李文平

（四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，廣元 628040）

快走絲電火花線切割所能切割工件的厚度是有限的，其值的大小受切割材料的物理性能、電導(dǎo)率、導(dǎo)熱系數(shù)、耐高溫等影響，一般情況下，電導(dǎo)率越低，導(dǎo)熱系數(shù)越低或耐高溫性能越差，其在線切割上可加工材料的厚度就越大。行業(yè)內(nèi)，一般將鋼材類200mm以上的厚度就定義為大厚度，對(duì)于有色金屬或其他導(dǎo)電材料，若超過70mm就定義為大厚度[1]。

大厚度工件之所以難以切割是因?yàn)榍懈顓^(qū)長，切割間隙容易堵塞，切割下的電蝕產(chǎn)物難以自動(dòng)排除，堆積后容易短路，同時(shí)難以排出的電蝕產(chǎn)物就會(huì)在切割間隙中分走部分脈沖電源的能量，致使切割效率下降。另外，由于厚度大，在厚度方向上鉬絲同時(shí)切割所面對(duì)的材料情況可能不一致，譬如內(nèi)應(yīng)力和雜質(zhì)情況可能不一樣，這就會(huì)造成切割不穩(wěn)定?？傊绊懘蠛穸裙ぜ那懈钜蛩睾芏?，但其中一個(gè)最重要的因素就是切割電參數(shù)的選擇[2-3]。為此，本文做實(shí)驗(yàn)研究如何進(jìn)行電參數(shù)選擇。

1 實(shí)驗(yàn)方案

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料為Cr12MoV，對(duì)材料進(jìn)行鍛造、均勻化退火、去應(yīng)力退火、時(shí)效處理等措施以消除材料內(nèi)應(yīng)力對(duì)切割的影響。根據(jù)鋼材類大厚度定義大于200mm厚的材料就視為大厚度，因此，本次實(shí)驗(yàn)厚度可選擇600mm厚作為研究樣本。

1.2 實(shí)驗(yàn)機(jī)床

本次實(shí)驗(yàn)選擇的平臺(tái)是DK7760型線切割機(jī)床，該型號(hào)機(jī)床能切割厚度達(dá)到640mm，所使用的鉬絲直徑為0.22mm，冷卻液選擇的是達(dá)興DX-2線切割工作液，濃度配比12%，加工電壓100V。

1.3 實(shí)驗(yàn)策略

在快走絲線切割中，當(dāng)工件材料一定時(shí)，材料厚度、加工電流、脈沖寬度、占空比、進(jìn)給速度等參數(shù)對(duì)加工性能影響尤為顯著[4]，本實(shí)驗(yàn)由于厚度一定，因此，主要研究的電參數(shù)為脈沖寬度、占空比、加工電流、進(jìn)給速度四個(gè)電參數(shù)。具體實(shí)驗(yàn)辦法采用控制單因素變量法[5]，控制單因素變量法就是每次只變動(dòng)一個(gè)參數(shù)，其他參數(shù)保持不變。本實(shí)驗(yàn)對(duì)每一電參數(shù)選擇三個(gè)從大到小的數(shù)值進(jìn)行測定。因?yàn)榍懈钏俣纫约扒懈罘€(wěn)定性是大厚度工件切割最重要的兩個(gè)指標(biāo)，所以，重點(diǎn)觀察脈沖寬度、占空比、加工電流、進(jìn)給速度每一電參數(shù)對(duì)切割速度和切割穩(wěn)定性的影響情況。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

脈沖寬度等于放電時(shí)間和擊穿延時(shí)之和。試驗(yàn)中，分別取脈沖寬度40us、48us、56us三個(gè)數(shù)值，其他三個(gè)電參數(shù)值不變進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得到數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 脈寬時(shí)間影響

由表1中數(shù)據(jù)可知，加工速度隨脈沖寬度的增大而減小，這是因?yàn)槊}沖寬度增大時(shí)，放電時(shí)間變長，單個(gè)脈沖的能量變大，造成切割痕跡變大，也就是粗糙度變大，進(jìn)而導(dǎo)致電極絲損耗增加，切割穩(wěn)定性下降，加工速度也下降。

占空比為脈沖寬度與脈沖間隙的比值。試驗(yàn)中，分別取占空比1/7、1/8、1/9三個(gè)數(shù)值，其他三個(gè)電參數(shù)值不變進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得到數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 占空比影響

從表2可知，隨著占空比增大，加工速度變小。這是因?yàn)檎伎毡仍龃螅}沖間隔變小，這不利于排屑，不利于排除切割處的電蝕污物，造成后續(xù)加工不穩(wěn)定。

加工電流是影響單個(gè)脈沖能量大小的因素。實(shí)驗(yàn)中，分別取加工電流1.5A、2A、2.5A三個(gè)數(shù)值，其他三個(gè)電參數(shù)值不變進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得到數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 加工電流影響

從表3中可以看出，當(dāng)加工電流增大時(shí)，切割速度變大，但切割穩(wěn)定性變差。這是因?yàn)榧庸る娏髟龃?，單個(gè)脈沖能量加大，切割速度也就增大，但切割表面粗糙度會(huì)增加，這也加大了電極絲損耗，進(jìn)而切割穩(wěn)定性下降。

進(jìn)給速度，本身不提高切割速度，其主要作用在于穩(wěn)定跟蹤，保持加工穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)中分別取進(jìn)給速度0.6、1.2、1.8三個(gè)數(shù)值，其他三個(gè)電參數(shù)值不變進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得到數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 加工速度影響

從表4數(shù)據(jù)可知，進(jìn)給速度的增加，能提升加工速度，但如果進(jìn)給速度過大，加工穩(wěn)定性會(huì)下降。這是因?yàn)檫M(jìn)給速度過大，會(huì)造成短路等情況發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致切割穩(wěn)定性下降。

3 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)得出，快走絲電火花線切割大厚度工件，其電參數(shù)脈沖寬度、占空比、加工電流和進(jìn)給速度對(duì)切割速度和穩(wěn)定性影響如下。

第一，減小脈沖寬度，有助于提高穩(wěn)定性和切割速度，而且有助于降低電極絲損耗；第二，減小占空比，有助于提高穩(wěn)定性和切割速度，電極絲損耗也會(huì)減少；第三，在保證加工穩(wěn)定性的情況下，可適當(dāng)增大加工電流和進(jìn)給速度。

因此，選擇原則是脈寬時(shí)間和占空比應(yīng)選擇偏小，在保持穩(wěn)定加工的前提下，加工電流和進(jìn)給速度選擇偏大。