劉平江+李鑫

（沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，遼寧 沈陽 110015）

摘要：文章從電極絲、加工參數(shù)、切割路線等多方面分析了慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑斷絲產(chǎn)生的原因，針對(duì)各種斷絲的原因采取相應(yīng)的對(duì)策，通過多次的試驗(yàn)與研究，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；刷環(huán)內(nèi)徑；慢走絲；斷絲現(xiàn)象

中圖分類號(hào)：TG484文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0065-02刷式密封環(huán)（以下簡(jiǎn)稱刷環(huán)）是一種新型的接觸式密封裝置，該裝置安裝于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的定子和轉(zhuǎn)子之間，在動(dòng)態(tài)徑向位移下仍可保持良好的密封性，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)熱率減少2%～6%，動(dòng)力輸出增加3%～1%，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能和效率。

在刷環(huán)制造過程中，慢走絲是加工內(nèi)徑最為優(yōu)化的加工方法，具有加工應(yīng)力小、切削精度高等優(yōu)點(diǎn)。但是，在加工過程中慢走絲機(jī)床時(shí)常發(fā)生斷絲現(xiàn)象，有時(shí)加工1件刷環(huán)斷絲達(dá)10余次，嚴(yán)重影響刷環(huán)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

本文從電極絲、加工參數(shù)、切割路線等多方面分析慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑斷絲產(chǎn)生原因，針對(duì)各種斷絲的原因采取相應(yīng)的對(duì)策，通過多次的試驗(yàn)與研究，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題。

1刷環(huán)結(jié)構(gòu)特征

刷環(huán)是由前板、背板夾和刷絲組成，采用焊接工藝連接成一體的接觸式密封裝置。刷絲是由幾萬到幾十萬根細(xì)刷絲組成，與刷環(huán)中心線形成一定夾角，均勻有序且緊密地排列于前板與背板之間，構(gòu)成了刷式密封的可彈性變形的密封孔，如圖1所示：

圖1刷環(huán)結(jié)構(gòu)圖

刷絲的空間排布方式給慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑提出了很大的挑戰(zhàn)。刷絲是由十幾萬根直徑為φ0.08mm細(xì)刷絲組成，每根刷絲都可以近似看作圓柱體，多個(gè)圓柱體空間排布時(shí)必然存在縫隙，并且不同數(shù)量圓柱體形成的縫隙大小也不同，幾何模型如圖2所示：

圖2刷絲分布幾何模型圖

2斷絲原因分析

2.1斷絲現(xiàn)象

數(shù)控電火花慢走絲機(jī)床是使用一根移動(dòng)著的細(xì)金屬絲（0.10～0.30mm銅絲或鉬絲）作工具電極，并在工具電極與工件之間通以脈沖電流，使工件產(chǎn)生電腐蝕而加工成一定形狀和尺寸的機(jī)床。在慢走絲加工刷環(huán)過程中，工具電極由于零件結(jié)構(gòu)和放電參數(shù)等因素，經(jīng)常會(huì)發(fā)生斷絲現(xiàn)象，有時(shí)加工1件刷環(huán)斷絲達(dá)10余次，嚴(yán)重影響刷環(huán)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑時(shí)斷絲前的兩個(gè)重要現(xiàn)象：（1）斷絲前放電頻率短時(shí)間內(nèi)突然上升，從而使慢走絲的電極絲局部溫度過高；（2）斷絲前慢走絲絲損上升，電極絲直徑變細(xì)。

2.2原因分析

一般認(rèn)為慢走絲過程中斷絲主要是由于加工過程中放電過于集中引起電極絲的溫度過高而熔斷。因而從熱傳導(dǎo)方面研究電極絲的溫度分布成為研究斷絲機(jī)理的主要解決途徑。研究結(jié)果表明：（1）斷絲前電極絲的熱載荷超過其平均值；（2）冷卻液對(duì)斷絲有很大的影響；（3）絲徑大小和脈沖寬度對(duì)絲溫影響很大，加工過程中各參數(shù)（脈寬、脈間、電流、放電間隙、電壓、伺服速度、電阻、絲速、絲張力、水流流速）應(yīng)合理選擇。

除了上述一般原因外，慢走絲切割刷環(huán)的斷絲現(xiàn)象還有其特殊原因：（1）刷絲為非實(shí)體結(jié)構(gòu)，各個(gè)刷絲之間存在不等距的間隙，所以較難控制慢走絲加工過程中的電流大小和放電時(shí)間。（2）刷絲直徑為φ0.08mm，幾乎沒有剛性。所以在機(jī)床冷卻水的沖擊力和慢走絲放電排斥力的作用下，刷環(huán)的刷絲極易抖動(dòng)。

