线切割常见问题分析

一、X、Y运动的直线度是怎么保证的？ 

　　首先应明确，某一轴的直线度是指它在两个平面的直线度。如X轴的直线度是指在X、Y平面上和X、Z平面上直线度，这如同一条路—即不左右弯曲也不得上下起伏。

　　机床的托板是承载在导轨上的，所以导轨的平直度就决定运动的直线度。丢失直线度的原因有二，一是导轨本身状态的平直度，二是导轨安装基准面的平直度。高精度且状态稳定的导轨，托板和床身组合在一起才是保证直线度的根本条件。导轨，托板和床身的高低温和时效处理，目的也在于此。

　　滚柱（钢珠）的不一致将导致受力点少或撬撬板现象也是显而易见的。

　　要注意到，因丝杠的不规范的运动也会牵动导轨，比如丝杠的轴向与导轨不平行，丝杠与丝母的中心高不一致，丝杠与丝母间承受一个扭转力以及丝杠的弯曲等，都会在丝杠运动的同时，强推硬扛地干扰破坏了导轨的直线运动，这就是我们强调的要把丝杠、丝母、丝杠座和丝母座都做得精确规范的基本原因。

　　不管是“V”形还是“一”形，导轨和滚道上均不得沾染任何污物杂质，它不但影响导轨的运动的平直度，而且导致导轨的损毁和变形。导轨要求是一尘不染的，这是保养和维护机床，保持长久精度的守则之一。

二、X、Y运动的垂直度是怎么保证的？ 

　　两轴的垂直度是建立在各自的直线度的基础上的，直线的误差会在垂直度测量时反映出来，数值叠加的结果使垂直度测量失实失准，所以是首先保证各自的直线度，再保证互相的垂直度。

　　两轴的垂直度完全取决于中托板上的两组导轨的垂直度，装配时是把一组导轨固定在基准上，测量并调整待另一组导轨与基准垂直后，再行固定并配打销钉孔，从而把中托板上两组导轨的垂直度固定下来。这个装配和测量过程，即要追求操作的稳妥有效，还应该有意把精度提高一档，这个中间工艺指标的控制是非常重要的，因为不管是装机，修理或一段时间的实效，都会使这个精度变差，如果初始安装就把允许的误差值用足，那以后的精度就会超值失准了。比如某机床精度标准为0.02，则首次装配时的内控精度应是在0.012以下。重要部位的首装严控和销钉镙钉稳妥有效，加之导轨本身的平直精准，两轴的垂直度就有保证了。

　　如同直线度一样，丝杠的工作状态也是影响垂直度的重要因素。与导轨定位面成一定夹角的任何一个外力，都将造成导轨的异动，因为导轨只是导轨，并没有夹死。所以一旦发现X、Y轴的垂直度超标，要认真判断是导轨自身的形变或错位造成的还是丝杠的运动干扰的。如果是导轨的导向作用所致，分别在几个位置使丝杠和丝母重复松开再紧固的适配过程，其超标的方向和数值应大体稳定的。如果是丝杠和丝母运动的干扰所致，将失去方向和数值的规律性。千万不可盲目把导轨的固定松开，把销钉拨掉，失去判断的任何操作都是无益的。一旦导轨的固定松开销钉拨掉，就必须重复前面所述首次装调的全过程。 

　　任何测量调整都必须在导轨运动平稳之后再进行，如果突跳和无规律的扭摆，那是导轨太脏或异物，要坚决拭净润滑之后再进行调整，这是必须牢记的。

三、座标位移的误差是怎样产生的？

　　单轴直线度，XY垂直度和系统回差是造成误差的主要原因。

　　快走丝线切割机，都没实现闭环控制，机械传动系统的回差已成为整机精度的最重要的指标，回差大体来自如下5个方面。

　　1、齿轮间隙，主要是步进电机与丝杠间的传动齿轮。

　　2、连接键的间隙，特别是丝杠上的大齿轮，点滴的间隙在回差上的反应都是不可忽视的。电机轴键间隙的影响不仅有回差，还拌有噪音。

　　3、丝杠与丝母间的间隙，出厂后丝杠付的轴向传动间隙通常在0.003以下，质差的产品则不太有保证。

　　4、丝杠轴承间隙，这个间隙是靠轴承的内外环的轴向调整消除的，但如果轴承质量低劣，会在消除间隙后转动极不灵活，一旦转动轻快了就又有间隙了，所以该处的轴承是不可马虎的。

