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線切割機
何謂補正量?
補正量即是銅線半徑+放電間隙,線半徑為固定值,而放電間隙則會因放電能量不同而改變,放電能量越小間隙就越小,放電能量越大間隙就越大.
切割線介紹

前言
對於線切割放電加工機而言切割線是非常重要的工具,它對於加工效率及工件表面粗細度和加工後尺寸都有明顯的影響。
慶鴻所生產的線切割機屬於慢走絲系列,因此在此以慢走絲所使用的切割線材質作介紹。

 

切割線歷史
最初線切割機所使用的切割線為單純的銅,然後再發展到黃銅材質,而後為了達到加工效率的提升因而到了1979年時發展鍍鋅線,至此切割線多了更多選擇,而到90年代隨著線切割機水準的提升,切割線在成分和製作上也有了新的突破。


切割線特性
1. 電氣特性
切割線所能承受的耐電流及本身的導電度。所謂的耐電流是指切割線本身能承受通過切割線的電流,一般最大可承受的電流峰值為700A而平均電流為45A。而導電率則決定了能量輸出的好壞。

2. 拉伸特性
切割線的拉伸強度主要取決於切割線本身的材料及製作方法,拉伸強度是指材料在受到徑向負荷時抵抗斷裂能力,它是用單位截面積所承受的重量來標示,英制系統是使用PSI(磅/平方英吋)而公制使用N/mm2(牛頓/平方毫米)或kg/mm2(公斤/平方毫米)。

 

線種類 抗拉強度kg/mm2 導電率% 伸長率%
硬銅 35~45 96~98 0.5~3.0
軟銅 25~30 100~102 20~40
7/3黃銅(硬) 100.0 23.0 1.66
7/3黃銅(半硬) 47 29.4 27.8
350.0 18 ---

 

3. 物理特性
熔點:當切割線進行加工時切割線是不斷被高溫溶解及分化,因此基本上線材的熔點越高其損耗便越少。
氣化壓力:當切割線進行放電加工時會因加工而產生熱能,而切割線會將熱能釋放到工件上,而工件受熱達到熔點時就會氣化並產生氣化壓力,此壓力可將加工時的殘渣去除,而且當工件的表面是氣化而非溶化時會改善排渣過程。

 

切割線的種類
目前市面上的切割線主要分為下列幾項

 

線材 所含成分 價格 適用範圍 製作方法
銅線 較少使用 銅抽絲
黃銅線 黃 銅 一般加工用目前最普遍使用 黃銅抽絲
鍍鋅線 銅 鋅 切割大錐度高厚度用 銅絲外包覆鋅
鍍錫線 銅 鋅   銅芯外包覆錫
鍍銀線 銅 銀 中高 高速加工用 銅芯外包覆銀
鍍鎂線 銅 鎂 高厚度加工用石墨加工用鋁加工用 銅芯外包覆鎂
銅鋅混和特殊線 銅 鋅 超高速加工用大錐度加工用 銅與鋅混和而成
鋼芯特殊線 鋼 銅 鋅 超高速加工用高厚度加工用微細加工用 以鋼為芯外層包覆銅和鋅

 

上述所說線材均可使用在慶鴻線切割機上,但請依加工需求而決定所需要線材,當使用自動穿線時會因線材不同而有不同的成功率,此時請電洽服務人員為您調整參數。
附註:以上資料純屬概估,其成分、價格、製造方式依不同廠商而有所不同。

 

切割線選擇
一般加工前會依加工需求選擇切割線線徑,通常會以下列幾項作為選擇依據
1. 加工工件物的厚度
因為不同線徑可承受不同的加工電流而模版越厚其所需的電流便越大因此一般而言越厚的工件物需要越粗的線徑(下表以一般黃銅線為依據)
注意:可切割厚度與機型大小有絕對關係,請確認機台行程後再行加工)
2. R角尺寸
一般以內角的尺寸來做判斷,將線徑除以2再加上放電間隙,此數值不得大於R角尺寸,因為切割線本身是圓形當它進行轉彎時必定會產生一R角而這R角便是切割線半徑加上放電間隙

 

建議使用線徑直徑(mm) 工件厚度(mm)
0.10 30以下
0.15 50以下
0.20 80以下
0.25 300以下
0.30 500以下

 

建議使用線徑直徑(mm) 工件內R角(mm)
0.10 0.15~1
0.15 0.2~1
0.20 0.3~1
0.25 0.4~1
0.30 0.5~1

 

加工液之管理

加工液電導度
線切割機所使用的加工液分為兩類,一種為水,另一種為油,而慶鴻線切割機所使用的加工液為水,因此在此針對水對加工影響作說明,而以下所謂的加工液則指水。

 