上述兩點(diǎn)刷環(huán)結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致慢走絲加工內(nèi)徑時(shí)容易產(chǎn)生異常電流，造成局部的短路、斷路，從而造成電極絲溫度突然上升和張力突然加大，最終產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。

3導(dǎo)致斷絲因素及采取相應(yīng)對(duì)策

影響慢走絲斷絲的理論因素有很多，但是通過多次的實(shí)踐與摸索，最終確定主要影響因素包括：電極絲的材料及直徑、張力、移動(dòng)速度、切割路線。

3.1電極絲的材料及直徑

電極絲材料分鍍鋅與非鍍鋅兩種規(guī)格，由于鍍鋅電極絲具有耐高溫、良好的放電特性，因而在加工過程中選用了鍍鋅的銅絲作為電極絲。

電極絲直徑大小決定了其承載放電量的大小，進(jìn)而直接影響斷絲率。因此在加工過程中要根據(jù)實(shí)際的需求，選擇直徑大小適當(dāng)、涂層表面光滑、沒有氧化斑點(diǎn)的電極絲。從抗拉強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性等多方面因素考慮得出：φ0.25mm鍍鋅銅絲最為適用。

3.2絲張力

在慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑過程中，應(yīng)該選擇合適的張力參數(shù)，保證電極絲在極限強(qiáng)度下盡可能維持穩(wěn)定的張力，使電極絲在放電爆炸力作用力下維持最小的滯后彎曲而不會(huì)斷絲。通過多次的參數(shù)試驗(yàn)，選擇合適電極絲的張力可以有效減小絲的振動(dòng)幅度，在加工過程中使絲保持穩(wěn)定。

3.3電極絲移動(dòng)速度

由于慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑過程中的電極絲直徑較?。é?.25mm），若電極絲移動(dòng)過慢，電極絲上的某一點(diǎn)可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點(diǎn)的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆炸力作用下很易斷絲。基于以上原因，在電極絲允許一點(diǎn)連續(xù)多次放電次數(shù)的條件下，結(jié)合刷絲層的厚度，根據(jù)放電頻率調(diào)節(jié)慢走絲移動(dòng)速度。

3.4電極絲切割路線

對(duì)于一般零件順順時(shí)針、逆時(shí)針切割都影響不大，但是由于刷環(huán)結(jié)構(gòu)為非實(shí)體零件，微小的切削力都會(huì)影響零件的加工質(zhì)量、電流傳導(dǎo)、切削效率，最終導(dǎo)致斷絲。圖3為未改善前切割路線，可以看出切割方向與刷絲的傾斜角向相反，在加工過程中更容易使刷絲束“堆積”，從而導(dǎo)致局部電流異常、局部冷卻異常，使絲的張力增大，進(jìn)而更易產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。

圖3反向切割刷環(huán)內(nèi)徑

優(yōu)化工藝后，將切割方向編排為順向切割刷環(huán)內(nèi)徑，如圖4所示：

圖4順向切割刷環(huán)內(nèi)徑

通過多次的試驗(yàn)對(duì)比得出：對(duì)于反向切割，順向切割斷絲率降低約20%。

4結(jié)語

本文通過對(duì)慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑產(chǎn)生斷絲各影響因素及原因的分析，不斷優(yōu)化電極絲材料及直徑、張力、移動(dòng)速度、切割路線等相關(guān)重要加工要素，有效地避免斷絲現(xiàn)象發(fā)生，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題，為慢走絲加工其它零件發(fā)生斷絲問題提供了有效借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]?M Mahmu，t F Aksit Advancedseals for industrial

turbineap plications[J]．Journal of Propulsionand

Power，2002，18（6）．

[2]?孫曉萍．刷式密封設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J]．航空發(fā)動(dòng)機(jī)，

2005，（2）．

[3]?于海濱．電火花線切割機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

[D]．合肥工業(yè)大學(xué)，2010．

[4]?姜永成．基于Labview的電極絲損耗在線檢測(cè)系統(tǒng)

