電塊的位置來(lái)減少斷絲的幾率。實(shí)際加工表明,通過(guò)這種方法大大降低了加工成本,提高了經(jīng)濟效益。注意饋電塊與電極絲過(guò)壓量一般在0.5~1mm。當一個(gè)面的三個(gè)點(diǎn)都有切割溝槽后,再旋轉饋電塊90°,依次類(lèi)推直到四個(gè)面都有切割溝槽。然后在靠近采樣線(xiàn)的一邊墊一個(gè)1~2mm的墊片,就可以向左調整饋電塊的位置,就相當于換了一個(gè)新的饋電塊,節約了生產(chǎn)成本。
    ? ? ?例如:每塊鋁件的厚度為2mm,共8塊疊在一起同時(shí)加工,每隔大約8h調整一下饋電塊的接觸面,每天連續加工8h,到第6天出現斷絲。然后用千分尺測量鉬絲的直徑只有0.125mm(原鉬絲直徑為0.18mm)。通過(guò)調整饋電塊的位置大大避免了饋電塊夾絲斷絲的問(wèn)題。
    ? ? ?當然還必須注意,當工件尺寸精度要求比較高時(shí),必須要測量鉬絲的直徑,及時(shí)修改補償量,保證尺寸精度要求。金屬加工微信,內容不錯,值得關(guān)注。
    二、工件產(chǎn)生變形的問(wèn)題
    ? ? 1. 工件產(chǎn)生變形的原因
    ? ? ?由于工件毛坯制造、切削加工、熱處理時(shí),其受熱不均、內部組織相變、受力變形等作用使工件內部產(chǎn)生了殘余應力,一段時(shí)間內在不受外界影響的情況下應力分布相對平衡,但在線(xiàn)切割加工過(guò)程中,由于工件材料被大量切去和切斷,又會(huì )改變其應力分布,隨著(zhù)時(shí)間的推移而逐漸趨于平衡,從而使工件發(fā)生變形。對于鋁合金零件這種變形現象更明顯。
    ? ? ?2. 解決方法
    ? ? ?(1)切割加工前去應力 零件在切割加工前首先進(jìn)行熱處理消除材料內應力,這樣切割時(shí)就不會(huì )出現大的應力變形,以穩定尺寸。當然不同的材質(zhì),進(jìn)行處理的方法各不相同。
    ? ? (2)外輪廓加工方法 外輪廓加工時(shí)通??梢圆挥么虼┙z孔從毛坯外側切入即可,如圖2a所示,這種方法極易由于毛坯破口后造成材料內應力釋放產(chǎn)生較大變形,造成零件加工精度下降。為了避免和減少這種變形的產(chǎn)生,可以采用打穿絲孔加工的方法,保持毛坯輪廓的封閉性,如圖2b所示,可*大限度地減少加工過(guò)程中的應力變形。
    (a)外側切入 (b)打穿絲孔加工
    (3)采用二次切割法 對于加工精度要求比較高的零件,*好采用二次切割法。
    ? ? ?如在加工圖3所示某子彈尾翼時(shí),采用V形鐵裝夾φ8mm這一端,而另一端懸空。按正常的加工工藝加工結束后,用千分尺測量,靠近V形鐵處加工尺寸為2.00mm,而另一端加工尺寸僅為1.86mm。這是在線(xiàn)切割加工過(guò)程中,由于工件材料被大量切去改變其應力場(chǎng)分布,從而使工件發(fā)生變形。
    ? ? ?加工改進(jìn)的方法是第一次加工中間留的厚度由2mm增加到2.4mm,在第一次切割時(shí)單邊留0.2余量,(使用φ0.18mm鉬絲時(shí))粗加工以快速進(jìn)行。第一次切割完后毛坯由內部原來(lái)應力平衡狀態(tài)受到破壞后,又達到新的平衡,然后進(jìn)行第二次精加工,加工結束測量尺寸為1.99mm,達到了試驗要求的尺寸。
    三、鋁件切割易短路及切割軌跡畸變的問(wèn)題  
    ? ?1. 問(wèn)題原因分析
    ? ? ? 在日常加工中,大厚度工件的切割比較困難,因為受放電加工蝕除條件的制約,工件厚到一定程度,沒(méi)有足夠的冷卻液進(jìn)入工件,間隙內電蝕產(chǎn)物無(wú)法正常排除,加工很不穩定,直至有電流無(wú)放電的短路發(fā)生,在切割加工鋁件時(shí)這種現象更易發(fā)生。
    ? ? 通常情況下線(xiàn)切割加工機床具有短路保護功能,一旦出現短路,機床工作臺即刻停止移動(dòng),保持原位不動(dòng)等待處理。然而在加工鋁件時(shí),由于鋁材輕、質(zhì)軟及排屑困難等,有時(shí)短路后放電點(diǎn)由加工區轉移至饋電塊處,造成饋電塊與鉬絲有火花放電,因此盡管工件和電極絲之間處于短路狀態(tài),但機床放電狀態(tài)正常,因此機床不會(huì )因工件與鉬絲間短路而實(shí)現短路保護,此時(shí)機床仍按正常程序切割加工,加工處因不放電故工件不能加工出正常形狀和尺寸,僅靠鉬絲在較軟的鋁質(zhì)工件上拉出溝槽,造成切割軌跡畸變,導致工件報廢。如圖4所示加工齒輪時(shí),前兩個(gè)件加工均出現了切割軌跡畸變而工件報廢的情況。金屬加工微信,內容不錯,值得關(guān)注。
