数控电火花线切割机床常见故障分析.pdf

第 2 9 卷 第 9期 2 0 0 7年 9月 水利 电力机械 W AT ER CONS ERVANC Y & EI C r RI C P 0 R MACHI NERY V0 1 2 9 No 9 S e p 2 0 0 7 数控 电火花线切割机床常见故 障分析 An a l y s i s o f t h e c o mmo n f a u l t s wi t h n u me r i c a l c o n t r o l wi r e c u t t i n g ma c h i n e 靳先聚 ， 朱虹 ( 1 郑州华电钢结构工程技术有限公司， 河南 郑州4 5 0 0 5 2 ； 2 郑州中法原水有限公司， 河南 郑州4 5 0 0 0 6 ) 摘要 ： 介绍 了数控 电火花线切割机床在加工过程 中经常 出现 的故 障， 对各种故 障现 象进 行 了概略分析 ， 提 出了排 除故 障的具体方法。 关键词 ： 线切割 ； 走丝 ； 抖丝 ； 断丝 ； 故 障 中图分类号 ： T G 5 1 9 1 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 6 6 4 4 6 ( 2 0 0 7 ) 0 9 0 0 7 4 0 3 0 引言 数控电火花线切割机床是电火花加工机床 的一 种， 它 以一根不断移动的细金属丝作为工具 电极接 高频脉冲电源的负极 ， 工件接高频脉冲电源的正极 ， 极 问液体介质被击穿以后形成火花放电时 ， 产生大 量 的热量使工件表面的局部金属瞬时熔化或汽化 ， 并把熔化或汽化的金属去除掉 ， 工件则按预定的轨 迹进行运动而“ 切割” 出所需的复杂零件 。线切割机 床按 电极丝运动的速度分 为高速走丝和低速走丝 2 种 ， 电极丝运动速度 71 1 m s 的为高速走丝， 低 于 2 5 0 m n q s 的为低速走丝 ， 国内现有线切割机床大多 数为前者。随着我国数控电火花线切割技术的快速 发展， 电火花线切割加工 已在我国得到广泛应用 ， 并 越来越显示出它的重要作用。数控电火花线切割机 床是一种涉及面广 、 综合技术强 的机床 ， 在工作 中会 出现一些故障。现就一些 常见故障的现象 、 原因及 处理方法分析如下。 1 抖丝 抖丝不严重时， 一般不影响厚工件 的加工 ， 但对 1 0 l ch r n的较薄工件 ， 轻微抖丝将严重影响工件表 面质量和精度 ， 为此， 必须认真对待抖丝现象。抖丝 由以下几个因素引起。 1 1 电极丝在贮丝简上过紧、 过松或排列不均 当电极丝刚刚安装时或连续工作时间较长， 电 极丝在贮丝筒上可能排列不均或过紧、 过松 ， 易引起 电极丝无规则抖动。处理方法为收紧 、 收匀电极丝。 1 2 轴承精度降低或导轮磨损 在使用过程中， 由于轴承精度降低或导轮严重 磨损 ， 使电极丝在各个方 向抖动 ： Y向抖动较严重 ， 一 般为轴 承引起 ； 无规则抖动则可能是各因素共 同 作用的结果( 前提是电极丝在贮丝筒上排列均匀， 松 紧合适) 。处理方法为更换轴承或导轮 。 1 3电极丝局部弯 曲 由于在使用过程 中电流过大 、 机械划伤或 由于 电极丝本身质量不佳 ， 使电极丝局部弯曲， 易引起抖 丝。处理方法是 先检查 电极丝是否在规定 的滑道 内， 导电块 和导丝棒 有无深沟， 电源参数是否合适 等， 然后更换电极丝。 1 4 贮丝简换向时的冲击或贮丝简跳动增大 贮丝筒换 向冲击 时的共振会 引起抖丝 ， 由于未 按规定加油及贮丝筒内轴承质量不佳或使用时间过 长 ， 轴承出现精度严重下降 ， 使径 向跳动增大 ， 引起 电极丝在 向跳动。处理方法是更换贮丝筒轴承， 并延长换向电极丝的长度。 