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，運(yùn)絲速度將可以大幅度降低，由此可以提高傳動導(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，放電間隙較窄，在6.5A大能量加工時

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電極絲的轟擊作用，并使電極絲盡
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量減少對放電能量的吸收，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把熱能釋放回放電通道內(nèi)，形成汽化壓力，從

而提高對蝕除產(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)，以減緩正離子對電極絲的轟擊作用，同時通過工作介質(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，電極絲在工件出口處的相當(dāng)長距離內(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增加，同時斷絲的機(jī)率也會大大增大。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

其絲損耗仍然較低，且同時還可以維持較高切割效率的原因。
W EDM-HS除了針對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)初國內(nèi)有數(shù)家WEDMHS生產(chǎn)企業(yè)通過對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)床具有較高的性價比而逐步被廣大的中小企業(yè)用戶所接受，

對于“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切割效率產(chǎn)生的影響分析，自然會想到如果采用復(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