随着模具工业的飞速发展，厚度大于200 mm 的模具型芯大量出现，为节约成本越来越多的大型模具型芯都要采用线切割加工。随着被切割工件厚度的增加，切割的稳定性下降，断丝几率也大大提高，所以分析大厚度工件加工中的难点及其产生的原因，采取适当的工艺措施，保证工件质量，是非常必要的。

1 大厚度工件加工的难点及产生原因

      大厚度工件通常指的是厚度大于200 mm 的钢，或者是厚度大于70 mm 的紫铜，或者是硬质合金（电导率高、导热系数高或耐高温）材料。大厚度工件在进行线切割加工时，由于受放电加工蚀除条件的制约，使得加工稳定性变差，切割面会形成条条沟槽，表面质量严重破坏，同时伴随着拉弧烧伤现象，使得切割面很快就会出现断丝现象。

      上述问题产生的主要原因包括：由于间隙内缺少足够的工作液，使得电蚀产物难以及时清除，不能恢复消电离的状态，从而影响放电的形成；间隙内的电蚀产物以电阻的形式消耗了脉冲源的能量，使电极丝与工件间失去了足够的击穿电压和单个脉冲能量；工件材料内部存在杂质的可能性随厚度增加而增大，从而加大切缝变形的几率，增大了短路的可能性。为了克服大厚度工件加工中存在的困难，需要在机床调整，工作液、电极丝、电参数选择等方面采取适当的工艺措施。

2 相关工艺措施的调整

2.1 加工前机床的调整

      工件的加工精度及品质与机床精度有着直接的关系。为了获得高品质的工件，在加工之前，要先对机床进行调整，检查机床状况，确保良好的加工状态。

      （1）对机床工作台位移精度进行检测，要求用手转动丝杠时，丝杠应转动灵活。

      （2）检查导丝轮是否有松动、磨损，如有松动或磨损，需要及时进行更换及调整。

      （3）根据待加工工件厚度调整丝架高度，尽量使上喷嘴靠近工件，避免电极丝振幅过大，影响加工质量。

      （4）检查走丝系统，调整电极丝垂直度，开机后丝速控制在8 ~ 11 m/s。

      另外，在加工大厚度工件时，随着丝架上、下臂之间距离的放大，加工中电极丝的抖动现象会加剧，这时，可考虑在上、下线臂之间导轮处，附加一立柱，来增加线架的刚性和减小电极丝的抖动[1]。

2.2 电极丝选择

      电极丝材料具有良好的导电性（如铜、钨、钼、钨钼合金等）。黄铜丝加工稳定性好，但抗拉强度差，电极丝损耗大。钨丝可获得较高的切割速度，但放电后脆性大，容易折断。钼丝与钨丝相比，熔点及抗拉强度都较低，但韧性较好。钨钼丝虽然价格昂贵，但却有着前两者的优点。对于大厚度工件，为了减少断丝，提高切割表面质量，选择钨钼合金电极丝W20Mo 和W50Mo，抗拉强度比普通钼丝高，其寿命较钼丝而言，约提高了2 0 % ~ 30 %，且断丝现象明显减少。电极丝直径的选择与切割质量有着直接的关联，电极丝直径大，能承受的电流大，使切割速度提高；但若直径过大，切缝变宽，需要蚀除的材料增多，反而会降低切割速度。同时电极丝直径过大，会使拐角加工精度降低。综合考虑以上因素，线径应在0.17 ~ 0.20 mm之间，不宜太细或太粗。电极丝张力应在8 ~ 10 N 之间。

2.3 乳化液选择

      大厚度零件线切割加工对工作液有一定要求。首先，工作液应尽可能增大放电间隙，同时还应使放电蚀除产物具备较高的粘度，从而增加工作液的带入量和减少电极丝振动，减少电极丝与工件表面发生短路的几率。其次，加工中产生的放电蚀除产物必须保证湿滑油性，同时应尽可能充满放电间隙，减少断丝发生的几率。

      工作液配置的浓度与加工工件的厚度及加工精度有关。对于厚度大于100 mm 的工件，浓度应控制在在3 % ~ 5 %之间。当工作液浓度较高时，放电间隙小，工件表面质量较好，但不利于排屑。较低浓度的工作液，工件表面质量较差，但却有利于排屑。总之，线切割加工工作液牌号与浓度的选用应综合考虑零件加工厚度，表面质量等因素，同时应注意减少断丝发生。

2.4 电参数选择

      在加工大厚度工件时，电参数的选择是一个关键点，其中主要包括加工电流、电压、脉冲宽度、占空比等参数的确定。

      （1）太大的加工电流容易使电极丝烧断，应把加工电流控制在3 ~ 4 A 较为合适, 脉冲峰值电流应在20 ~ 25 A 之间，这样可以获得较为理想的加工精度和表面粗糙度。

      （2）加工电压对加工效率影响较大，当电压过小时，加工效率较低，为了保证加工效率，电压应控制在100 ~ 130 V 之间。

      （3）脉冲宽度和占空比对加工稳定性影响较大。脉冲宽度过大，占空比过小，则加工稳定性会较差。相反，脉冲宽度小，占空比大，将会降低加工效率。综合考虑，加工厚度较大的工件时，脉冲宽度应选择在48~ 64 μs，占空比设置在1:6 ~ 1:9 之间较为合适。

2.5 加工实例

      下面以300 mm 厚模套芯加工为例，简述大厚度工件加工中涉及到的参数工艺参数设置。待加工的零件如图1 所示，材料为H62，加工要求曲线光滑连接，表面粗糙度Ra2.5 μm。

      以300 mm 厚模套芯加工为例，零件如图1 所示，材料为H62，加工要求曲线光滑连接，表面粗糙度最大值Ra2.5 μm。在加工中选用钨钼合金电极丝W20Mo，线径为0.20 mm，丝速控制在11m/s；工作液选用DX-4 乳化液，浓度为5 %；并且选用合适的电参数如下：脉冲t_i= 48 μs，峰值电流I_e= 20 A，加工电流为2.7 A，加工完成后检查工件，表面粗糙度值达到要求。

3 结束语

      实践证明，在大厚度工件切割中对脉冲参数进行优化组合，选用合适的电极丝及工作液，并对机床结构进行适当调整及改进，可以显著提高加工的稳定性，改善工件加工质量。