走丝速度快慢跟电流有关有关。
快走丝加工原理
电火花线切割加工是通过电极丝接脉冲电源的负极,工件接脉冲电源的正极,高频脉冲电源通电后,当工件与电极丝之间的距离小于放电距离时,脉冲电能使介质(工作液)电离击穿,形成放电通道。
所以,走丝速度快慢跟电流有关有关。
在电场力的作用下,大量的带负电荷的电子高速奔向正极,带正电荷的离子奔向负极,由于电离而产生的高温使工件表面熔化,甚至汽化,使金属随着电极丝的移动及工作液的冲击而被抛出,从而在工件表面形成凹坑。
扩展资料:
物理原理
自由正离子和电子在场中积累,很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段,两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞,形成一个等离子区,并很快升高到8000到12000度的高温,在两导体表面瞬间熔化一些材料。
同时,由于电极和电介液的汽化,形成一个气泡,并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断,温度突然降低,引起气泡内向爆炸,产生的动力把溶化的物质抛出弹坑,然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体,并被电介液排走。
然后通过NC控制的监测和管控,伺服机构执行,使这种放电现象均匀一致。
-电火花线切割
-快走丝
高频电源使用方法
电火花线切割加工是利用电火花放电对导电材料产生电蚀现象实现加工的,是电、热和流体动力综合作用的结果。在火花放电过程中,脉冲电压是产生电火花放电的必要条件,而高频电源就是产生脉冲电压的一个大功率高频脉冲信号源,是数控线切割机床中的一个重要组成部件,在使用中要学会正确调节各个参数。
(一)、调节原则
1、 工件高度为50mm左右,钼丝直径在016mm时,切割加工时,一般置“电压调整”旋钮2档,“脉冲幅度”开关接通1+2+2级,“脉宽选择”旋钮3档,“间隔微调”旋钮中间位置,切割电流稳定在20A左右(不同高度工件详见“切割参数选择表”)。
2、 进给速度(由控制器选定)选定:在确定电压、幅度、脉宽、间隔后,先用人为短路的办法,测定短路电流,然后开始切割,调节控制器的变频档位和跟踪旋钮等,使加工电流达到短路电流的70~75%为最佳。
3、 在切割加工时,各个状态的切换尽量在丝筒换向或关断高频时进行,且不要单次大幅度调整状态,以免断丝。
4、 新换钼丝刚开始切割时,加工电流选择正常切割电流的三分之一至三分之二,经十来分钟切割后,调至正常值,以延长钼丝使用时间。
(二)、短路电流测试
置“电压调整”旋钮2档,“脉冲幅度”开关接通1+2+2,“脉宽选择”旋钮3档,“间隔微调”旋钮中间位置,用较粗导线短路高频输出端(上线臂前端靠上导轮的一块钨钢是高频输出负极,工作台上沿是高频输出正极),开高频电源,开丝筒电机,开控制器高频控制开关,此时高频电源电流表指示约为28A
(三)各个参数的选择
1.工作电压的选择
操作方法:旋转“电压调整”旋钮,可选择70~110V的加工电压,分为三档,电压表指示值即为加工电压值。
选择原则说明:高度在50mm以下的工件,加工电压选择在70V,即第一档;
高度在50mm~150mm的工件,加工电压选择在90V,即第二档;
高度在150mm以上的工件,加工电压选择在110V,即第三档。
2.工作电流的选择
改变“脉冲幅度”开关和调节“脉宽选择”和“间隔微调”旋钮都可以改变工作电流,这里指的工作电流的选择就是指改变脉冲幅度开关的调节。
