线切割设备典型故障分析

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编者按

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探究线切割设备出现的典型故障，结合维修经验，提出相对应的维修策略，同时分析设备的预防性维护，解决隐患问题，保障设备稳定运行。

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1  序言

1960年线切割设备发明于苏联，当时以投影器观看轮廓面手动进给加工，使用的加工液是矿物质性油，绝缘性高，加工速度低，实用性受限。我国是最早将线切割设备用于工业生产的国家之一，目前国内外的线切割机床已占电加工机床总类的60%以上。1970年我国长风机械厂研制成功“数字程序自动控制线切割机床”，国内以此为基础发展了快走丝系统（WEDM-HS），而欧美和日本则发展了慢走丝系统（WEDM-LS）。

线切割的基本原理是利用连续移动的细金属丝（也被称为电极丝）作为电极，对工件进行脉冲火花放电，形成电蚀从而完成加工。目前已广泛应用于加工各种形状复杂和细小的工件，例如加工各种冷冲模、滚尺刀等。线切割有许多无可比拟的优点：加工余量小、加工精度高及机床生产周期短等。但是这类设备一旦在加工过程中发生故障，则可能直接造成零件报废。

2 线切割设备的典型故障分析

2.1 机床频繁断丝

机床频繁断丝是该类设备的典型故障，当设备出现此问题时，根据不同的情况可能的原因如下。

（1）工件与电极丝接触即断且有弧光放电功放管板的功率管被击穿，高频无法控制，导致电极丝烧毁。

（2）换向过程中出现断丝 行程开关（见图1）损坏、行程开关接触不良或行程开关被油污堵死都可能会出现此类问题。

图1 行程开关

（3）加工过程中断丝导电块接触不良；机床选择参数不当（割厚件时脉宽大而脉间小）；工作液使用不当或太脏（据统计，因工作液引起的断丝占40%左右）；管路堵塞导致工作液不足。

2.2 机床无火花

在加工时机床无火花因而无法加工也是线切割设备常见的故障之一，根据不同情况可能的原因如下。

（1）导电块接触不良（概率高）判断此类问题很简单，准备一根导线，将机床高频线（－）与机床工作台面（＋）短接，如有火花出现，则是导电块接触不良；如无火花，则是前端电路故障。

（2）前端电路故障（概率低）高频线破损，功率管板损坏，高频电阻损坏，电源板无12V输出；公共机接口板损坏；电流表损坏（可用电流表短接的方式来判断电流表是否存在问题）。

2.3 机床加工效率低

机床加工时有高频，无报警，运行正常，但加工速度慢，效率低。此问题也是线切割设备的常见问题之一，现归纳出最常见的情况如下。

（1）导电块接触不良（概率高）导电块有割痕或有油污（据现场统计，导电块接触不良引起的加工效率低占60%左右）。

（2）参数设置不当（概率低）脉间与脉宽设置不当或追踪调速设置不当。

（3）电极丝抖动电极丝抖动会出现割不动的情况，导致效率低，这种情况可更换导轮组。

（4）机床回退（概率高）线切割的电极丝与工件要有一定的间隙方可加工，加工过快或排屑不顺有可能导致电极丝短路。为了顺利加工，系统都会回退一段，但在回退过程中，电极丝一直处于工作状态，带电且运转，对工件会造成影响，如出现机床回退现象，可能是以下三种情况。

1）工作液过脏或管路堵塞都会造成排屑不顺，导致系统回退。需要检查工作液是否合格。

2）电极丝变细，导致电极丝电阻变大，导致工件割不动而发生回退。检查电极丝损耗，要注意需更换新丝。

3）参数调节不当也会导致回退。需检查速率是否合理且脉间不宜过小。

2.4 机床无工作液或工作液不足

在线切割加工中，工作液是不可轻视的部分，工作液的主要作用如下。

（1）对放电通道的压缩作用 火花放电必须在有一定绝缘性能的介质中进行，工作液的绝缘性可以使击穿后的放电通道压缩，局限在较小的通道半径内进行火花放电。

（2）使加工部分迅速冷却 在加工过程中，瞬间放电的温度极高，工作液可以起到冷却作用。

（3）对放电产物进行清除 工作液有一定的除污能力，起着排屑、洗涤的作用。当机床无工作液或工作液不足时，设备无法正常加工，当设备出现此问题时，可能的原因有：机床管路堵塞，如阀、喷嘴堵塞等；水过滤器堵塞；水泵内泄漏；水泵电动机烧毁；机床本身工作液不足。

3 线切割的预防性维护

设备的预防性维护是保证设备稳定运行和减少设备故障率的重要举措，针对线切割独有的加工特性及典型故障，制定预防性维护措施，具体内容如下。

1）检查机床导电块是否良好，如有明显划痕则更换导电块，如有油污则可用布擦拭干净后，再用砂纸轻轻打磨导电块及偏心铜棒，保证接触良好。

2）检查高频线接触是否良好，是否有断裂或有油污的现象，必要时重新连接线缆。

3）检查导轮状况，是否有明显割痕，轴承运行时是否有异响，必要时可更换整个导轮组。

4）检查电极丝是否变形，必要时更换电极丝。

5）检查工作液循环系统情况，对水泵、过滤器、水阀和管道进行检查，定期更换、添加工作液。

6）对机床其他机械部分进行常规性检查（当前线切割部分部件有自动润滑功能，但部分部件仍需人工手动润滑），制作机械保养单（见表1），做到时时监控、时时跟踪和时时保障。

表1  机械保养单

4 结束语

线切割设备的故障维修工作内容较多，工作难度较大，往往需要专业的技术人员进行仔细排查。但在现场快速反应、解决故障的同时，应该更加重视设备维护，思考隐患问题，努力做好“治未病”的预防性维护。

本文发表于《金属加工（冷加工）》2021年第6期91~92页，作者：昌河飞机工业（集团）有限责任公司 闵雪健，原标题：《线切割设备典型故障分析》。