　　5、力矩传递的整体刚性较差，造成柔弱部位的挠性变形使运动变得迟钝滞后，也以间隙的方式体现出来。 

　　以上5个方面，共同造成了系统回差，实际加工中，即使是最简单的封闭图形，也至少有两次排除回差，所以实际加工精度一般在不可消除的回差的两倍左右。如果系统回差是0.006，那么加工精度在0。012是有可能的。 

　　两轴的垂直度和各轴的直线度是造成位移失真失准另一主要原因。位移失真失准就是误差。只是这个误差的量是随机的，难以估算的。

四、行业标准为什么用切八方来判定机床精度？ 

　　用切八方判定机床的精度，是一个很好的办法。它可以很全面地反映出机床座标位移精度，导轮运转的平稳性，X、Y的系统回差和进给与实际位移的保真度。机床存在的与精度相关的任何毛病在切八方时都被体现出来，是无法人为地掩饰的。 

　　切得的八方应按如下几个方面来分析：

　　与X轴平行的两个直面，尺寸偏小且进给速度慢，说明导轮轴向偏摆抖晃比较大，切缝变大。

　　与Y轴平行的两个直面，尺寸偏小且进给速度慢，说明导轮径向偏摆抖晃幅度大，切逢度变大。

　　450两个平行斜面，尺寸偏小，说明Y轴系统回差大，差值约为两倍的回差。

　　1350两个平行斜面，尺寸偏小，说明X轴系统回差大，差值约为两倍的回差。

　　450和1350斜面上出现以丝杠螺距为周期的搓板纹，X或Y轴出现进给位移的失真度，说明X或Y轴丝杠推动托板的工作端面出现跳动或失真。这种纹理和周期的关系只能在450和1350斜面上发现。

　　450和1350斜面上以电机齿轮为周期的搓板纹，说明电机齿轮的不等分或偏心，这种毛病切直线看不见，切圆也辩不清它的周期关系。

　　与X轴平行的两直面搓板纹重，说明丝上下运行时在Y轴方向不走一条轨迹。（上下导轮“V”形槽的延长线不是一条线，所以丝换向为周期的搓板纹。）

　　与Y轴平行的两直面搓板纹重，说明的上下行时在X方向不走一条道，上下行时张力有较大的差异。（以丝换向为周期的搓板纹。）

　　450斜面与1350斜面所夹的角大于或小于900，说明X、Y导轨的垂直度差，它造成四个直面间不垂直但对面能平行，其差值约为该行程内垂直度误差的两倍。

　　切割面上下两头的不一致，说明上下导轮中有一个其“V”形槽对钼丝的定位作用明显变差。 

　　如上所述，切其它任何形状，都很难把这些都清淅地暴露出来。故切八方确实是检验机床全面精度的好办法。但用八方来判定机床精度，一定要注意如下几点：

　　防止切割路线或材料本身的变形；切割方向和上下面要作好标记；八方中途不得再调任何一项工艺参数或变频速度；一次完成，中途不得停机；要校正钼丝，保证它的垂直度；不得设置齿隙，间隙补偿。