[J]．佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，（2）．

作者簡(jiǎn)介：劉平江（1980—），男，吉林白城人，沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所工程師，研究方向：機(jī)械加工工藝。

endprint

（沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，遼寧 沈陽 110015）

摘要：文章從電極絲、加工參數(shù)、切割路線等多方面分析了慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑斷絲產(chǎn)生的原因，針對(duì)各種斷絲的原因采取相應(yīng)的對(duì)策，通過多次的試驗(yàn)與研究，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；刷環(huán)內(nèi)徑；慢走絲；斷絲現(xiàn)象

中圖分類號(hào)：TG484文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0065-02刷式密封環(huán)（以下簡(jiǎn)稱刷環(huán)）是一種新型的接觸式密封裝置，該裝置安裝于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的定子和轉(zhuǎn)子之間，在動(dòng)態(tài)徑向位移下仍可保持良好的密封性，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)熱率減少2%～6%，動(dòng)力輸出增加3%～1%，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能和效率。

在刷環(huán)制造過程中，慢走絲是加工內(nèi)徑最為優(yōu)化的加工方法，具有加工應(yīng)力小、切削精度高等優(yōu)點(diǎn)。但是，在加工過程中慢走絲機(jī)床時(shí)常發(fā)生斷絲現(xiàn)象，有時(shí)加工1件刷環(huán)斷絲達(dá)10余次，嚴(yán)重影響刷環(huán)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

本文從電極絲、加工參數(shù)、切割路線等多方面分析慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑斷絲產(chǎn)生原因，針對(duì)各種斷絲的原因采取相應(yīng)的對(duì)策，通過多次的試驗(yàn)與研究，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題。

1刷環(huán)結(jié)構(gòu)特征

刷環(huán)是由前板、背板夾和刷絲組成，采用焊接工藝連接成一體的接觸式密封裝置。刷絲是由幾萬到幾十萬根細(xì)刷絲組成，與刷環(huán)中心線形成一定夾角，均勻有序且緊密地排列于前板與背板之間，構(gòu)成了刷式密封的可彈性變形的密封孔，如圖1所示：

圖1刷環(huán)結(jié)構(gòu)圖

刷絲的空間排布方式給慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑提出了很大的挑戰(zhàn)。刷絲是由十幾萬根直徑為φ0.08mm細(xì)刷絲組成，每根刷絲都可以近似看作圓柱體，多個(gè)圓柱體空間排布時(shí)必然存在縫隙，并且不同數(shù)量圓柱體形成的縫隙大小也不同，幾何模型如圖2所示：

圖2刷絲分布幾何模型圖

2斷絲原因分析

2.1斷絲現(xiàn)象

數(shù)控電火花慢走絲機(jī)床是使用一根移動(dòng)著的細(xì)金屬絲（0.10～0.30mm銅絲或鉬絲）作工具電極，并在工具電極與工件之間通以脈沖電流，使工件產(chǎn)生電腐蝕而加工成一定形狀和尺寸的機(jī)床。在慢走絲加工刷環(huán)過程中，工具電極由于零件結(jié)構(gòu)和放電參數(shù)等因素，經(jīng)常會(huì)發(fā)生斷絲現(xiàn)象，有時(shí)加工1件刷環(huán)斷絲達(dá)10余次，嚴(yán)重影響刷環(huán)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑時(shí)斷絲前的兩個(gè)重要現(xiàn)象：（1）斷絲前放電頻率短時(shí)間內(nèi)突然上升，從而使慢走絲的電極絲局部溫度過高；（2）斷絲前慢走絲絲損上升，電極絲直徑變細(xì)。

2.2原因分析

一般認(rèn)為慢走絲過程中斷絲主要是由于加工過程中放電過于集中引起電極絲的溫度過高而熔斷。因而從熱傳導(dǎo)方面研究電極絲的溫度分布成為研究斷絲機(jī)理的主要解決途徑。研究結(jié)果表明：（1）斷絲前電極絲的熱載荷超過其平均值；（2）冷卻液對(duì)斷絲有很大的影響；（3）絲徑大小和脈沖寬度對(duì)絲溫影響很大，加工過程中各參數(shù)（脈寬、脈間、電流、放電間隙、電壓、伺服速度、電阻、絲速、絲張力、水流流速）應(yīng)合理選擇。

除了上述一般原因外，慢走絲切割刷環(huán)的斷絲現(xiàn)象還有其特殊原因：（1）刷絲為非實(shí)體結(jié)構(gòu)，各個(gè)刷絲之間存在不等距的間隙，所以較難控制慢走絲加工過程中的電流大小和放電時(shí)間。（2）刷絲直徑為φ0.08mm，幾乎沒有剛性。所以在機(jī)床冷卻水的沖擊力和慢走絲放電排斥力的作用下，刷環(huán)的刷絲極易抖動(dòng)。