    2. 解決的方法

    (1)首先是優(yōu)化工藝參數 根據不同的厚度設置不同的線(xiàn)切割參數。通過(guò)多次試驗發(fā)現,加工鋁合金材料可適當減小脈沖寬度,這是因為脈沖寬度減小,使單個(gè)脈沖放電能量減小,則放電痕也小,還可以減小氧化鋁顆粒的大小和數量,有效減小饋電塊磨損。相對增加脈沖間隙,有利于排屑,減少粘絲,提高切割穩定性,并改善工件表面粗糙度。如果脈沖間隙太小,放電產(chǎn)物來(lái)不及排除,放電間隙來(lái)不及消電離,這將使加工變得不穩定,易造成斷絲或切割軌跡畸變。
    ? ? ? ? ?設置的進(jìn)給速度小于工件實(shí)際可能的蝕除速度,則加工狀態(tài)便開(kāi)路,切割速度慢。且由于鋁合金熔點(diǎn)和汽化點(diǎn)低,使同等放電能量的加工蝕除量增大,從而使放電間隙大。由于放電間隙大,脈沖電壓不能及時(shí)擊穿極間的液體介質(zhì),大大地降低了脈沖的利用率,同時(shí)極間距離太大會(huì )導致電極絲振幅增大,使加工變得不穩定,甚至引起斷絲。當設置的進(jìn)給速度大于工件實(shí)際可能的蝕除速度(稱(chēng)過(guò)跟蹤或過(guò)進(jìn)給),則加工時(shí)易短路,實(shí)際進(jìn)給和切割速度反而也下降,而且不利用排除鋁材的電蝕物,造成斷絲和短路悶死。因此,合理調節變頻進(jìn)給,使其達到較好的加工狀態(tài)。整個(gè)變頻進(jìn)給控制電路有多個(gè)調整環(huán)節,其中大都安裝在機床控制柜內部,一般不應變動(dòng)。另有一個(gè)調節旋鈕安裝在控制臺操作面板上,加工時(shí)可根據具體情況將此旋鈕定在合適位置,以保證電流表、電壓表讀數穩定,鉬絲抖動(dòng)小,加工處于*佳跟蹤狀態(tài)。
    ? ? ? ? ?如加工厚工件時(shí),一般情況剛開(kāi)始(5mm)加工時(shí),由于電極絲易抖動(dòng),冷卻液濃度高,應加大單個(gè)脈沖的能量,增加脈沖的間隔,至少脈沖寬度與脈沖間隔比為(1∶8),這主要是保證有足夠的單個(gè)脈沖能量和足夠排除電蝕產(chǎn)物的間隔時(shí)間,同時(shí)降低加工電流,一般取2A以下。當加工穩定后,再相應縮小脈沖間隔,將加工電流提高3A左右,電壓75V左右。目的是鉬絲載流量的平均值在不增大的前提下,形成火花放電的能力,火花的爆炸力被增強。因此電參數應適當取大些,否則會(huì )使加工不穩定,加工零件的質(zhì)量下降。
    ? ? ? ? ?切割速度和表面粗糙度的要求是相互矛盾的兩個(gè)工藝指標,所以,必須在滿(mǎn)足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。
    ? ? ? ?(2)根據工件厚度選擇合適的放電間隙 放電間隙不能太小,否則容易產(chǎn)生短路,也不利于冷卻和電蝕物的排出;放電間隙過(guò)大,將影響表面粗糙度及加工速度。當切割厚度較大的工件時(shí),應盡量選用直徑較大的鉬絲、大脈寬電流,使放電間隙增大,增強排屑效果,提高切割的穩定性。
    ? ? ? ? ?(3)保持冷卻液的清潔度 及時(shí)更換新的冷卻液,并可在工作臺冷卻液的回流口用過(guò)濾網(wǎng)來(lái)過(guò)濾冷卻液的雜質(zhì),再在冷卻液的出口放一層海綿來(lái)吸附冷卻液的雜質(zhì),效果就很好。為了提高排屑能力,防止出現加工軌跡畸形,還可在冷卻液中加入洗滌劑和肥皂塊,這樣洗滌性能變好,排屑能力增大,改善了排屑狀態(tài)。同時(shí)要及時(shí)地旋轉調整饋電塊的位置或重新?lián)Q一塊新的饋電塊,經(jīng)常清理饋電塊處的切屑顆粒,保持鉬絲與饋電塊間的良好接觸狀態(tài),避免該處出現放電現象,可有效避免切割軌跡畸變而造成工件報廢。
    四、結語(yǔ)
    ? ? ? ? 從線(xiàn)切割加工實(shí)際操作出發(fā),分析了在加工鋁件時(shí),極易產(chǎn)生氧化鋁顆粒,造成導電性下降,饋電塊磨損,產(chǎn)生斷絲和短路等現象,嚴重影響加工質(zhì)量和效率的問(wèn)題,總結了實(shí)踐中經(jīng)常出現的問(wèn)題與解決辦法。這些方法和措施切實(shí)可行,對提高線(xiàn)切割加工質(zhì)量,降低斷絲、短路及加工鋁件切割軌跡畸變現象具有良好的效果。

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