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    昆山慢走絲線切割故障示例

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    昆山慢走絲線切割故障示例

    發布日期:2015-12-22 00:00 來源:http://www.jp008.net 點擊:

    一、線切割X、Y運動的直線度是怎么保證的?
           首先應明確,某一軸的直線度是指它在兩個平面的直線度。如X軸的直線度是指在X、Y平面上和X、Z平面上直線度,這如同一條路—即不左右彎曲也不得上下起伏。
    機床的托板是承載在導軌上的,所以導軌的平直度就決定運動的直線度。丟失直線度的原因有二,一是導軌本身狀態的平直度,二是導軌安裝基準面的平直度。高精度且狀態穩定的導軌,托板和床身組合在一起才是保證直線度的根本條件。導軌,托板和床身的高低溫和時效處理,目的也在于此。
    滾柱(鋼珠)的不一致將導致受力點少或撬撬板現象也是顯而易見的。
    要注意到,因絲杠的不規范的運動也會牽動導軌,比如絲杠的軸向與導軌不平行,絲杠與絲母的中心高不一致,絲杠與絲母間承受一個扭轉力以及絲杠的彎曲等,都會在絲杠運動的同時,強推硬扛地干擾破壞了導軌的直線運動,這就是我們強調的要把絲杠、絲母、絲杠座和絲母座都做得精確規范的基本原因。
    不管是“V”形還是“一”形,導軌和滾道上均不得沾染任何污物雜質,它不但影響導軌的運動的平直度,而且導致導軌的損毀和變形。導軌要求是一塵不染的,這是保養和維護機床,保持長久精度的守則之一。
           二、線切割X、Y運動的垂直度是怎么保證的?
          中走絲線切割兩軸的垂直度是建立在各自的直線度的基礎上的,直線的誤差會在垂直度測量時反映出來,數值疊加的結果使垂直度測量失實失準,所以是首先保證各自的直線度,再保證互相的垂直度。
           兩軸的垂直度完全取決于中托板上的兩組導軌的垂直度,裝配時是把一組導軌固定在基準上,測量并調整待另一組導軌與基準垂直后,再行固定并配打銷釘孔,從而把中托板上兩組導軌的垂直度固定下來。這個裝配和測量過程,即要追求操作的穩妥有效,還應該有意把精度提高一檔,這個中間工藝指標的控制是非常重要的,因為不管是裝機,修理或一段時間的實效,都會使這個精度變差,如果初始安裝就把允許的誤差值用足,那以后的精度就會超值失準了。比如某機床精度標準為0.02,則首次裝配時的內控精度
    應是在0.012以下。重要部位的首裝嚴控和銷釘鏍釘穩妥有效,加之線切割機導軌本身的平直精準,兩軸的垂直度就有保證了。
    如同直線度一樣,絲杠的工作狀態也是影響垂直度的重要因素。與導軌定位面成一定夾角的任何一個外力,都將造成導軌的異動,因為導軌只是導軌,并沒有夾死。所以一旦發現X、Y軸的垂直度超標,要認真判斷是導軌自身的形變或錯位造成的還是絲杠的運動干擾的。如果是導軌的導向作用所致,分別在幾個位置使絲杠和絲母重復松開再緊固的適配過程,其超標的方向和數值應大體穩定的。如果是絲杠和絲母運動的干擾所致,將失去方向和數值的規律性。千萬不可盲目把導軌的固定松開,把銷釘撥掉,失去判斷的任何操作都是無益的。一旦導軌的固定松開銷釘撥掉,就必須重復前面所述首次
    裝調的全過程。

          任何測量調整都必須在導軌運動平穩之后再進行,如果突跳和無規律的扭擺,那是導軌太臟或異物,要堅決拭凈潤滑之后再進行調整,這是必須牢記的。
          三、線切割機座標位移的誤差是怎樣產生的?
         單軸直線度,XY垂直度和系統回差是造成誤差的主要原因。
         中走絲線切割機,都沒實現閉環控制,機械傳動系統的回差已成為整機精度的重要的指標,回差大體來自如下5個方面。
         1、齒輪間隙,主要是步進電機與絲杠間的傳動齒輪。
         2連接鍵的間隙,特別是絲杠上的大齒輪,點滴的間隙在回差上的反應都是不可忽視的。電機軸鍵間隙的影響不僅有回差,還拌有噪音。
         3、絲杠與絲母間的間隙,出廠后絲杠付的軸向傳動間隙通常在0.003以下,質差的產品則不太有保證。
         4、絲杠軸承間隙,這個間隙是靠軸承的內外環的軸向調整消除的,但如果軸承質量低劣,會在消除間隙后轉動極不靈活,一旦轉動輕快了就又有間隙了,所以該處的軸承是不可馬虎的。
         5、力矩傳遞的整體剛性較差,造成柔弱部位的撓性變形使運動變得遲鈍滯后,也以間隙的方式體現出來。
         以上5個方面,共同造成了系統回差,實際加工中,即使是簡單的封閉圖形,也至少有兩次排除回差,所以實際加工精度一般在不可消除的回差的兩倍左右。如果系統回差是0.006,那么加工精度在0.012是有可能的。
         兩軸的垂直度和各軸的直線度是造成位移失真失準另一主要原因。位移失真失準就是誤差。只是這個誤差的量是隨機的,難以估算的。