上述兩點(diǎn)刷環(huán)結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致慢走絲加工內(nèi)徑時(shí)容易產(chǎn)生異常電流，造成局部的短路、斷路，從而造成電極絲溫度突然上升和張力突然加大，最終產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。

3導(dǎo)致斷絲因素及采取相應(yīng)對(duì)策

影響慢走絲斷絲的理論因素有很多，但是通過多次的實(shí)踐與摸索，最終確定主要影響因素包括：電極絲的材料及直徑、張力、移動(dòng)速度、切割路線。

3.1電極絲的材料及直徑

電極絲材料分鍍鋅與非鍍鋅兩種規(guī)格，由于鍍鋅電極絲具有耐高溫、良好的放電特性，因而在加工過程中選用了鍍鋅的銅絲作為電極絲。

電極絲直徑大小決定了其承載放電量的大小，進(jìn)而直接影響斷絲率。因此在加工過程中要根據(jù)實(shí)際的需求，選擇直徑大小適當(dāng)、涂層表面光滑、沒有氧化斑點(diǎn)的電極絲。從抗拉強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性等多方面因素考慮得出：φ0.25mm鍍鋅銅絲最為適用。

3.2絲張力

在慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑過程中，應(yīng)該選擇合適的張力參數(shù)，保證電極絲在極限強(qiáng)度下盡可能維持穩(wěn)定的張力，使電極絲在放電爆炸力作用力下維持最小的滯后彎曲而不會(huì)斷絲。通過多次的參數(shù)試驗(yàn)，選擇合適電極絲的張力可以有效減小絲的振動(dòng)幅度，在加工過程中使絲保持穩(wěn)定。

3.3電極絲移動(dòng)速度

由于慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑過程中的電極絲直徑較?。é?.25mm），若電極絲移動(dòng)過慢，電極絲上的某一點(diǎn)可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點(diǎn)的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆炸力作用下很易斷絲?；谝陨显颍陔姌O絲允許一點(diǎn)連續(xù)多次放電次數(shù)的條件下，結(jié)合刷絲層的厚度，根據(jù)放電頻率調(diào)節(jié)慢走絲移動(dòng)速度。

3.4電極絲切割路線

對(duì)于一般零件順順時(shí)針、逆時(shí)針切割都影響不大，但是由于刷環(huán)結(jié)構(gòu)為非實(shí)體零件，微小的切削力都會(huì)影響零件的加工質(zhì)量、電流傳導(dǎo)、切削效率，最終導(dǎo)致斷絲。圖3為未改善前切割路線，可以看出切割方向與刷絲的傾斜角向相反，在加工過程中更容易使刷絲束“堆積”，從而導(dǎo)致局部電流異常、局部冷卻異常，使絲的張力增大，進(jìn)而更易產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。

圖3反向切割刷環(huán)內(nèi)徑

優(yōu)化工藝后，將切割方向編排為順向切割刷環(huán)內(nèi)徑，如圖4所示：

圖4順向切割刷環(huán)內(nèi)徑

通過多次的試驗(yàn)對(duì)比得出：對(duì)于反向切割，順向切割斷絲率降低約20%。

4結(jié)語

本文通過對(duì)慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑產(chǎn)生斷絲各影響因素及原因的分析，不斷優(yōu)化電極絲材料及直徑、張力、移動(dòng)速度、切割路線等相關(guān)重要加工要素，有效地避免斷絲現(xiàn)象發(fā)生，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題，為慢走絲加工其它零件發(fā)生斷絲問題提供了有效借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]?M Mahmu，t F Aksit Advancedseals for industrial

turbineap plications[J]．Journal of Propulsionand

Power，2002，18（6）．

[2]?孫曉萍．刷式密封設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J]．航空發(fā)動(dòng)機(jī)，

2005，（2）．

[3]?于海濱．電火花線切割機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

[D]．合肥工業(yè)大學(xué)，2010．

[4]?姜永成．基于Labview的電極絲損耗在線檢測(cè)系統(tǒng)

[J]．佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，（2）．

作者簡(jiǎn)介：劉平江（1980—），男，吉林白城人，沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所工程師，研究方向：機(jī)械加工工藝。

endprint

（沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，遼寧 沈陽 110015）

摘要：文章從電極絲、加工參數(shù)、切割路線等多方面分析了慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑斷絲產(chǎn)生的原因，針對(duì)各種斷絲的原因采取相應(yīng)的對(duì)策，通過多次的試驗(yàn)與研究，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；刷環(huán)內(nèi)徑；慢走絲；斷絲現(xiàn)象