加工液對線切割機的功用
1. 減少斷線
可對切割線作冷卻作用,幫助降低切割線因放電加工而產生的溫度,將溫度降低可有效幫助加工的穩定,減少斷線的可能。
2. 沖走加工屑
可運用水壓擠壓出加工時產生的殘渣及細屑,避免因加工屑而產生短路現象,對於加工精度及加工穩定度有幫助。
3. 恢復切割線與工件的絕緣
水有電阻值可幫助放電過後恢復工件與切割線的絕緣

 

水電阻值解釋
當放電加工產生時切割線與工作物之間需要一個絕緣物質來使其產生放電,而在慶鴻線切割機上是使用水來作為此絕緣物質,且加工液之絕緣特性是決定加工精度及切割速度穩定之主因。故需注意其水的絕緣度也就是俗稱的水比電阻或電導度,而顯示值和設定可在水箱上的水質檢測表上執行。
水電阻控制方法(指針式)
需使用位於水箱上的水質檢驗表來作設定。
水質檢驗表指針所指刻度為目前水質的導電度
若將MEAS
將MEAS往上搬之後不放,使用SET調整
指針到欲設定的水質,之後水質將自動維
持其設定的水質,直到樹酯失效為止
(其水質設定只能設定為比目前水質高的
設定值,若欲將水質降低則須先將設定值
調低後持續切割一段時間,其水質會慢慢
降為新的設定值,或加入新的水。


運轉操作說明
1.當電源啟動時在正常的情況之下PV按鍵旁的綠色LED計時5秒後會亮起,代表顯示的水導電度質是目前的即時數值,控制器處於 PV運轉模式 。
2.若在運轉模式之下按下SV按鍵則SV按鍵旁的綠色LED會亮起,代表顯示的水導電度質是設定值,控制器處於 SV SET/SAVE模式顯示,在此模式之下你可以使用UP、DOWN鍵來設定你想要設定的目標值,當設定好欲設定的目標值之後,你必須再按一下SV按鍵,此時設定的目標值會被儲存,SV按鍵旁的綠色LED會熄滅(若沒有按下SV按鍵,系統將會倒數計時儲存目標值),然後自動回到PV運轉模式。
3.當設定的數值大於目前顯示的數值時,離子交換器(延遲時間後)將會被啟動(WORKING燈亮起)直到顯示值大於或等於設定值,離子交換器才會被關閉。
4.當水箱的水位不足時WATER LOW的燈會亮起,此時離子交換器的啟動功能將會被強迫關閉。
5.控制器具有記憶功能在系統重置後將會自動記下最後一筆設定值。


水離子化作動原理
水流經離子交換樹脂,與樹脂混合產生化學作用以去除混合於加工液中之金屬離子,即可保持一定的水電阻值。
如果實際加工液的水電阻值低於設定值則水箱自動將離子交換樹脂啟動以便將水的導電度控制在設定的絕緣度內,而樹脂有其使用壽命,經過長時間的運作後會導致去除能力的下降,若繼續使用將無法運作至設定值,此時便需更換新的樹脂。
加工液建議設定值


加工液對加工影響
(1)電導度低時(電氣絕緣性良好)(水比電阻高)
放電產生的放電間隙較小,加工速度較慢,適合需良好面粗度使用。
長期設定高水電阻值對於樹酯的壽命會減少。
(2)電導度高時(電氣絕緣性不良)(水比電阻低)
在上下端加工間隙狹小處,會附著加工電極材造成上尺寸較大。
放電產生的放電間隙較大,加工速度較快,適合精度不要求而需 加工速度快時使用。
容易造成被加工物中間尺寸的縮小。
(3)電導度過高時
加工液與流過電流過多,致極間電壓無法達到放電電壓,加工速度會減低很多。
經加工液流過之電流,又會使加工物電蝕,產生變色及針孔。
工作物材質別之比電阻
加 工 物 材 質 一般使用之電導度(kΩ/cm) 特 別 事 項
SS材S45C、SK3、NAK55 40-60 NAH材不易得出細微加工面。
SKS3、SKD61SUS304 40-30
SKH9 40-60
Cu、Bs 10-20 為避免電蝕,提高比電阻.
A1 10以下 會產生氣化被膜,易形成Wire斷線。儘量避免加工中斷,Wire斷線。
AgW、GuW 10以下
Gr 40-50 依石墨之等級,加工難易度有很大之差別
WC 8-15 降低比電阻,作高速加工時,會溶出大量Cobalt(鈷),需作從加工。
4以下 比電阻高,易附著電極。可使用MO Wire避免電極附著。


加工液溫度控制
加工液的溫度與被加工物的精度有絕對關係尤其要注意與室溫的相對應關係。
而溫度之所以會對工件造成影響是因熱漲冷縮原理
舉例說明:
溫度上升1℃會在1m的鋼材上發生11.5μm的伸長量,而其它如:
炭酸銅:12*10-6 m(1℃,每一m之膨漲)
純銅:17*10-6 m(1℃,每一m之膨漲)
例如:形狀長200 mm,加工開始至加工完成有5℃之差,則炭酸鋼有12μ,銅有17μ之差。
機械系(特別在工作載物及下身臂部位)一定具有溫度膨漲收縮,作高精度加工,必須控制室溫及液溫。
所以執行精加工時一定要確保室溫與水溫的落差在3℃以內,而被加工物也需放置在與線切割機相同的溫度下超過2~3小時,如此才可減少因溫度變化造成的精度誤差。
機械系對環境溫度,一般情況下皆慢2-3小時,故加工前作預備暖機運轉仍不失為一好方法

