胀圈零件线切割工序断丝解决方案

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前言

本周夹具侠直播请到的是夹具大牛小春老师为大家带来“胀圈零件线切割工序断丝现象分析及工艺对策”分享。

1. 胀圈零件加工工艺

图1

如图1（未注圆角均为R1mm）所示，胀圈零件材质为65Mn弹簧钢，加工工艺安排为：粗车（大端带夹头）→淬火（调质硬度为40～45HRC）→精车（车好锥面及小端和孔大端夹头）→线切割（孔大端夹头切断大端留余量0.2mm）→磨工（磨锥面磨大端尺寸50mm）→线切割（切缝宽2mm）→钳工（去毛刺）。

线切割工序加工内容是在零件锥外圆母线位置，沿径向方向切宽为2mm、沿零件轴线截面成C形弹性开缝。零件切缝的作用是在受到轴向力时，径向方向产生弹性变形，将相配合零件的内锥面挤紧，两配合零件通过径向弹性变形，相互间产生很大的摩擦力，可将动力传递给机器或（系统）互相连接的下一级负载。

2. 断丝产生的原因及相关措施

胀圈零件加工中，工人反映经常会线切割断丝的情况，严重时会造成胀圈零件报废。

（1）断丝的原因及改进措施。

在线切割加工过程中，通常认为断丝是因为电极丝强度低而被拉断的，其实断丝的真正原因是韧性不足。

改进措施：检查线切割机床的切割丝表面是否有裂纹，可用工具显微镜进行检查，如果发现有明显裂纹则更换新丝。切丝的直径用百分尺测量，看与原来规格的新丝直径相比是否明显减小。如果发现丝径有明显减小则更换新丝。

（2）机床的检查及采取的措施。

检查机床走丝机构的位置，保持储丝桶和导丝轮转动灵活。同时，检查上、下导丝轮是否保持干净或有腐蚀现象。机床各传动部件应正常无松动。

采取措施：①定期检查储丝桶和上、下导丝轮。②定期清洗上、下导丝轮模块。

（3）优化切削参数。

综合考虑加工效率，切削参数兼顾加工质量、断丝故障，对加工电流、脉宽挡位和脉宽幅度3个参数进行调整。优化前、后的切削参数分别如表1、表2所示。

表1 优化前的切削参数

表2 优化后的切削参数

（4）及时更换切削液。

根据切削液的实际使用情况，大均80～100h更换新切削液。

3.防止断丝的工艺措施

（1）工装的设计。根据胀圈零件加工工艺过程及断丝原因分析，制作了一套防断丝工装（见图2、图3）来减少和控制内应力的突然释放，保证胀圈线切割工序的正常进行。

具体做法是：将工件孔中间撑入一端带球头的螺杆，使螺杆的球头和另一端六方头零件孔壁接触。工人用两个扳手同时扳住螺杆的六方头和球头，向相反的两个方向扳动螺杆六方头和球头螺母，螺杆上的球头沿轴线方向上伸长，将零件孔壁径向撑紧。螺杆此时给胀圈零件施加了预加撑紧力，这个力用来控制零件切开瞬间内应力的突然释放，达到防止断丝现象的发生。

图2

图3 防断丝工装加工胀圈

（2）工艺试验及切削参数的优化。工装应用后断丝现象得到了控制。我们发现胀圈零件宽2mm的切缝尺寸因螺杆撑紧零件力的大小而有区别。如何控制螺杆撑紧力的大小是控制尺寸2mm的重要因素。螺杆两端的球头和六方头顶紧零件内孔壁后，两扳手扳紧螺母和扳手1、2的轴线相交成60°的交角。

思 维 碰 撞

Q1：刚才讲到80-100小时切割效率明显下降要换丝，我想知道正常效率是多少?再判断什么情况是丝该换了。

A：线切割液累计工作时间达到80-100小时需要进行更换。

Q2：断丝主要原因是割断的时候应力释放把丝挤断,零件割好以后松开工装，零件内孔会不会变形呢？

A：松开工装后零件会有一定变形。

Q3：线切割正常使用，钼丝磨损到什么程度的时候，判断更换，比方千分尺测量，比新钼丝少了多少还是，怎么判断？

A：主要看使用实际过程中丝的损耗断裂时间，18丝钼丝减小3、4丝就会进行更换，如果切割要求不高会继续使用。

Q4：断丝割下来的那个废料容易憋在钼丝上,除了用磁铁吸住以外还有其它方法吗？

A：用螺栓撑住孔的目的就是控制内应力释放将钼丝夹断。

Q5：用柱子撑着，第一刀切过去的时候会弹开，弹开后第二刀过去的肯定小于2mm。黄的一刀弹开，红色一刀结束，会夹刀。

图4

A：缝宽靠工艺实验控制，扳手交角成60°，但是不排除当撑柱松开后的回缩。圆筒状零件沿轴向切开对刀具的损伤是较大的。

Q6：可不可以用上面工装的方法，把工件轴线锯开以后，然后把工装去掉，让工件在自然状态下，把工件用压板，稍微压上，或者不用压板，在自然状态下好沾住，然后再用线切割左右切一次，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，这样是不是就能保证尺寸了？

A：在试制的时候是可以的。在大批生产时要进行工艺优化及试验。在图3中给出了试验的方法。当然也不排除有尺寸切后小的情况。这时可以像你说的自然状况下补充加工让槽宽合格。

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