摘要：DK7732型線切割機為廣泛使用的快走絲電火花線切割機床，在實際加工過程中存在斷絲、導電塊出現割痕、張緊效果差、放電不均等不良現象，嚴重影響著線切割加工效率和零件表面質量。首先分析了該類機床在工作過程中出現的主要問題及原因；然后改變原有鉬絲與導電塊的接觸方式，采用鉬絲與導電輪滾動接觸方式進電，并構造三角形導輪穿絲系統，設計張緊調節機構，提高了導電裝置使用壽命和系統穩定性；最后通過實驗驗證了改進裝置的正確性和可靠性。
關鍵詞：線切割機床；導電裝置；技術改進
1、引言
DK7732型電火花線切割機床是蘇州長風公司設計制造的一種快走絲機型，該設備主要用于對各類模具、電極、精密零部件制造、復雜型腔和曲面形體加工，具有JJD3-精度高，光潔度高、切割速度快等特點。加工原理為：電極絲通過導電塊連接脈沖電源的負極，工件連接脈沖電源的正極，xY工作臺由數控裝置控制，繞絲筒作正反向交替運動；電極絲和工件之間澆注工作液介質，當其距離足夠接近時，每個脈沖瞬間電壓擊穿介質，產生火花放電現象，逐步腐蝕工件，以達到切削成型目的，其工作原理圖如圖l所示。傳統的線切割導電方式為電極絲與硬質合金導電塊直接接觸，電極絲在導電塊表面來回移動。在實際加工過程中，特別是切割鋁制工件時，容易出現斷絲、穩定性差等不良現象，嚴重影響著線切割加工效率和零件加工質量【l-51。分析了DK7732線切割加工過程中的主要問題和原因，從導電接觸方式人手，探討提高加工效率和加工質量的有效方法和實現途徑。
圖1 DK7732型線切割機床工作原理圖
2、主要問題分析
2．1 導電塊存在割痕
當切割工件厚度大于60nlm或軟基材料時，發現鉬絲(電極絲)在逆向運動時，鉬絲與導電塊之間會有火花產生，火花大小不均勻，該現象雖然不會對設備產生其他的影響，但會導致線切割速度變得緩慢以及鉬絲、導電塊之間的損耗增大，尤其是在切割鋁件、銅件時該損耗更加明顯fq，并且在導電塊表面產生較深的溝槽，在安裝鉬絲或切割時該溝槽容易卡住鉬絲，增大切割阻力最終導致鉬絲被拉斷。
2-2 粘絲
在切割運行中，由于切割間隙內的蝕熔物不能及時排出，則降低了線切割機的放電能力，導致電蝕的速度要小于進給速度，容易形成短路，而當銅絲與導電塊在接觸部位繼續放電時，控制系統就會錯誤判斷而繼續進給，鉬絲與工件之間就會產生一種純機械摩擦，造成工件的機械性拉傷以及鉬絲的快速摩損，形成“粘絲”損傷。
2．3 張緊效果差
傳統線切割機床張緊裝置是一個重力導輪同，安裝在繞絲筒和機架之間，鉬絲從下方繞過導輪線槽，依靠導輪重力壓住鉬絲，使鉬絲處于繃緊狀態，提高系統張緊力。在實際加1二過程中，如果初始張緊力沒調整好，鉬絲跳動嚴重，極易出現脫絲，后續要重新穿絲，調節麻煩。同時，導輪支架沿導軌移動的距離較小，即在重力作用下張緊力所體現出的有效移動距離較小，張緊裝置的張緊效果較差。
2．4 放電不穩定
由于鉬絲與導電塊直接接觸，隨著加工時間的增加，鉬絲在一定程度上被拉長，系統張緊力降低，鉬絲運行不平穩18-91。同時銅絲在逆向運行時，其產生的慣性作用，使得鉬絲與導電塊之間產生極小的間隙，而這間隙也會導致鉬絲與導電塊之間產生火花放電。由于這些放電現象的存在，使得傳遞到鉬絲與工件間的加工電流變小，正常切割部分放電不穩定，切割速度及質量降低。
3、改進方案研究
3．1導電塊改導電輪
工作時，由于導電塊靜止不動，鉬絲在其表面來回運動，其摩擦方式為滑動摩擦，摩擦系數大，鋁絲和導輪磨損嚴重，導致導電塊出現割痕。現將導電塊改為導電輪，接觸方式為滾動摩擦，磨損量小，導電效果好。為了提高導電輪使用壽命，一般選用硬質合金鋼材料，但硬質合金鋼相對密度大，導致轉動慣量大，故本設計導電輪采用鑲嵌結構¨q，鑲件為內外半徑差4mm、厚度4ram的硬質合金環，基體為半徑12mm的高速鋼。其結構，如圖2所示。
圖2導電輪結構圖
3．2改進張緊裝置
工作時，鉬絲在機床上作往復循環走絲運動，同時間斷放電，產生一定的熱量。隨著加工時間的增加，鉬絲會因金屬有延展性而變長，使原來系統的張緊力慢慢變小變無，以致于發生跳絲現象，影響加_【：=精度和加工速度。同時，由于鉬絲持續放電以及走絲時與導電輪的摩擦，產生一定的材料損耗，銅絲直徑變小，導致鉬絲與導電輪出現間隙，接觸不穩定，放電不均勻。傳統的張緊裝置僅依靠張緊輪的自身重力實現自動調整，張緊效果差，穩定性不好。為此，設計一種可調張緊力支撐輪裝置，通過彈簧力自動調節系統的張緊力到設定值，擰動調節螺母，設定系統初始張緊力，裝置結構簡單，可靠性強，其結構簡圖，如圖3所示。
