圖10走絲速度與切割......



圖10 走絲速度與切割效率關(guān)系圖
但對(duì)于使用復(fù)合工作液而言在實(shí)際切割過程中，運(yùn)絲速度實(shí)際上可以大大降低(試驗(yàn)條件：切割厚度30mm，材料：Cr12淬火見圖10)，在走絲速

度為5m/s以上條件下，切割效率基本不變。因此選用復(fù)合工作液切割時(shí)，運(yùn)絲速度將可以大幅度降低，由此可以提高傳動(dòng)導(dǎo)輪、軸承和電極絲

導(dǎo)絲器的使用壽命，提高運(yùn)絲系統(tǒng)的精度和保持性。如果噴液的條件進(jìn)一步改善，絲速應(yīng)還可以進(jìn)一步降低。
三、基于復(fù)合工作液的電火花線切割技術(shù)發(fā)展方式探討
1、高效率切割WEDM-HS采用復(fù)合工作液改善了極間的洗滌狀態(tài)后，還可以通過脈沖電源的改進(jìn)提高放電間隙，從而進(jìn)一步改善極間的洗滌狀態(tài)

，適合更高切割能量進(jìn)行高效率切割的需求。表2為某廠改進(jìn)后的WEDM-HS(機(jī)床加裝了導(dǎo)絲器和恒張力裝置)脈沖電源改進(jìn)前后在同樣使用復(fù)合

工作液條件下切割情況對(duì)比表。
切割完畢后工件表面的微觀形貌如圖11、12所示，由上述的圖、表發(fā)現(xiàn)，在采用普通矩形波脈沖電源時(shí)，放電間隙較窄，在6.5A大能量加工時(shí)

將產(chǎn)生加工不穩(wěn)定現(xiàn)象，短路和電弧放電的脈沖增多，此時(shí)雖然平均加工電流增大，但有效的放電脈沖并沒有增加反而可能降低，因此在這種

情況下切割電流繼續(xù)增加，加工速度基本不變，但斷絲的機(jī)率會(huì)增加。而當(dāng)采用了高低壓復(fù)合脈沖電源后由于單邊放電間隙增加了接近0.01mm
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，從而改善了極間的洗滌狀況，使切割電流到6.5安培后仍可以保持穩(wěn)定加工的狀態(tài)，電流還可以繼續(xù)增加，同時(shí)通過高壓的引弧作用增加了

脈沖的擊穿機(jī)率，提高了切割效率。
圖11 普通矩形波電源6A切割表面形貌
圖12 高低壓復(fù)合脈沖電源6A切割表面形貌
對(duì)于WEDM-HS，電極絲的損耗也是一項(xiàng)很重要的指標(biāo)，要降低電極絲的損耗首先必須減少放電過程中離子對(duì)電極絲的轟擊作用，并使電極絲盡
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量減少對(duì)放電能量的吸收，這就需要電極絲表面能夠快速汽化，使電極絲表面在得到冷卻的同時(shí)把熱能釋放回放電通道內(nèi)，形成汽化壓力，從

而提高對(duì)蝕除產(chǎn)物的排除能力，因此只有保持極間均勻冷卻作用才可使得工作介質(zhì)在電極絲表面形成一層吸附膜，類似“防彈衣”的作用(如

圖4示)，以減緩正離子對(duì)電極絲的轟擊作用，同時(shí)通過工作介質(zhì)自身的揮發(fā)帶走大量的熱量，以降低電極絲的損耗并提高電極絲的耐用度。而

對(duì)于不能保證極間均勻冷卻的切割情況，電極絲在通過放電間隙的同時(shí)也是蝕除產(chǎn)物將電極絲表層附著的工作介質(zhì)保護(hù)膜抹干的過程，當(dāng)切割

工件較厚時(shí)，電極絲在工件出口處的相當(dāng)長(zhǎng)距離內(nèi)將處于基本無工作介質(zhì)保護(hù)膜狀態(tài)(如圖1所示)，并且是在冷卻條件極為惡劣的條件下進(jìn)行

放電，這樣電極絲的損耗自然就會(huì)增加，同時(shí)斷絲的機(jī)率也會(huì)大大增大。這也就是采用高低壓復(fù)合波后因?yàn)榉烹婇g隙加大，在同樣能量切割時(shí)

其絲損耗仍然較低，且同時(shí)還可以維持較高切割效率的原因。
W EDM-HS除了針對(duì)于普通金屬材料的高效率切割應(yīng)用外其研究領(lǐng)域還應(yīng)拓展到超高厚度切割、特種材料切割(磁鋼、聚晶金剛石、航空材料如