五、切割效率还能再高吗？ 

　　切割效率受两大因素的影响，一是丝的载流量（电流），二是切缝中的蚀除物不能及时清除，它的导电作用消耗掉了脉冲能量。总之，总能量，能量利用率都是切割效率的问题。

　　业内就钼材料快速走丝机床的切割效率作过许多的典型试验，结果证明，钼丝载流量达到150A/mm2时，其抗拉强度将被降低到原有强度的1/3~1/4，这个电流值被视作钼丝载流供作切割的极限，以此算来，Ф0.12载流1.74A，Ф0.15载流2.65A, Ф0.18载流3.82A时即达到了切割钼丝的极限值。再加大载流量，无疑丝的寿命将是短暂的。在丝速 10米/秒，北京油脂化工厂的DX-1冷却液，切厚度为50的普通钢，脉宽32MS。脉间200MS时，用蚀除物的体积来计算切割效率则为5.8mm3/分.A。用此效率计算,不同粗细的钼丝工作在最大载流量时的面积切割效率为Ф0.12---70.43mm2/分,Ф0.15---90.41mm2/分,.如此算来,丝经加粗即可加大载流量,电流大了效率也可相应提高。但是，快速往复走丝的线切割是不允许（排丝，挠度，损耗等原因）把丝径加大到0.23以上的.，且因蚀除物排出速度所限,当电流加大到均值8A时,间隙将出现短路或电孤放电,免强维持的短时火花放电也将使钼丝损耗急剧增加,所以一味增粗丝加大电流的办法是不可取的。

　　蚀除物在间隙中所呈现的是电阻负载的作用，它短路掉了 经钼丝向间隙提供的一部分能量，所以当切割料加厚，蚀除物排出更为困难的时候，能量损失的多，有效的加工脉冲会更少，放电电流变成了线性负载电流，形不成加工而只加热了钼丝，这是能量被损失和断丝的主要原因。 

　　针对 影响加工效率的两大主要原因，提高加工速度则应在如下几个方面作相应的努力：

　　加大单个脉冲的能量，即脉冲幅值和峰值电流，为不使丝的载流量负担过大，则应相应加大脉冲间隔，使电流平均值不致增加太多。

　　保持冷却液的介电系数和绝缘强度，维持较高的火花爆炸力和清洗能力，使蚀除物对脉冲的短路作用减到最小。

　　提高运丝导丝系统的机械精度，因为窄缝总比宽缝走得快，直缝总比折线缝走得快。

　　适当地提高丝速，使丝向缝隙内带入的水速加快，水量加大，蚀除物更有效地排出。

　　增加水在缝隙外对丝的包络性，即让水在丝的带动下起速，起速的水对间隙的清洗作用是较强的。

　　改善变频跟踪灵敏度，增加脉冲利用率。

　　减少走丝电机的换向时间，启动更快，增加有效的加工时间。

　　经上述努力，把切割效率提高到100~120mm2/分钟是可能的，是有实际意的，至于把指标提得更高，则是以牺牲可靠性和连续加工时间作代价的。

六，换向条纹能完全去掉吗？ 

　　由电蚀原理决定，放电电离产生高温，液内的碳氢化合物被热分解产生大量的碳黑，在电场的作用下，镀覆于阳极。这一现象在电火花成型加工中被利用作电极的补偿。而线切割中，一部分被丝带出缝隙，也总有一部分镀覆于工件表面，其特点是丝的入口处少，而丝的出口处多。这就是产生犬牙状黑白交错条纹的原因。这种镀层的附着度随工件主体与放电通道间的温差变化，也与极间电场强度有关。就是说，镀覆碳黑的现象是电蚀加工的伴生物，只要有加工就会有条纹。碳黑附着层的厚度通常是0.01~2μ，因放电凹坑的峰谷间都有，所以擦掉是很困难的，要随着表面的抛光和凹坑的去除才能彻底打磨干净。只要不是伴随着切割面的搓板状，没有形状的凸凹仅仅是碳黑的附着，可不必大感烦脑。因为切割效率，尺寸精度，金属基体的光洁度才是我们所追求的。为使视觉效果好一些，设法使条纹浅一点，可以从以下几个方面同时着手，即冷却液稍稀些、稍旧一些，加工电压降低一点，变频跟踪更紧一点等。要彻底没有条纹，则要把产生条纹的条件全部铲除，即丝不换向，液内无乳化的碳氢物改用纯水，这样我们快走丝线切割的主要优越也就没了。目前去掉换向条纹最有效的办法仍然是多次切割，就沿轮廓线留量0.005~0.02,切割轨迹修正后再切一遍,不留量沿上次轨迹再重复一遍,这样的重复切割,伴随脉冲加工参数的调整,会把换向的条纹完全去除干净，且把加工精度和光洁度都提高一等。重复切割的最基本条件是机床有足购的重复定位精度和操作的可重复性。当然还要有操作者的明确思路和准确操作。