操作方法:改变“脉冲幅度”五个开关的通断状态,可有12个级别的功率输出,能灵活地调节输出电流,保证在各种不同工艺要求下所需的平均加工电流。如2个标有2的开关接通,等于1个标有1和标有3的开关接通;其它类同。
选择原则说明:“脉冲幅度”开关接通级数越多(相当于功放管数选得越多),加工电流就越大,加工速度也就快一些,但在同一脉冲宽度下,加工电流越大,表面粗糙度也就越差。一般情况下:
高度在50mm以下的工件,脉冲幅度开关接通级数在1~5级,如1,2,3或1+2,1+3或2+2,1+2+2或2+3。
高度在50mm~150mm的工件,脉冲幅度开关接通级数在3~9级 ,如3或1+2,2+2或3+1,2+3或1+2+2,3+3,2+2+3或3+3+1,3+3+2或3+2+2+1。
高度在150mm~300mm的工件,脉冲幅度开关接通级数在6~11级,如3+3,2+2+3或3+3+1,3+3+2或3+2+2+1,3+3+2+1,3+3+2+2,3+3+2+2+1。
3.脉冲宽度的选择
操作方法:旋转“脉宽选择”旋钮,可选择8μs~80μs脉冲宽度,分五档,分别为1档为8μs,二档为20μs,三档为40μs,四档为60μs,五档为80μs
选择原则说明:脉冲宽度宽时,放电时间长,单个脉冲的能量大,加工稳定,切割效率高,但表面粗糙度较差。反之,脉冲宽度窄时,单个脉冲的能量就小,加工稳定较差,切割效率低,但表面粗糙度较好。一般情况下:
高度在15mm以下的工件,脉冲宽度选1~5档;
高度在15mm~50mm的工件,脉冲宽度选2~5档;
高度在50mm以上的工件,脉冲宽度选3~5档。
4.脉冲间隔的选择
操作方法:旋转“间隔微调”旋钮,调节脉冲间隔宽度的大小,顺时针旋转间隔宽度变大,逆时针旋转间隔宽度变小。
选择原则说明:加工工件高度较高时,适当加大脉冲间隔,以利排屑,减少切割处的电蚀污物的生成,使加工较稳定,防止断丝。因为在脉宽档位确定的情况下,间隔在“间隔微调”旋钮确定下,间隔宽度是一定的,所以要调节间隔大小就是旋转“间隔微调”旋钮。在有稳定高频电流指示的情况下,旋转“间隔微调”旋钮时,电流变小表示间隔变大,电流变大表示间隔变小。
(四)切割参数表(仅供参考)
工件厚度
(mm)
加工电压
(V)
电工电流
(A)
脉宽档位
(档)
间隔微调
(位置)
脉冲幅度
(级)
≤15
70
08--18
1--5
中间
3
15—50
70
08--20
2—5
中间
5
50—99
90
12--22
3—5
中间
7
100—150
90
12--24
3—5
间隔变大
9
150--200
110
18--28
3—5
间隔变大
9
200—250
110
18--28
3—5
间隔变大
9
250—300
110
18--28
3—5
间隔变大
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高频电源常见故障分析
(一) 现象:保险丝断。
原因:功率放大电路的整流电源的桥式整流堆击穿,短路。
(二) 现象:电源指示正常,无高频电流。
原因:1、输出线开路;
2、高频电流表内部开路;
3、控制回路故障:①换向行程开关SQ3常闭触点不通,②机床高频继电器线包断或触点不通,③控制器无12V输出。
4、振荡电路故障:①振荡板无12V电源,②NE555 IC损坏,③脉宽和间隔调节开关损坏。
(三) 现象:电源指示正常,高频短路电流异常偏大。
原因:1、NE555 IC损坏;
2、VMOS功率管击穿;
3、脉宽和间隔调节开关损坏。
市场上可选用的电极丝(”线切割铜线“)可分为以下几类:
1、黄铜丝黄铜丝是线切割领域中第一代专业电极丝。1977年,黄铜丝开始进入市场。这种电极丝曾带来了切割速度上的突破,当时对于厚度为50mm的工件,切割速度从12mm2/分钟提高到25mm2/分钟。是什么使速度翻了一倍呢?黄铜是紫铜与锌的合金,最常见的配比是65%的紫铜和 35%的锌。当时发现黄铜丝中的锌由于熔点较低(420℃,而紫铜为1080℃)能够改善冲洗性。在切割过程中,锌由于高温而气化使得电极丝的温度降低并把热量传送到工件的加工面上。理论上讲,锌的比例越高越好,不过在黄铜丝的制造过程中,当锌的比例超过40%后,电极丝的α单相结晶结构变成了α和β双相结晶结构。这时材料变得太脆而不适合把它拉成直径很小的细丝。黄铜丝可以有不同的拉伸强度来满足不同的设备和应用场合。这是通过一系列的拉丝(淬火作用)和热处理(退火)工序来实现的。普通黄铜丝的拉伸强度在490-900N/mm2之间。黄铜丝的主要缺点:
(1) 加工速度无法提高:由于黄铜中锌的比例一定,所以放电时的能量转换效率无法进一步提高;以 025mm黄铜丝切割30-60mm厚的钢材为例,国内很多用户的主切速度都在120mm2/分钟左右。
(2) 表面质量不佳:黄铜丝表面的铜粉和放电时由于电极丝表层气化而带出的铜微粒会积存在工件的加工面上形成表面积铜。同时由于冲洗性不好而在工件表面产生较厚的变质层,这些都会影响工件的表面硬度和粗糙度;
(3) 加工精度不高:特别是在加工较厚的工件时,由于冲洗性不良,会产生较大的直线度误差(上下端尺寸误差和鼓形差)。此外,由于价格竞争的原因,目前国内的低价黄铜丝普遍存在着各种质量问题,例如因采用的铜材胚料材质不良以及拉丝设备和工艺上的原因导致黄铜丝表面铜粉较多,截面几何误差太大等等,这些都会导致放电稳定性下降,严重影响加工速度和质量。同时,还会污染设备部件加大设备的损耗。
黄铜丝的应用场合:
(1) 加工量不足,不是24小时开机的用户。因为加工效率对于这些用户来说不是主要问题;
(2) 对加工精度特别是表面质量要求不高的用户;
(3) 以加工小尺寸、薄厚度为主的用户。因为工件装夹调整的时间占总加工时间的比例较高,切割时间较少,对加工效率的影响不明显。
(4) 工件的材料硬度不高或厚度不超过80-100mm。
虽然随着各种更好性能的镀层电极丝的出现和普及,黄铜丝的市场份额呈不断下降的趋势,但是,由于它成本低廉,并且能满足普通的加工需求,因此还会继续得到广泛的应用。同时,市场上还出现了一些在性能上有不同程度改善的且价格低于镀层电极丝的新型黄铜丝:
(1) 超净型黄铜丝:针对普通黄铜丝表面铜份过多这一弊端,通过在后道工序中增加特别的清洗工艺而制成;
(2) 超硬型黄铜丝:通过在黄铜中加入其他微量元素,使黄铜丝的拉伸强度高达1200 N/mm2。这种丝在加工超厚或超硬工件时可以改善加工精度和速度;
(3) 高速型黄铜丝:将黄铜中锌的比例加大到极限的40%,可以改善冲洗性,提高切割速度。但是,其切割速度还是比镀锌电极丝要慢。
2、镀层电极丝由于低熔点的锌对于改善电极丝的放电性能有着明显的作用,而黄铜中锌的比例又受到限制,所以人们想到了在黄铜丝外面再加一层锌,这就产生了镀锌电极丝。1979年瑞士几位工程师发明的这种方法,使电极丝的发展向前迈进了一大步,并导致了更多新型镀层电极丝的出现。镀层电极丝的主要优点:
(1) 切割速度高,不易断丝。品质好的镀锌电极丝切割速度可比优质黄铜丝快30-50%,广东地区很多用户采用025mm的镀锌电极丝,切割速度平均在150- 180mm2/分钟。
(2) 加工工件的表面质量好,无积铜,变质层得到改善,因此工件表面的硬度更高,模具的寿命延长。