收稿日期 ： 2 0 0 7 0 52 4 作者简介 ： 靳先聚( 1 9 7 0 一) ， 男 ， 山西晋城人 ， 郑州华电钢结构工程技术有 限公司助理工程师 ， 从事钢结构设计方面的工作 。 维普资讯 第 2 9卷第 9期 靳先聚， 等 ： 数控电火花线切割机床常见故障分析 7 5 2 断丝 2 1 非加工过程中断丝的排除方法 首先检查运丝系统各零件是否正常 ， 例如导轮 的径 向跳动 、 轴向窜动以及导轮的灵活性是否正常。 一 般来说导轮 V型槽磨损与轴承关系较大。上述 几项不正常时 ， 应检查导轮轴承是否已磨损 。 径向跳动 、 轴向窜动严重的情况下易掉丝， 造成 断丝 。应消除超差跳动与窜动 。 若导 向轮位置不正确 ， 可使贮丝筒上的电极丝 叠绕引起断丝。应将排丝轮位置调准。 电极丝直径超过了贮丝筒排丝距离 ， 产生叠丝后 断丝。应根据丝筒排丝距离范围选用稍细的电极丝。 电极丝陈旧， 有锈斑点， 在高速运行下断丝。应 换用新丝。 导轮轴承卡死或严 重滞动， 可使导轮被 电极丝 拉成深槽 ， 会将 电极丝拉断。应更换导轮及轴承。 挡水轮 、 导电块被钼丝拉成深槽或在电极丝高 速运行中发热变形夹丝 ， 也会 造成断丝。应 更换挡 水轮或导电块。 2 2 加工中断丝 2 2 1 高频 电源参数选用不当 一 般来说， 电极丝较细时应选用较小能量的电 源参数 ， 反之结果相反。脉冲宽度与脉冲间隔比不 能太小 ， 一般要选在 1 ： 3以下 ， 因脉冲间隔小时工作 液来不及恢复绝缘强度 ， 会产生电弧烧断丝。应根 据加工工艺适当选用电源参数。 2 2 2 工作液浓度不合适 工作液浓度太高 ， 易在放电时产生气泡， 致使放 电在空气中进而产生电弧， 烧断电极丝 ， 应按规定浓 度配制工作液 ； 若工作液电导率太高 ， 会造成加工短 路或加工电流过大， 也会烧断电极丝 ， 应注意工作液 电导率变化 ， 适当调整。 2 2 3 工件变形造成的断丝 在切割薄板工件时 ， 由于切开部分错门变形将 丝夹住 ， 会造成断丝， 可以用提高电源脉冲幅值 ， 加 大脉冲宽度等方法 ， 使火花间隙加大或用较粗 的电 极丝切割薄件等方法以防止断丝。切割淬火后未进 行消除残余应力处理 的钢件 ， 在切割其 他残余应力 较大的工件时， 工件切开部分变形也会夹断 电极丝， 应考虑采取消除工件残余应力措施及正确选择切入 口和切割路线。 2 2 4 加工一开始或加工结束断丝 加工一开始断丝 ， 是由于点接触 、 放电点不分散 及电源电参数与进给速度不适应等原因造成的， 这 时电极丝未进入工件 ， 阻尼很小， 丝在火花放电作用 下抖动很严重 ， 很容易造成短路 、 开路交替发生 ， 易 产生电弧放 电烧断 电极丝。因此 ， 开始加工时应取 小能量的电源参数 ， 即减小 电流或脉宽 ， 增大间隔， 等电极丝切到工件里面之后 ， 再改用正常参数加工。 加工将结束时， 由于工件 自身质量的原因， 往往 工件会脱落或倾斜 ( 凸形工件 ) ， 这时会因产生加工 短路或夹丝而造成断丝。应采取一定 的方式 ( 例如 用强磁铁支住脱落工件) 加以预防。 2 2 5 综合原因造成断丝 在加工过程中， 运丝系统突然失常、 工作液供给 不足甚至瞬间无 工作液供给 、 电网电压 波动造成加 工电源参数变动 、 电极损耗到了断丝的程度 、 进给速 度异常等原因都会导致断丝。因此 ， 加工之前应考 虑一定的参数余量再决定加工用的各种参数。 2 2 6 进给速度调节不当引起断丝 进给速度太大 ， 易产生短路 一拉弧 一空载循环， 一 方面导致加工效率下降， 另一方面可能 由于拉弧 断丝。进给速度太慢 ( 即俗称欠跟踪 ) ， 加工经常偏 空载， 而又周期性地过冲， 特别是加工厚件时更易断 丝。只有进给速度适当， 才能提高加工效率和防止 断 丝 。 