七、搓板纹是怎么产生的？ 

　　随着钼丝的一次换向，切割面产生一次凸凹，在切割面上出现富于规律的搓板状，通常直称为“搓板纹”。如果不仅仅是黑白颜色的换向条纹，产生有凸凹尺寸差异，这是不能允许的。应在如下几处找原因：

　　丝松或丝筒两端丝松紧有明显差异，这造成了运行中的丝大幅抖摆，换向瞬间明显的挠性弯曲。也必然出现超进给和短路停进给。

　　导轮轴承运转不够灵活、不够平稳，造成正反转时阻力不一或是轴向窜动。

　　导电块或一个导轮给丝的阻力太大，造成丝在工作区内正反张力出现严重差异。（两工作导轮间称工作区）。

　　导轮或是丝架造成的导轮工作位置不正，V型面不对称，两V型延长线的分离或交叉。

　　与走丝换向相关的进给不匀造成的超前或滞后会在斜线和圆弧上形成台阶状，也类似搓板纹。

　　总之，凡出现搓板纹，一个最主要原因是丝在工作区（两导轮间称工作区）上下走的不是一条道，两条道的差值就造成了搓板凸凹的幅度，机械原因是搓板纹的根本。导轮，轴承，导电块和丝运行轨迹是主要成因。进给不匀造成的超前或滞后当然也是成因之一。

　　还有一种搓板纹，它的周期规律不是按钼丝换向的，而是以X、Y丝杠的周期变化，成因是丝杠推动拖板运动的那个台阶或轴承运转不够稳定产生了端面跳动，或是间隙较大，存有异物出现了端面跳动的那种效果。总之，只要证实是以丝杠的周期而变化的切割缺陷，就应到那里去找一找原因）。断定这一成因的最好的办法是切450斜线，其周期和造成缺陷的原因可一目了然。 

　　搓板纹造成光洁度差仅是其一，同时带来效率变低，频繁短路开路会断丝，瞬间的超进给会使短路短得很死以至停止加工。

八、大厚度切割应怎么办？

　　大厚度的切割是比较困难的，可不是丝架能升多高，就能切多厚。受放电加工蚀除条件的制约，后到一定程度，加工就很不稳定，直至有电流无放电的短路发生。伴随着拉孤烧伤很快会断丝，在很不稳定的加工中，切割面也会形成条条沟槽，表面质量严重破破坏。切缝里充塞着极粘稠的蚀除物，甚至是近乎于粉状的碳黑及蚀物微粒。

　　大厚度通常是指200mm以上的钢，至于电导率更高，导热系数更高或耐高温的其它材料还到不了200mm，如紫铜，硬质合金、纯钨、纯钼等，70mm厚就已非常困难了。

　　大厚度切割的主要矛盾有： 

　　没有足够水的进入和交换，间隙内不能清除蚀物，不能恢复绝缘，也就无法形成放电。

　　间隙内的充塞物以电阻的形式分流了脉冲源的能量，使丝与工件间失去了足够的击穿电压和单个脉冲能量。

　　钼丝自身的载流量所限，不可能有更大的脉冲能量传递到间隙中去。 

　　切缝中间部位排出蚀除物的路程太长，衰减了的火花放电已形不成足够的爆炸力，排污力。

　　材料原因，大厚度存在杂质和内应力的可能性就大为增强了。切缝的局部异常和形变机率也就大了。失去了切割冲击力，却增大了被短路的可能性。 

　　解决大厚度切割的主要矛盾，可采取如下措施： 

　　加大单个脉冲的能量（单个脉冲的电压、电流、脉宽，这三者的乘积就是单个脉冲的能量），加大脉冲间隔，目的是钼丝载流量的平均值不增大的前题下，形成火花放电的能力，火花的爆炸力被增强。 