         四、為什么用切八方來判定機床精度?
         用切八方判定機床的精度,是一個很好的辦法。它可以很全面地反映出機床座標位移精度,導輪運轉的平穩性,X、Y的系統回差和進給與實際位移的保真度。機床存在的與精度相關的任何毛病在切八方時都被體現出來,是無法人為地掩飾的。
         切得的八方應按如下幾個方面來分析:
         1、與X軸平行的兩個直面,尺寸偏小且進給速度慢,說明導輪軸向偏擺抖晃比較大,切縫變大。
         2、與Y軸平行的兩個直面,尺寸偏小且進給速度慢,說明導輪徑向偏擺抖晃幅度大,切逢度變大。
         3、450兩個平行斜面,尺寸偏小,說明Y軸系統回差大,差值約為兩倍的回差。
         4、1350兩個平行斜面,尺寸偏小,說明X軸系統回差大,差值約為兩倍的回差。
         5、450和1350斜面上出現以絲杠螺距為周期的搓板紋,X或Y軸出現進給位移的失真度,說明X或Y軸絲杠推動托板的工作 。
          端面出現跳動或失真。這種紋理和周期的關系只能在450和1350斜面上發現。
         6、 450和1350斜面上以電機齒輪為周期的搓板紋,說明電機齒輪的不等分或偏心,這種毛病切直線看不見,切圓也辯不清它的周期關系。
         7、與X軸平行的兩直面搓板紋重,說明絲上下運行時在Y軸方向不走一條軌跡。(上下導輪“V”形槽的延長線不是一條線,所以絲換向為周期的搓板紋。)
         8、與Y軸平行的兩直面搓板紋重,說明的上下行時在X方向不走一條道,上下行時張力有較大的差異。(以絲換向為周期的搓板紋。)
         9、450斜面與1350斜面所夾的角大于或小于900,說明X、Y導軌的垂直度差,它造成四個直面間不垂直但對面能平行,其差值約為該行程內垂直度誤差的兩倍。
         10、切割面上下兩頭的不一致,說明上下導輪中有一個其“V”形槽對鉬絲的定位作用明顯變差。
         如上所述,切其它任何形狀,都很難把這些都清淅地暴露出來。故切八方確實是檢驗機床全面精度的好辦法。但用八方來判定機床精度,一定要注意如下幾點:

         1、防止切割線路或材料本身的變形。
         2、 切割方向和上下面要作好標記。
         3、八方中途不得再調任何一項工藝參數或變頻速度。
         4、一次完成,中途不得停機。
         5、要校正鉬絲,保證它的垂直度。
         6、不得設置齒隙,間隙補償。
         五、線切割效率還能再高嗎?
         切割效率受兩大因素的影響,一是絲的載流量(電流),二是切縫中的蝕除物不能及時清除,它的導電作用消耗掉了脈沖能量。總之,總能量,能量利用率都是切割效率的問題。
    業內就鉬材料快速走絲機床的切割效率作過許多的典型試驗,結果證明,鉬絲載流量達到150A/mm2時,其抗拉強度將被降低到原有強度的1/3~1/4,這個電流值被視作鉬絲載流供作切割的極限,以此算來,φ0.12載流1.74A,φ0.15載流2.65A,φ0.18載流3.82A時即達到了切割鉬絲的極限值。再加大載流量,無疑絲的壽命將是短暫的。在絲速10米/秒,北京油脂化工廠的DX-1冷卻液,切厚度為50的普通鋼,脈寬32mS。脈間200mS時,用蝕除物的體積來計算切割效率則為5.8mm3/分.A。用此效率計算,不同粗細的鉬絲工作在大載流量時的面積切割效率為φ0.12~70.43mm2/分,φ0.15~90.41mm2/分,如此算來,絲經加粗即可加大載流量,電流大了效率也可相應提高。但是,快速往復走絲的線切割是不允許(排絲,撓度,損耗等原因)把絲徑加大到0.23以上的.,且因蝕除物排出速度所限,當電流加大到均值8A時,間隙將出現短路或電孤放電,免強維持的短時火花放電也將使鉬絲損耗急劇增加,所以一味增粗絲加大電流的辦法是不可取的。