圖3可調張緊力支撐輪裝置結構簡圖
3．3采用三角導輪結構
由于導電裝置不僅是為了讓鉬絲帶電，而且也是為了支撐鉬絲，保證運行平穩性，因此導電裝置要能控制鉬絲在運絲過程中不會發生跳動。同時，穿絲是一個復雜的工作，為降低穿絲難度，提高工作效率，導電裝置要易于工人穿進鉬絲。為此，本設計采用三角導輪結構，由2個導電輪和1個支撐輪組成，形成三角狀，穿絲方便，導電可靠。結構簡圖，如圖4所示。
圖4三角導輪結構簡圖
4、裝置整體結構設計
4．1 整體結構
圖5導電裝置爆炸視圖
1．底板2．支架3，4．螺母5．墊片6．彈簧7．叉形架8．銷軸9_軸承10．支撐輪1 1．螺母12．導電輪13．軸承14．軸15．螺母16．碳刷17．彈簧18．螺釘19．螺釘20．彈簧21．碳刷22．導電輪23．軸承24．軸25，螺母
裝置主要由底板、支架、導電輪、可調張緊力支撐輪、碳刷等部件組成，安裝在線切割機床機架上(可上下2個，對此放置)，用螺釘緊同。鉬絲穿過2個導電輪和1個支撐輪，形成三角導輪結構，鉬絲在輪槽中移動；通過松緊3，4螺母，拉動7叉形架，帶動支撐輪上下移動，實現鉬絲的張緊功能；通過擰緊22，23螺釘，增加2l，24彈簧壓力，壓緊20，25碳刷，使碳刷與14，17導電輪緊密接觸，螺釘帶電，通過碳刷，傳導給導電輪，使鉬絲獲得脈沖電壓。
4_2 設計要點
(1)底板部件。底板1采用絕緣塑膠材料，通過螺釘連接到機床機架上，支架2為金屬材料，通過螺釘固定到底板1，支架2與機床絕緣。
(2)張緊部件。軸承9內圈與銷軸8過盈配合，軸承9外圈與支撐輪10內孔過盈配合，裝配到銷軸8中部，穿入叉形架7支撐孑L內，用螺母11鎖緊；叉形架7連同彈簧6一起裝入支架2上安裝孔內，墊上墊片5，擰緊螺母3，4；通過調節螺母3，4的鎖緊，在彈簧6的彈力作用下，帶動叉形架7上下微量移動，實現鉬絲張緊功能。
(3)導電部件。導電輪部件分左導電輪部件和右導電輪部件，兩者在支架2上對稱分布；左導電輪部件由螺母15、軸14、軸承13、導電輪12、墊片26、螺母29、碳刷16、彈簧17、螺釘18組成，導電輪12內孑L與軸承13外圈過盈配合，軸承13內圈與軸14過盈配合，軸14固定在支架2上，導電輪12與碳刷16接觸，通過擰動螺釘18，調節碳刷16與導電輪12的接觸程度。右導電輪與左導電輪安裝方式相同。
5、試驗研究
試驗條件為：蘇州長風DK7732E線切割機床；厚度為60mm的方形鋁塊(尺寸100mmxl00mm)；金山DX一2線切割工作乳化液；山東光明牌鉬絲∞．18mm。工作參數為：工作電壓100V；電流3．0A；脈沖寬度48its；脈沖間隙6“s；加工速度75mm2／min；電極絲初始張力8．2N。試驗過程為：將改進后的進電裝置分別安裝在線切割機床走絲架的上下兩側，連續切割20h，對比改進前和改進后的切削效果，試驗結果，如表l所示。結果表明：在相同的電壓、電流、脈寬、速度等參數條件下，對同一T件進行切割試驗，割痕、斷絲、粘絲等不良現象基本解決，系統張緊力保持恒定，電極絲損耗減小，零件加工質量提高。
表1試驗結果
注：△表示困難程度。
6、結論
(1)設計出一種改進型電火花線切割導電裝置，具有如下特點：①三角導輪結構，穿絲簡單、快捷，運絲平穩，提高機構穩定性；②導電輪采用鑲嵌式，減低制造成品和運動慣性，提高導輪使用壽命和導電性，排屑方便；③碳刷接觸緊密，進電快速、穩定，左右2個位置同時進電，避免漏進電現象，碳刷消耗后，可通過螺釘調節；④支撐輪可調節，提高鉬絲張緊程度，避免松垮、跳絲等導致的不正常放電現象；
(2)試驗結果表明，改進后無割痕，斷絲頻率降低75％，張緊力提高22％，基本恒定，電極絲損耗減小至0．006mm，表面粗糙度提高到2．25txm，穿絲難度降低50％。
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