(3) 加工精度提高,特别是尖角部位的形状误差、厚工件的直线度误差等均比黄铜丝有改善。
(4) 导丝咀等部件的损耗减小。锌的硬度比黄铜低,同时镀锌丝不象黄铜丝那样有很多铜粉,所以不容易堵塞导丝咀,污染相关部件。 镀层电极丝生产工艺主要有浸渍、电镀和扩散退火这三种方法。电极丝的芯材主要有黄铜、紫铜和钢。镀层的材料则有锌、紫铜、铜锌合金和银。目前市场上较为成熟的这类电极丝按应用区分主要有以下几种:
普通镀锌电极丝:
由于浸渍这种工艺相对比较简单,所以很多电极丝制造商都采用这种方法来生产镀锌电极丝。但是镀锌后再拉丝,其最大的问题是无法控制镀层的均匀性,所以用这种工艺生产的电极丝放电性能不够稳定,速度只比黄铜丝提高不到10%。有些品质较差的镀锌电极丝其颜色往往不是均匀的银灰色,可以看到一些浅**相间其中,这就是所谓“露铜”现象。这类电极丝虽然价格比较便宜,只比黄铜丝稍贵一些,但是采用的人不多。
高精度加工用镀锌电极丝:
这类电极丝多是采用电镀的方法,所以可以较好的控制镀锌层的厚度,放电性能稳定,不易断丝,适合四次切割以上的精密加工。切割速度一般可以比黄铜丝快30%左右。
高速度加工用镀层电极丝:
这种电极丝以扩散退火工艺制作,是一种复合电极丝,有较厚的含有50%的锌和50%的紫铜的镀层。这种镀层需经过一系列的热处理过程,其颜色因镀层扩散而从亮银色变为黄褐色。这种电极丝的芯为α结构而镀层则为β结构,它最后经过一道拉伸加工通过冷压把镀层压进芯材中。扩散过的电极丝表面是多孔的,它有助于改善冲洗性。这种电极丝的切割速度是目前最快的。常见的品牌有COBRA CUT D、BRONCO CUT X、MEGACUT D、SWX、STAMMCUT Xi、以及采用最新的伽玛镀层工艺达到最快切割速度的bunol TX、bunol GT、bunol GS等等。
高难度加工用镀层电极丝:
钢芯电极丝是一种复合丝。它由钢制的芯加上中间的紫铜镀层和外面的黄铜镀层组成。钢芯在常温下的拉伸强度与黄铜丝差不多,但是随着温度的升高黄铜丝的拉伸强度迅速降低,而钢的拉伸强度则高于黄铜丝了。但是,由于港的导电性能不好,因此在钢芯外面包了一层紫铜用以提高电导率。而外面的黄铜层则起到了改善冲洗性能的作用。 对于难度较高的线切割加工,虽然采用较粗直径(030mm)的电极丝,或采用镀锌电极丝可以使情况有所改善,但是要想达到较高的加工要求,最佳的选择就是这种钢芯电极丝了。
1、高厚度加工:一般来说,当加工的工件较厚时(通常超过100mm以上),加工速度明显降低,并且加工面的直线度误差会很大。此时采用钢芯丝加工,可以明显改善速度和精度。
2、冲水不良状态的加工:例如大斜度加工、工件厚度不规则,变化范围较大的加工和多个工件叠加起来的加工等等。冲水不良容易造成断丝,加工速度因而下降。同时,也会导致二次放电增加,影响表面质量。
3、工件材料难以加工:例如石墨、铜、铝合金等较难切割的材料。
常见的品牌有:日本FUJIKURA公司的COMPEED钢芯电极丝。
超精密加工用电极丝:
黄铜丝或镀层丝的直径一般在030mm至007mm之间。而对于一些电子、光学和钟表行业的微细零件或超精密的加工,要求电极丝的直径在010mm至003mm。过去这种电极丝是采用钨丝或钼丝制作的,价格非常昂贵。现在则普遍采用高拉伸强度的钢丝(100碳钢琴线)外面加镀黄铜来制作,俗称“钢琴线”。这种电极丝的拉伸强度为一般电极丝的2倍,高达2000N/mm2以上。常见的品牌有德国的MICRO CUT,日本的SPWire。
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