鋁，鎂，鈦合金等軟性金屬材料、半導(dǎo)體硅片材料等)等方面。
2、“中走絲”電火花線切割自本世紀(jì)初國(guó)內(nèi)有數(shù)家WEDMHS生產(chǎn)企業(yè)通過對(duì)WEDM-HS機(jī)床的改造，實(shí)現(xiàn)了在W EDM-HS上的多次切割加工(在國(guó)內(nèi)

該類機(jī)床被俗稱為“中走絲”)。較大地提高了WEDM-HS的工藝水平，且由于該類機(jī)床具有較高的性價(jià)比而逐步被廣大的中小企業(yè)用戶所接受，

對(duì)于“中走絲”而言，使用過程中的運(yùn)行成本并未增加，但切割的工藝指標(biāo)尤其是切割表面粗糙度卻有較大幅度降低。
一組多次切割的典型加工參數(shù)如表3所示，一次切割及四次切割后工件表面顯微照片如圖13、14所示。但該類機(jī)床的切割精度仍比WEDM-LS存在

較大差距，且精度的保持性也需要進(jìn)一步提高。究其原因在于：“中走絲”機(jī)床雖然對(duì)現(xiàn)有的WEDMHS運(yùn)絲系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，但其基本結(jié)構(gòu)仍然

沒有質(zhì)的變化；由于電極絲的反復(fù)使用，在切割過程中必然存在電極絲的損耗，從而影響放電間隙并最終降低了切割精度；此外有關(guān)理論修正

量與實(shí)際修正量的差異與規(guī)律及WEDM-HS的放電機(jī)理等問題還有待于進(jìn)一步探索。
圖13 一次切割表面(×400)
圖14 四次切割表面(×400)
3 、基于復(fù)合工作液的WEDM-LS機(jī)床
當(dāng)采用洗滌性良好的復(fù)合工作介質(zhì)后，由WEDM-HS加工后工件
放電間隙及絲速降低后對(duì)切割效率產(chǎn)生的影響分析，自然會(huì)想到如果采用復(fù)合工作液；采用黃銅絲作為工具電極；用低速走絲的運(yùn)絲方式；采

用改進(jìn)的脈沖電源(所謂改進(jìn)其中一個(gè)主要方面是增加峰值電流，增大放電間隙)；采用強(qiáng)迫沖液方式應(yīng)該就會(huì)具備WEDM-LS加工的基本條件，

也就是說可以生產(chǎn)出具有中國(guó)特色的采用復(fù)合工作液作為放電介質(zhì)的經(jīng)濟(jì)型W EDM-LS。從目前所做的一些基礎(chǔ)研究來分析，該研究思路應(yīng)該是

可行的。目前國(guó)內(nèi)能夠進(jìn)行WEDM-LS機(jī)械部分生產(chǎn)的廠家有不少，具有較好的生產(chǎn)基礎(chǔ)。但在研制的過程中同樣會(huì)面臨著一些新的難題有待于

進(jìn)一步研究。
4、雙運(yùn)絲系統(tǒng)精密電火花線切割機(jī)床
該方案是在目前“中走絲”線切割機(jī)床的平臺(tái)上，增加一套低速運(yùn)絲系統(tǒng)如圖15所示，利用WEDM-LS運(yùn)絲系統(tǒng)可以保持較高的電極絲空間位置

精度及穩(wěn)定性，在精加工時(shí)用低速運(yùn)絲系統(tǒng)進(jìn)行一次或多次切割，從而達(dá)到較好的表面質(zhì)量和切割精度目的。而對(duì)于切割厚度較高的工件如果

加工要求不是很高，仍用高速走絲或“中走絲”方案進(jìn)行切割，維持較高的切割效率和一般的切割精度，其切割方案及預(yù)期效果如表4所示。
1、機(jī)床床身 2、X軸拖板 3、Y軸拖板 4、下導(dǎo)輪 5、上下導(dǎo)絲器 6、上導(dǎo)輪 7、高度調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu) 8、上線臂 9、過渡輪 10、恒張力機(jī)構(gòu)

11、立柱 12、黃銅絲盤 13、鉬絲 14、運(yùn)絲筒 15、黃銅絲收絲過輪 16、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)換向控制開關(guān) 17、黃銅絲18、廢黃銅絲收絲機(jī)構(gòu) 19、廢

絲箱 20、下線臂21、回液管 22、過濾裝置 23、復(fù)合工作液 24、高壓泵 25、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模塊 26、高頻電源模塊 27、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 28、噴

液系統(tǒng)
圖15 雙運(yùn)絲系統(tǒng)精密電火花線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