脹圈零件線切割工序斷絲解決方案

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前言

本周夾具俠直播請到的是夾具大牛小春老師為大家帶來“脹圈零件線切割工序斷絲現象分析及工藝對策”分享。

1. 脹圈零件加工工藝

圖1

如圖1（未注圓角均為R1mm）所示，脹圈零件材質為65Mn彈簧鋼，加工工藝安排為：粗車（大端帶夾頭）→淬火（調質硬度為40～45HRC）→精車（車好錐面及小端和孔大端夾頭）→線切割（孔大端夾頭切斷大端留余量0.2mm）→磨工（磨錐面磨大端尺寸50mm）→線切割（切縫寬2mm）→鉗工（去毛刺）。

線切割工序加工內容是在零件錐外圓母線位置，沿徑向方向切寬為2mm、沿零件軸線截面成C形彈性開縫。零件切縫的作用是在受到軸向力時，徑向方向產生彈性變形，將相配合零件的內錐面擠緊，兩配合零件通過徑向彈性變形，相互間產生很大的摩擦力，可將動力傳遞給機器或（系統）互相連接的下一級負載。

2. 斷絲產生的原因及相關措施

脹圈零件加工中，工人反映經常會線切割斷絲的情況，嚴重時會造成脹圈零件報廢。

（1）斷絲的原因及改進措施。

在線切割加工過程中，通常認為斷絲是因為電極絲強度低而被拉斷的，其實斷絲的真正原因是韌性不足。

改進措施：檢查線切割機床的切割絲表面是否有裂紋，可用工具顯微鏡進行檢查，如果發現有明顯裂紋則更換新絲。切絲的直徑用百分尺測量，看與原來規格的新絲直徑相比是否明顯減小。如果發現絲徑有明顯減小則更換新絲。

（2）機床的檢查及采取的措施。

檢查機床走絲機構的位置，保持儲絲桶和導絲輪轉動靈活。同時，檢查上、下導絲輪是否保持干凈或有腐蝕現象。機床各傳動部件應正常無松動。

采取措施：①定期檢查儲絲桶和上、下導絲輪。②定期清洗上、下導絲輪模塊。

（3）優化切削參數。

綜合考慮加工效率，切削參數兼顧加工質量、斷絲故障，對加工電流、脈寬擋位和脈寬幅度3個參數進行調整。優化前、后的切削參數分別如表1、表2所示。

表1 優化前的切削參數

表2 優化后的切削參數

（4）及時更換切削液。

根據切削液的實際使用情況，大均80～100h更換新切削液。

3.防止斷絲的工藝措施

（1）工裝的設計。根據脹圈零件加工工藝過程及斷絲原因分析，制作了一套防斷絲工裝（見圖2、圖3）來減少和控制內應力的突然釋放，保證脹圈線切割工序的正常進行。

具體做法是：將工件孔中間撐入一端帶球頭的螺桿，使螺桿的球頭和另一端六方頭零件孔壁接觸。工人用兩個扳手同時扳住螺桿的六方頭和球頭，向相反的兩個方向扳動螺桿六方頭和球頭螺母，螺桿上的球頭沿軸線方向上伸長，將零件孔壁徑向撐緊。螺桿此時給脹圈零件施加了預加撐緊力，這個力用來控制零件切開瞬間內應力的突然釋放，達到防止斷絲現象的發生。

圖2

圖3 防斷絲工裝加工脹圈

（2）工藝試驗及切削參數的優化。工裝應用后斷絲現象得到了控制。我們發現脹圈零件寬2mm的切縫尺寸因螺桿撐緊零件力的大小而有區別。如何控制螺桿撐緊力的大小是控制尺寸2mm的重要因素。螺桿兩端的球頭和六方頭頂緊零件內孔壁后，兩扳手扳緊螺母和扳手1、2的軸線相交成60°的交角。

思 維 碰 撞

Q1：剛才講到80-100小時切割效率明顯下降要換絲，我想知道正常效率是多少?再判斷什么情況是絲該換了。

A：線切割液累計工作時間達到80-100小時需要進行更換。

Q2：斷絲主要原因是割斷的時候應力釋放把絲擠斷,零件割好以后松開工裝，零件內孔會不會變形呢？

A：松開工裝后零件會有一定變形。

Q3：線切割正常使用，鉬絲磨損到什么程度的時候，判斷更換，比方千分尺測量，比新鉬絲少了多少還是，怎么判斷？

A：主要看使用實際過程中絲的損耗斷裂時間，18絲鉬絲減小3、4絲就會進行更換，如果切割要求不高會繼續使用。

Q4：斷絲割下來的那個廢料容易憋在鉬絲上,除了用磁鐵吸住以外還有其它方法嗎？

A：用螺栓撐住孔的目的就是控制內應力釋放將鉬絲夾斷。

Q5：用柱子撐著，第一刀切過去的時候會彈開，彈開后第二刀過去的肯定小于2mm。黃的一刀彈開，紅色一刀結束，會夾刀。

圖4

A：縫寬靠工藝實驗控制，扳手交角成60°，但是不排除當撐柱松開后的回縮。圓筒狀零件沿軸向切開對刀具的損傷是較大的。

Q6：可不可以用上面工裝的方法，把工件軸線鋸開以后，然后把工裝去掉，讓工件在自然狀態下，把工件用壓板，稍微壓上，或者不用壓板，在自然狀態下好沾住，然后再用線切割左右切一次，不要切到位，留量。最后把尺寸量一下，把剩下的余量算好，切割一次，這樣是不是就能保證尺寸了？

A：在試制的時候是可以的。在大批生產時要進行工藝優化及試驗。在圖3中給出了試驗的方法。當然也不排除有尺寸切后小的情況。這時可以像你說的自然狀況下補充加工讓槽寬合格。

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