　　选用介电系数更高，恢复绝缘能力更强，流动性和排污解力更强的冷却液。

　　大幅度提高脉冲电压，使放电间隙加大，水进入和排出也就比较容易了。

　　事先作好被切材料的予处理，如以反复锻造的办法均匀组织，清除杂质，以退火和实效处理的办法清除材料的内应力。以去除大的余理的办法使材料应力得到充分释放。

　　提高丝速，更平稳的运丝，使携水和抗据短路的能力增强。

　　人为偏制折线进给或自动进二退一的进给方式，使间隙被有效扩大。

九、导轮和轴承怎么上？ 

　　在安装前，导轮和轴承、轴承座、镙塞及盖帽要在洁净的煤油里认真清洗，在保持安装工具和手都很干净的情况下，先将轴承和轴承座内涂低温润滑脂，而后将轴承和导轮分别压入，以适当的转力拧紧导轮两端的备母，旋紧镙塞，将丝架上的安装孔清洗干净后，把安装好的导轮和导轮座压入，要保证两端的盖帽能自如地调整导轮位置（这点非常重要，它说明轴承的工作状态），再顶紧顶丝（不宜大力，以能限制轴承座窜位为宜）。在整个过程中，没有任何需敲砸才能安装的部位，所有不砸就无法安装的现象都是不对的。要保持导轮运转平稳自如，始终有润滑脂填充轴承的运转空间，要注意导轮套的绝缘洁净有效，要保证导轮运转的灵活自如，不应有任何的卡阻和周期性松紧。这些都是导轮和轴承能长时间平稳运转的必备条件。 

　　要注意导轮和轴承的安装，往往人的感觉不准，总觉得力不够大不够紧，这是很多人的通病。

十、锥度机床的最大锥度是怎样确定的？ 

　　锥度机床锥度切割靠增加了U、V且与X、Y轴能联动，构成了上下两个平面的协调运动。U、V和X、Y分别决定了上下平面两个端点，工件的上下两个平面上的轨迹点就在这两个端点的联线上，这就是锥度切割的基本原理。而U、V的行程就决定了上端点可以偏摆的幅度。

　　UV最大摆幅b和上下导轮的中心距的比值就决定了t角的大小,t即是切割的最大斜度。运算控制系统的相似形公式可以很准确的把工件上下平面的尺寸折算到UV，XY两平面上去，运算控制系统丢失的精度极小。但必须注意到，只有丝垂直的时候，导轮V形槽才处于理想状态，只要一发生偏摆，即只要b＞0，V形槽对丝的运动就产生了干扰作用，这个干扰作用通常在t角小于1.50时,误差是很小的,1.5~30时,误差已明显存在；30~60时，误差已直接构成了对加工精度和切割效果的威胁，尚能维持正常切割；当大于60时，不但精度已严重丢失，正常切割也很难维持，甚至造成钼丝脱槽。所以通常在直线机床上加装锥度装置形成的简易锥度机床，一般把最大切割锥度限制在±60。这个锥度值对一些出模斜度加工任务的完成已绰绰有余了。更大锥度的切割则要依赖于专用锥度机床，这种机床要从结构上解决导轮与UV偏摆随动的问题。不存在偏摆后导轮槽的干扰作用，切割的锥度从原理上讲是准确的。伴生的负面影响是，为解决偏摆随动问题而使整体刚性降低，运动迟滞和回差凸现，运动保真度精确度也大打折扣。日常应用，直线切割的通用性，稳定性和方便灵活性也受到影响，直、锥已很难兼顾。

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