摘要：DK7732型线切割机为广泛使用的快走丝电火花线切割机床，在实际加工过程中存在断丝、导电块出现割痕、张紧效果差、放电不均等不良现象，严重影响着线切割加工效率和零件表面质量。首先分析了该类机床在工作过程中出现的主要问题及原因；然后改变原有钼丝与导电块的接触方式，采用钼丝与导电轮滚动接触方式进电，并构造三角形导轮穿丝系统，设计张紧调节机构，提高了导电装置使用寿命和系统稳定性；最后通过实验验证了改进装置的正确性和可靠性。
 
       关键词：线切割机床；导电装置；技术改进

       1、引言
 
       DK7732型电火花线切割机床是苏州长风公司设计制造的一种快走丝机型，该设备主要用于对各类模具、电极、精密零部件制造、复杂型腔和曲面形体加工，具有JJD3-精度高，光洁度高、切割速度快等特点。加工原理为：电极丝通过导电块连接脉冲电源的负极，工件连接脉冲电源的正极，xY工作台由数控装置控制，绕丝筒作正反向交替运动；电极丝和工件之间浇注工作液介质，当其距离足够接近时，每个脉冲瞬间电压击穿介质，产生火花放电现象，逐步腐蚀工件，以达到切削成型目的，其工作原理图如图l所示。传统的线切割导电方式为电极丝与硬质合金导电块直接接触，电极丝在导电块表面来回移动。在实际加工过程中，特别是切割铝制工件时，容易出现断丝、稳定性差等不良现象，严重影响着线切割加工效率和零件加工质量【l-51。分析了DK7732线切割加工过程中的主要问题和原因，从导电接触方式人手，探讨提高加工效率和加工质量的有效方法和实现途径。
  

     
  
                      图1 DK7732型线切割机床工作原理图
   
       2、主要问题分析
 
       2．1 导电块存在割痕
 
       当切割工件厚度大于60nlm或软基材料时，发现钼丝(电极丝)在逆向运动时，钼丝与导电块之间会有火花产生，火花大小不均匀，该现象虽然不会对设备产生其他的影响，但会导致线切割速度变得缓慢以及钼丝、导电块之间的损耗增大，尤其是在切割铝件、铜件时该损耗更加明显fq，并且在导电块表面产生较深的沟槽，在安装钼丝或切割时该沟槽容易卡住钼丝，增大切割阻力最终导致钼丝被拉断。
 
       2-2 粘丝
 
       在切割运行中，由于切割间隙内的蚀熔物不能及时排出，则降低了线切割机的放电能力，导致电蚀的速度要小于进给速度，容易形成短路，而当铜丝与导电块在接触部位继续放电时，控制系统就会错误判断而继续进给，钼丝与工件之间就会产生一种纯机械摩擦，造成工件的机械性拉伤以及钼丝的快速摩损，形成“粘丝”损伤。 
 
       2．3 张紧效果差
 
       传统线切割机床张紧装置是一个重力导轮同，安装在绕丝筒和机架之间，钼丝从下方绕过导轮线槽，依靠导轮重力压住钼丝，使钼丝处于绷紧状态，提高系统张紧力。在实际加1二过程中，如果初始张紧力没调整好，钼丝跳动严重，极易出现脱丝，后续要重新穿丝，调节麻烦。同时，导轮支架沿导轨移动的距离较小，即在重力作用下张紧力所体现出的有效移动距离较小，张紧装置的张紧效果较差。

       2．4 放电不稳定
 
       由于钼丝与导电块直接接触，随着加工时间的增加，钼丝在一定程度上被拉长，系统张紧力降低，钼丝运行不平稳18-91。同时铜丝在逆向运行时，其产生的惯性作用，使得钼丝与导电块之间产生极小的间隙，而这间隙也会导致钼丝与导电块之间产生火花放电。由于这些放电现象的存在，使得传递到钼丝与工件间的加工电流变小，正常切割部分放电不稳定，切割速度及质量降低。
 
       3、改进方案研究
 
       3．1导电块改导电轮
 
       工作时，由于导电块静止不动，钼丝在其表面来回运动，其摩擦方式为滑动摩擦，摩擦系数大，铝丝和导轮磨损严重，导致导电块出现割痕。现将导电块改为导电轮，接触方式为滚动摩擦，磨损量小，导电效果好。为了提高导电轮使用寿命，一般选用硬质合金钢材料，但硬质合金钢相对密度大，导致转动惯量大，故本设计导电轮采用镶嵌结构¨q，镶件为内外半径差4mm、厚度4ram的硬质合金环，基体为半径12mm的高速钢。其结构，如图2所示。

                      图2导电轮结构图
 
       3．2改进张紧装置
 
       工作时，钼丝在机床上作往复循环走丝运动，同时间断放电，产生一定的热量。随着加工时间的增加，钼丝会因金属有延展性而变长，使原来系统的张紧力慢慢变小变无，以致于发生跳丝现象，影响加_【：=精度和加工速度。同时，由于钼丝持续放电以及走丝时与导电轮的摩擦，产生一定的材料损耗，铜丝直径变小，导致钼丝与导电轮出现间隙，接触不稳定，放电不均匀。传统的张紧装置仅依靠张紧轮的自身重力实现自动调整，张紧效果差，稳定性不好。为此，设计一种可调张紧力支撑轮装置，通过弹簧力自动调节系统的张紧力到设定值，拧动调节螺母，设定系统初始张紧力，装置结构简单，可靠性强，其结构简图，如图3所示。
  