中圖分類號(hào)：TG484文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0065-02刷式密封環(huán)（以下簡(jiǎn)稱刷環(huán)）是一種新型的接觸式密封裝置，該裝置安裝于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的定子和轉(zhuǎn)子之間，在動(dòng)態(tài)徑向位移下仍可保持良好的密封性，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)熱率減少2%～6%，動(dòng)力輸出增加3%～1%，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能和效率。

在刷環(huán)制造過程中，慢走絲是加工內(nèi)徑最為優(yōu)化的加工方法，具有加工應(yīng)力小、切削精度高等優(yōu)點(diǎn)。但是，在加工過程中慢走絲機(jī)床時(shí)常發(fā)生斷絲現(xiàn)象，有時(shí)加工1件刷環(huán)斷絲達(dá)10余次，嚴(yán)重影響刷環(huán)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

本文從電極絲、加工參數(shù)、切割路線等多方面分析慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑斷絲產(chǎn)生原因，針對(duì)各種斷絲的原因采取相應(yīng)的對(duì)策，通過多次的試驗(yàn)與研究，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題。

1刷環(huán)結(jié)構(gòu)特征

刷環(huán)是由前板、背板夾和刷絲組成，采用焊接工藝連接成一體的接觸式密封裝置。刷絲是由幾萬到幾十萬根細(xì)刷絲組成，與刷環(huán)中心線形成一定夾角，均勻有序且緊密地排列于前板與背板之間，構(gòu)成了刷式密封的可彈性變形的密封孔，如圖1所示：

圖1刷環(huán)結(jié)構(gòu)圖

刷絲的空間排布方式給慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑提出了很大的挑戰(zhàn)。刷絲是由十幾萬根直徑為φ0.08mm細(xì)刷絲組成，每根刷絲都可以近似看作圓柱體，多個(gè)圓柱體空間排布時(shí)必然存在縫隙，并且不同數(shù)量圓柱體形成的縫隙大小也不同，幾何模型如圖2所示：

圖2刷絲分布幾何模型圖

2斷絲原因分析

2.1斷絲現(xiàn)象

數(shù)控電火花慢走絲機(jī)床是使用一根移動(dòng)著的細(xì)金屬絲（0.10～0.30mm銅絲或鉬絲）作工具電極，并在工具電極與工件之間通以脈沖電流，使工件產(chǎn)生電腐蝕而加工成一定形狀和尺寸的機(jī)床。在慢走絲加工刷環(huán)過程中，工具電極由于零件結(jié)構(gòu)和放電參數(shù)等因素，經(jīng)常會(huì)發(fā)生斷絲現(xiàn)象，有時(shí)加工1件刷環(huán)斷絲達(dá)10余次，嚴(yán)重影響刷環(huán)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑時(shí)斷絲前的兩個(gè)重要現(xiàn)象：（1）斷絲前放電頻率短時(shí)間內(nèi)突然上升，從而使慢走絲的電極絲局部溫度過高；（2）斷絲前慢走絲絲損上升，電極絲直徑變細(xì)。

2.2原因分析

一般認(rèn)為慢走絲過程中斷絲主要是由于加工過程中放電過于集中引起電極絲的溫度過高而熔斷。因而從熱傳導(dǎo)方面研究電極絲的溫度分布成為研究斷絲機(jī)理的主要解決途徑。研究結(jié)果表明：（1）斷絲前電極絲的熱載荷超過其平均值；（2）冷卻液對(duì)斷絲有很大的影響；（3）絲徑大小和脈沖寬度對(duì)絲溫影響很大，加工過程中各參數(shù)（脈寬、脈間、電流、放電間隙、電壓、伺服速度、電阻、絲速、絲張力、水流流速）應(yīng)合理選擇。

除了上述一般原因外，慢走絲切割刷環(huán)的斷絲現(xiàn)象還有其特殊原因：（1）刷絲為非實(shí)體結(jié)構(gòu)，各個(gè)刷絲之間存在不等距的間隙，所以較難控制慢走絲加工過程中的電流大小和放電時(shí)間。（2）刷絲直徑為φ0.08mm，幾乎沒有剛性。所以在機(jī)床冷卻水的沖擊力和慢走絲放電排斥力的作用下，刷環(huán)的刷絲極易抖動(dòng)。

