浅谈线切割的锥度加工
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【摘 要】锥度加工是线切割数控机床一项重要的功能，明确其工作原理和工作流程，深入探究提升线切割锥度加工效率的措施，对于不断提高线切割锥度加工的质量，推动线切割锥度加工工艺发展具有极为重要的现实意义。
【关键词】线切割数控机床；锥度加工；机理与流程；效率提升措施
伴随着电子计算机相关技术的飞速发展，数控机床已成为现代制造业不可或缺的重要加工手段。而线切割机床则在数控机床总体数量中占据了一定的比例，这是由于在数控技术条件下，线切割机床能够完成包括锥度切割在内的很多较大难度工作。可以说，利用数控线切割机床进行锥度加工，甚至进行上下异形体加工正在成为一种趋势。但线切割机床锥度加工技术较难掌握，下面就对线切割锥度加工相关问题展开深入探讨。
1、何谓锥度加工
顾名思义，锥度加工就是指加工具有锥度工件的工作过程。而利用线切割数控机床来进行锥度加工则是目前最为常用的方法之一。
一般认为，锥度加工主要包括常规的锥度加工与上下面异形锥度加工两类。
常规锥度加工指工件的锥度是一定的，且其上下表面具备相似的表面形状，在加工过程中，电极丝以加工工件要求为依据，按方向和锥度倾斜一定角度，而工作台只需按照工件轮廓轨迹进行移动即可完成的加工过程。常规锥度加工还可细分为尖锥度加工、恒锥度加工和等半径切割等不同类型。
而上下表面形状不尽相同，但上下两表面间过渡较为平滑工件的锥度加工被称为上下异形面锥度加工。加工此类工件，电极丝倾斜角度在加工过程中会不断发生变化。
2、线切割数控机床实现锥度加工的机理分析
若想利用线切割数控机床来实现锥度切割工件的目的，首先应当改变电极丝传统的垂直穿越形式，想方设法使其与工作面产生适当的倾斜，当然电极丝和工件面的倾斜度绝不能只保持一个固定的状态，即固定的倾斜方向，这是因为：这样的话，最多只能于某一方向加工出锥度，在改变加工方向面后，所得到的锥度与期望可能不一致，甚至可能得不到锥度。真正的线切割数控机床锥度加工应当能够以所加工具体工件为依据，自动地随着加工方向面的改变而改变倾斜的具体角度和方向，从而确保加工出的工件锥度每一横截面形状均是按照相应比例缩放得到的。也就是说，在加工过程中，电极丝在不同方位上产生相应的倾斜，但电极丝与垂直面倾斜的角度通常应当保持恒定。
在加工实践中，锥度切割加工的实现常常通过上下丝架导向器来进行，即让上下丝架导向器按预设的程序轨迹移动完成锥度加工。根据数控机床的布局结构，主要有：上丝架可动，下丝架不动；下丝架可动，上丝架不动；上、下丝架均可动三种实现方式。其中最后一种结构较复杂，实践中应用较少，只有当需要加工特别大锥度工件的情况下，才可能使用这一方式。前两种方式的结构复杂程度差不多，主要以操作使用环境为依据，选择需要的方式即可。
3、采用线切割数控机床来实现锥度加工的具体流程
线切割数控机床利用双坐标的联动装置，依靠上丝架做U、V两轴的移动，和工作台X、Y轴共同构成X一Y、U一V四轴实现联动控制，这样可以实现工件的锥度加工。
采用线切割数控机床实现工件锥度加工，数控系统应以给定的工件高度、轮廓、锥度值等信息为依据，自动计算出电极丝的运动轨迹。由于上下两表面形状基本相似，常规锥度加工只需将某一截面图形信息作为参考平面给定，即可实现锥度加工。当然，给定的截面图形信息既可是加工零件上的，也可在零件外部空间，但都必须平行于加工工件表面。对于上下异形面工件的锥度加工，要得到正确的电极丝轨迹就必须同时知道其上下表面的形状，才能进行正确的处理。
线切割数控机床的锥度加工具体流程如下：在确定了加工工件形状时，首先应依相关数据信息编写出G代码，来表示工件形状坐标、加工锥度、刀具半径等信息，然后在人机交互界面将G代码输入，这些代码通过译码转化为系统可识别形式；接着，进行刀具的补偿；最后，按照G代码的要求来进行具体的锥度加工。
4、线切割数控机床锥度加工效率的提升措施
对于线切割数控而言，锥度切割的尺寸常常难以控制，且与无锥度切割相较，切割效率要低很多，锥度越大，这种差别也就越大。下面对提升线切割数控机床锥度加工效率进行探讨。
4.1合理选择电参数。首先，应选择适宜的脉冲宽度。脉冲宽度与单个脉冲能量及线切割数控机床的切割效率是成正比的，在加工锥度工件时，选择更大的脉冲宽度，就能产生更大的能量，也就产生更多的电蚀产物，若这些电蚀产物排出不及时，就会降低加工的稳定性，增加工件表面的粗糙度；若要减小工件表面的粗糙度，则宜使用小脉宽来降低单个脉冲的能量，但这种加工效率就会下降。因此，应以具体的加工要求为依据，选择适宜的的脉冲宽度。
其次，应选择适宜的脉冲间隙。工件越厚，加工中排屑就越困难，这就需要合理加大脉冲间隙，不仅方便排屑，还可减少蚀除物的生成，防止断丝现象的发生，提高加工稳定性。所以，通常情况下要求脉冲间隙和工件厚度应当成正比。
最后，合理选择功放管。为了提高加工效率，保证加工稳定性，在选用窄脉冲宽度进行加工时，应尽量多的并联功放管。
4.2合理选择工作液浓度。线切割数控机床锥度加工的切割速度与工作液介电系数、洗涤性和流动性等关系极大，可以说，在进行锥度加工时，工作液质量优劣会直接对加工效率产生影响。因此，线切割机床加工锥度工件时，要通过过滤工作液或强近工作液循环的方法来保持工作液清洁。此外，在使用两至三个月后，工作液必须须更换。在加工大厚度锥度工件或更追求切割速度的情况下，可选择约5%～8%较淡浓度的工作液配比，以在保证排屑容易、加工稳定的基础上，提升加工效率。为了改善排屑状况，应尽量减小上喷嘴与工件上表面之间的距离。
4.3合理选择工件材料。要提高加工效率，合理选择工件材料也是重要影响因素。所以在加工参数选择正确，工作液正常的前提下，要正确选择工件的材料。尽量选择那些锻造性好、淬透性好、热处理变形小的加工材料。此外，针对工件厚度选取相应直径的电极丝，也有利于排屑与提高加工稳定性，从而提升加工效率。
4.4选择适宜的进给速度。进给速度过快或过慢，也会影响锥度加工效率。如进给速度过快，就可能造成短路，严重时还会因短路而断丝。反之，进给速度过慢，远落后于工件蚀除速度，也会降低加工效率。因此，应当设置合理的进给速度。
结语
采用线切割数控机床进行锥度加工是当前主要生产方式之一，要提高锥度加工的效率，一方面要保持系统的稳定，即严格控制电参数，避免发生烧丝现象，确保电极丝导向机构能够可靠工作。另一方面，在机床处于稳定工作状态的前提下，电参数方面可稍加大峰值电流和选择大的脉冲宽度，脉冲搭配方案应考虑控制电极丝的损耗。此外，工作液浓度要小些，工作液流出时要盖住上下电极丝丝口。通过以上方法提升线切割数控机床锥度加工效率是可行的。