      
  
        图3可调张紧力支撑轮装置结构简图
   
       3．3采用三角导轮结构
 
       由于导电装置不仅是为了让钼丝带电，而且也是为了支撑钼丝，保证运行平稳性，因此导电装置要能控制钼丝在运丝过程中不会发生跳动。同时，穿丝是一个复杂的工作，为降低穿丝难度，提高工作效率，导电装置要易于工人穿进钼丝。为此，本设计采用三角导轮结构，由2个导电轮和1个支撑轮组成，形成三角状，穿丝方便，导电可靠。结构简图，如图4所示。

                      图4三角导轮结构简图
   
       4、装置整体结构设计
 
       4．1 整体结构
 

                  图5导电装置爆炸视图
 
       1．底板2．支架3，4．螺母5．垫片6．弹簧7．叉形架8．销轴9_轴承10．支撑轮1 1．螺母12．导电轮13．轴承14．轴15．螺母16．碳刷17．弹簧18．螺钉19．螺钉20．弹簧21．碳刷22．导电轮23．轴承24．轴25，螺母
   
           
      装置主要由底板、支架、导电轮、可调张紧力支撑轮、碳刷等部件组成，安装在线切割机床机架上(可上下2个，对此放置)，用螺钉紧同。钼丝穿过2个导电轮和1个支撑轮，形成三角导轮结构，钼丝在轮槽中移动；通过松紧3，4螺母，拉动7叉形架，带动支撑轮上下移动，实现钼丝的张紧功能；通过拧紧22，23螺钉，增加2l，24弹簧压力，压紧20，25碳刷，使碳刷与14，17导电轮紧密接触，螺钉带电，通过碳刷，传导给导电轮，使钼丝获得脉冲电压。
 
      4_2 设计要点
 
     (1)底板部件。底板1采用绝缘塑胶材料，通过螺钉连接到机床机架上，支架2为金属材料，通过螺钉固定到底板1，支架2与机床绝缘。
 
     (2)张紧部件。轴承9内圈与销轴8过盈配合，轴承9外圈与支撑轮10内孔过盈配合，装配到销轴8中部，穿入叉形架7支撑孑L内，用螺母11锁紧；叉形架7连同弹簧6一起装入支架2上安装孔内，垫上垫片5，拧紧螺母3，4；通过调节螺母3，4的锁紧，在弹簧6的弹力作用下，带动叉形架7上下微量移动，实现钼丝张紧功能。
 
     (3)导电部件。导电轮部件分左导电轮部件和右导电轮部件，两者在支架2上对称分布；左导电轮部件由螺母15、轴14、轴承13、导电轮12、垫片26、螺母29、碳刷16、弹簧17、螺钉18组成，导电轮12内孑L与轴承13外圈过盈配合，轴承13内圈与轴14过盈配合，轴14固定在支架2上，导电轮12与碳刷16接触，通过拧动螺钉18，调节碳刷16与导电轮12的接触程度。右导电轮与左导电轮安装方式相同。
 
     5、试验研究
 
     试验条件为：苏州长风DK7732E线切割机床；厚度为60mm的方形铝块(尺寸100mmxl00mm)；金山DX一2线切割工作乳化液；山东光明牌钼丝∞．18mm。工作参数为：工作电压100V；电流3．0A；脉冲宽度48its；脉冲间隙6“s；加工速度75mm2／min；电极丝初始张力8．2N。试验过程为：将改进后的进电装置分别安装在线切割机床走丝架的上下两侧，连续切割20h，对比改进前和改进后的切削效果，试验结果，如表l所示。结果表明：在相同的电压、电流、脉宽、速度等参数条件下，对同一T件进行切割试验，割痕、断丝、粘丝等不良现象基本解决，系统张紧力保持恒定，电极丝损耗减小，零件加工质量提高。
 
                                          表1试验结果
  
     
  
      注：△表示困难程度。
   
      6、结论
  
     (1)设计出一种改进型电火花线切割导电装置，具有如下特点：①三角导轮结构，穿丝简单、快捷，运丝平稳，提高机构稳定性；②导电轮采用镶嵌式，减低制造成品和运动惯性，提高导轮使用寿命和导电性，排屑方便；③碳刷接触紧密，进电快速、稳定，左右2个位置同时进电，避免漏进电现象，碳刷消耗后，可通过螺钉调节；④支撑轮可调节，提高钼丝张紧程度，避免松垮、跳丝等导致的不正常放电现象；
 
     (2)试验结果表明，改进后无割痕，断丝频率降低75％，张紧力提高22％，基本恒定，电极丝损耗减小至0．006mm，表面粗糙度提高到2．25txm，穿丝难度降低50％。