上述兩點(diǎn)刷環(huán)結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致慢走絲加工內(nèi)徑時(shí)容易產(chǎn)生異常電流，造成局部的短路、斷路，從而造成電極絲溫度突然上升和張力突然加大，最終產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。

3導(dǎo)致斷絲因素及采取相應(yīng)對(duì)策

影響慢走絲斷絲的理論因素有很多，但是通過多次的實(shí)踐與摸索，最終確定主要影響因素包括：電極絲的材料及直徑、張力、移動(dòng)速度、切割路線。

3.1電極絲的材料及直徑

電極絲材料分鍍鋅與非鍍鋅兩種規(guī)格，由于鍍鋅電極絲具有耐高溫、良好的放電特性，因而在加工過程中選用了鍍鋅的銅絲作為電極絲。

電極絲直徑大小決定了其承載放電量的大小，進(jìn)而直接影響斷絲率。因此在加工過程中要根據(jù)實(shí)際的需求，選擇直徑大小適當(dāng)、涂層表面光滑、沒有氧化斑點(diǎn)的電極絲。從抗拉強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性等多方面因素考慮得出：φ0.25mm鍍鋅銅絲最為適用。

3.2絲張力

在慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑過程中，應(yīng)該選擇合適的張力參數(shù)，保證電極絲在極限強(qiáng)度下盡可能維持穩(wěn)定的張力，使電極絲在放電爆炸力作用力下維持最小的滯后彎曲而不會(huì)斷絲。通過多次的參數(shù)試驗(yàn)，選擇合適電極絲的張力可以有效減小絲的振動(dòng)幅度，在加工過程中使絲保持穩(wěn)定。

3.3電極絲移動(dòng)速度

由于慢走絲加工刷環(huán)內(nèi)徑過程中的電極絲直徑較小（φ0.25mm），若電極絲移動(dòng)過慢，電極絲上的某一點(diǎn)可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點(diǎn)的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆炸力作用下很易斷絲?；谝陨显颍陔姌O絲允許一點(diǎn)連續(xù)多次放電次數(shù)的條件下，結(jié)合刷絲層的厚度，根據(jù)放電頻率調(diào)節(jié)慢走絲移動(dòng)速度。

3.4電極絲切割路線

對(duì)于一般零件順順時(shí)針、逆時(shí)針切割都影響不大，但是由于刷環(huán)結(jié)構(gòu)為非實(shí)體零件，微小的切削力都會(huì)影響零件的加工質(zhì)量、電流傳導(dǎo)、切削效率，最終導(dǎo)致斷絲。圖3為未改善前切割路線，可以看出切割方向與刷絲的傾斜角向相反，在加工過程中更容易使刷絲束“堆積”，從而導(dǎo)致局部電流異常、局部冷卻異常，使絲的張力增大，進(jìn)而更易產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。

圖3反向切割刷環(huán)內(nèi)徑

優(yōu)化工藝后，將切割方向編排為順向切割刷環(huán)內(nèi)徑，如圖4所示：

圖4順向切割刷環(huán)內(nèi)徑

通過多次的試驗(yàn)對(duì)比得出：對(duì)于反向切割，順向切割斷絲率降低約20%。

4結(jié)語

本文通過對(duì)慢走絲切割刷環(huán)內(nèi)徑產(chǎn)生斷絲各影響因素及原因的分析，不斷優(yōu)化電極絲材料及直徑、張力、移動(dòng)速度、切割路線等相關(guān)重要加工要素，有效地避免斷絲現(xiàn)象發(fā)生，解決了慢走絲切割非實(shí)體細(xì)絲斷絲的加工難題，為慢走絲加工其它零件發(fā)生斷絲問題提供了有效借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]?M Mahmu，t F Aksit Advancedseals for industrial

turbineap plications[J]．Journal of Propulsionand

Power，2002，18（6）．

[2]?孫曉萍．刷式密封設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J]．航空發(fā)動(dòng)機(jī)，

2005，（2）．

[3]?于海濱．電火花線切割機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

[D]．合肥工業(yè)大學(xué)，2010．

[4]?姜永成．基于Labview的電極絲損耗在線檢測(cè)系統(tǒng)

[J]．佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，（2）．

作者簡(jiǎn)介：劉平江（1980—），男，吉林白城人，沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所工程師，研究方向：機(jī)械加工工藝。

endprint