3 切 割轨迹异常的排除方法 这里所指 的故障原因， 不包括编程错误和误差 ， 是指除此之外的原因。 3 1 加工封闭图形时 ， 电极丝未回原点 从工件上看 大体图形是正确的， 但电极丝未 回 到原点( 终点) ， 而从工作台手轮刻度上看 ， 已回原点 ( 终点) 。这种情况多数是工件变形造成的， 机床工 件台中的传动系统误差也会造成这种故障。可用千 分表检查工件台传动精度， 若精度合乎要求 ， 应考虑 是工件变形所致。主导轮偏差( 例如轴向窜动等) 使 电极丝不到位 的现象也有可能发生。 另一个原因是电极丝损耗太大 ， 当切割大周长 的工件时， 会因丝变细而看起来没回终点， 致使工件 精度欠佳 。 若是上述原 因的话 ， 就得分别对待 、 分别处理 ， 例如调整机床精度 、 消除工件残余应力 、 检查调整导 轮、 考虑用低损耗电源参数等。 还有一个不可忽视的原 因， 就是步进 电机失步。 在切割薄板工件时 ， 由于进给速度 比较高， 或者是封 闭图形中有一部分处于空载加工状态运动， 进给速 维普资讯 7 6 水利 电力机 械 2 0 0 7年 9月 度变快 ， 都可能引起步进 电机失步， 致使加工回不到 原点。在这种情况下 ， 应及时调节进给速度或在变 频取样回路 中加稳压二极管之类 的限幅( 频) 元件。 另外， 工作台在局部行程中蹩劲时， 也会引起丢步。 3 2 切割线型混乱 本来应加工圆弧而变为直线切割 ； 本来加工直 线变为圆弧。产生切割线型混乱有 2种原因： ( 1 ) 有一轴步进电机不走或摇摆( 例如步进 电机 缺相) ， 另一轴正常 ， 会使圆弧变为直线加工 ， 应检查 排除缺相或传动系统打滑等故障。 ( 2 ) 数控系统改象限等错误 ， 使 圆弧变为直线插 补， 应检查系统故障。 4 其他常见故障的排除方法 4 1 工作液供给不良的排除方法 在加工过程中， 工作液流量时大时小 ， 甚至时有 时无， 多半是供液管路阻塞 、 泵的叶轮打滑等原因所 致。应清洗管路 、 检查泵的叶轮是否打滑等。若根 本打不上工作液 ， 除了管路阻塞外 ， 可能是泵不转或 叶轮不跟电机转。泵不转多数原因是缺相或者电机 绕组烧坏。首先要检查水泵控制回路的保险丝 、 水 泵进线电压及水泵电机绕组等。 4 2 脉冲电源故障的排除方法 如加工电流很大 ， 火花放 电异常易断丝。这种 故障多数是脉冲电源的输 出已变为直流输 出所致。 这要从脉冲电源的输出级向多谐振荡器逐级检查波 形 ， 更换损坏的元件 ， 使输出为合乎要求的脉冲波形 时才能投人使用。 4 3 N -v 后工件的精度严重超差的排除方法 未发现异常现象 ， 加工后机床坐标回到原点( 终 点) ， 但工件精度严重超差 ， 往往是由以下几种原因 造成的 ： ( 1 ) 工件变形。应考虑消除残余应力 、 改变装夹 方式及用其他辅助方法弥补。 ( 2 ) 运动部件干涉。如工件 台被 防护 部件( 如 “ 皮老虎” 、 罩壳等) 强力摩擦甚至顶住而造成超差 ， 应仔细检查各部件运动是否干涉。 ( 3 ) 丝杠螺母及传动齿轮配合精度 、 间隙超差。 应打表检查工件台移动精度。 ( 4 ) X ， Y轴工作台拖板垂直度超差。应检查 ， Y轴垂直度。 ( 5 ) 电极丝导向轮 ( 或导 向器 ) 导 向精度超差 。 应检查导 向轮( 主导轮 ) 或导向器 的工作状态及精 度 。 ( 6 ) 加工 中各种参数变化太大。应考虑采取供 电电源稳压等措施。 4 4 保险丝熔断故障的排除方法 机床电器 、 高频电源 、 数控系统等各用电部分都 安装了保险丝。根据机床总体设计 ， 各部分 的保 险 丝应在该部分发生短路 、 过电流等情况下 自行保护 ( 熔断保险丝 ) ， 一般不影响其他部分。这样 ， 根据所