         蝕除物在間隙中所呈現的是電阻負載的作用,它短路掉了經鉬絲向間隙提供的一部分能量,所以當切割料加厚,蝕除物排出更為困難的時候,能量損失的多,有效的加工脈沖會更少,放電電流變成了線性負載電流,形不成加工而只加熱了鉬絲,這是能量被損失和斷絲的主要原因。針對影響加工效率的兩大主要原因,提高加工速度則應在如下幾個方面作相應的努力:
         1、加大單個脈沖的能量,即脈沖幅值和峰值電流,為不使絲的載流量負擔過大,則應相應加大脈沖間隔,使電流平均值不致增加太多。
         2、保持冷卻液的介電系數和絕緣強度,維持較高的火花爆炸力和清洗能力,使蝕除物對脈沖的短路作用減到小。
         3、提高運絲導絲系統的機械精度,因為窄縫總比寬縫走得快,直縫總比折線縫走得快。
         4、適當地提高絲速,使絲向縫隙內帶入的水速加快,水量加大,蝕除物更有效地排出。
         5、增加水在縫隙外對絲的包絡性,即讓水在絲的帶動下起速,起速的水對間隙的清洗作用是較強的。
         6、改善變頻跟蹤靈敏度,增加脈沖利用率。
         7、減少走絲電機的換向時間,啟動更快,增加有效的加工時間。
         經上述努力,把切割效率提高到100~120 mm2/分鐘是可能的,是有實際意的,至于把指標提得更高,則是以犧牲可靠性和連續加工時間作代價的。

          六、換向條紋能完全去掉嗎?
           由電蝕原理決定,放電電離產生高溫,液內的碳氫化合物被熱分解產生大量的碳黑,在電場的作用下,鍍覆于陽極。這一現象在電火花成型加工中被利用作電極的補償。而線切割中,一部分被絲帶出縫隙,也總有一部分鍍覆于工件表面,其特點是絲的入口處少,而絲的出口處多。這就是產生犬牙狀黑白交錯條紋的原因。這種鍍層的附著度隨工件主體與放電通道間的溫差變化,也與極間電場強度有關。就是說,鍍覆碳黑的現象是電蝕加工的伴生物,只要有加工就會有條紋。碳黑附著層的厚度通常是0.01~2μ,因放電凹坑的峰谷間都有,所以擦掉是很困難的,要隨著表面的拋光和凹坑的去除才能徹底打磨干凈。只要不是伴隨著切割面的搓板狀,沒有形狀的凸凹僅僅是碳黑的附著,可不必大感煩腦。因為切割效率,尺寸精度,金屬基體的光潔度才是我們所追求的。為使視覺效果好一些,設法使條紋淺一點,可以從以下幾個方面同時著手,即冷卻液稍稀些、稍舊一些,加工電壓降低一點,變頻跟蹤更緊一點等。要徹底沒有條紋,則要把產生條紋的條件全部鏟除,即絲不換向,液內無乳化的碳氫物改用純水,這樣我們快走絲線切割的主要優越也就沒了。目前去掉換向條紋有效的辦法仍然是多次切割,就沿輪廓線留量0.005~0.02,切割軌跡修正后再切一遍,不留量沿上次軌跡再重復一遍,這樣的重復切割,伴隨脈沖加工參數的調整,會把換向的條紋完全去除干凈,且把加工精度和光潔度都提高一等。重復切割的基本條件是機床有足購的重復定位精度和操作的可重復性。當然還要有操作者的明確思路和準確操作。
           七、搓板紋是怎么產生的?
           隨著鉬絲的一次換向,切割面產生一次凸凹,在切割面上出現富于規律的搓板狀,通常直稱為“搓板紋”。如果不僅僅是黑白顏色的換向條紋,產生有凸凹尺寸差異,這是不能允許的。應在如下幾處找原因:
          1、絲松或絲筒兩端絲松緊有明顯差異,這造成了運行中的絲大幅抖擺,換向瞬間明顯的撓性彎曲。也必然出現超進給和短路停進給。
         2、導輪軸承運轉不夠靈活、不夠平穩,造成正反轉時阻力不一或是軸向竄動。
         3、導電塊或一個導輪給絲的阻力太大,造成絲在工作區內正反張力出現嚴重差異。(兩工作導輪間稱工作區)。
         4、導輪或是絲架造成的導輪工作位置不正,V型面不對稱,兩V型延長線的分離或交叉。如圖所示。
         5、與走絲換向相關的進給不勻造成的超前或滯后會在斜線和圓弧上形成臺階狀,也類似搓板紋。
         總之,凡出現搓板紋,一個主要原因是絲在工作區(兩導輪間稱工作區)上下走的不是一條道,兩條道的差值就造成了搓板凸凹的幅度,機械原因是搓板紋的根本。導輪,軸承,導電塊和絲運行軌跡是主要成因。進給不勻造成的超前或滯后當然也是成因之一。

      還有一種搓板紋,它的周期規律不是按鉬絲換向的,而是以X、Y絲杠的周期變化,成因是絲杠推動拖板運動的那個臺階或軸承運轉不夠穩定產生了端面跳動,或是間隙較大,存有異物出現了端面跳動的那種效果。總之,只要證實是以絲杠的周期而變化的切割缺陷,就應到那里去找一找原因)。斷定這一成因的好的辦法是切450斜線,其周期和造成缺陷的原因可一目了然。
          搓板紋造成光潔度差僅是其一,同時帶來效率變低,頻繁短路開路會斷絲,瞬間的超進給會使短路短得很死以至停止加工。

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