 

注意:

1.裝置線切機台位置請絕對避開日光之直射,需置放於有空調之場所。
2.務必使用水冷卻機並設定水溫與室溫的落差在3℃以內。
3.水冷卻機位置請絕對避開日光之直射並保持良好通風以便散熱,並請勿放置與線切割機台同一房間內以免造成室溫上升。

 

加工異常處理方法

1.錐度切割時
所謂的錐度切割意指當上下機頭未處於一直線狀態下加工(未處於垂直點),而當錐度切割時因線被拉開而造成線張力上升,線處於繃緊狀況,且上下機頭的水未能有效冷卻及排渣所以容易造成斷線的發生。
尤其當切割錐度越大,發生斷線的可能性就越大。

 

錐度切割時建議調整加工條件
1. ON 減少1~2
2. AN減少1~2
3. OFF加大10~20
4. AFF加大10~20
5. SV加大10~20
6. WT減少2~3
當錐度越大調整的範圍便越大
錐度加工時其它注意事項
(1)上下噴水嘴的選擇
當使用一般標準的噴水嘴時其最大容許的切割錐度為15℃,當超過此錐度時請更換為大錐度使用的噴水嘴(噴水嘴的口徑較大,因此可容許更大的傾斜角度)。
注意:切割時請勿以程式內的角度值作為評斷標準,因為當切割至轉角處時(特別是90℃轉角)其實際切割的角度將有可能大於程式的角度值,因此建議以實際空跑為主,並觀察線是否與噴水嘴或鑽石眼模相接觸。

 

錐度移動的距離算法
使用三角函數可計算出錐度切割時的U V軸移動量
公式:(Z軸高度+Da+Db)× tan切割角度=U或V軸的移動量
範例:切割錐度=18° Da=6 Db=6 Z軸高度=50mm
(50+6+6) ×tan18=62×0.3249=20.14
所以切割時U或V軸將會移動20.14mm


加工異常加工條件處理建議
錐度加工後成品錐度與設定值有落差


加工後成品精度不良
上大下小:
可能發生原因:Z軸(上機頭)過於貼近工件物。
建議處理:將OFF AFF加大。
中間小:
建議處理:SV減少、FR增加。
中間大:
建議處理:SV增加、FR減少。
上小下大:
可能發生原因:下機頭過於貼近工件物。
線痕產生:SV增加、FR減少。
線內凹處理方法
切割模孔或沖子時助走線造成成品輪廓受損。

 

模板說明

進行線切割放電加工時所選擇的起始點(起割點)對於成品的精度直接的影響由於起割點位置會對於整個模板的變形產生影響所以在切割成品前必須要慎選起割點位置。

 

起割點的尺寸
起割點的尺寸應顧慮到使用切割線線徑的尺寸一般若以0.2mm線徑的切割線來計其切割孔的尺寸至少要0.3mm較為實用。


起割點的位置
進行線切割加工時儘量避免由工件側面直接切入,最好是在工件內部作一個起割點。
從開始起割放電到進入安定大約需要0.2~0.3mm的路徑(至少需讓線徑整個脫離起割點進入加工程式)但一般考慮到模板變形問題通常會把助走線(從起割點到進入成品NC程式路徑的距離)設定為2~5mm如此將會有助於成品精度的安定。


模板處理
一般作為線切割加工用的工件為通常都已實施熱處理(淬火回火),其硬度通常達到HRc58~62,但若熱處理不確實而有殘留應力時將可能導致工件在加工中變形或破裂造成加工成品失敗,因此在加工前請先確認工件本身熱處理的確實,而在預備進行加工的工件應先放置在與線切割機相同室溫的環境之下盡量保持被加工物的溫度與線切割機相同。
而若是使用浸水式線切割機請將工件保持與加工機水溫相同的溫度,如此可減少不同溫度時造成的變形。
注意:加工物若帶有磁性請進行退磁處理,避免造成加工時使線切割機上的某些零件產生誤動作而影響加工。

 

消耗材料說明

 

項次 電腦編號 名稱 規格 一台用量
1 PICT0011 離子交換樹脂 HK5 3KGS(噴水)6KGS(浸水)
2 D7DF016 濾網 F016 2個
3 DM29H 上下噴水頭(奶嘴蓋) H型Æ4 2個
4 M14001B 上下鑽石眼模 0.105、0.110.205、0.21 0.255、0.2560.305、 0.31 2個
5 M7A350ESPTB 給電子(慶鴻規格) (慶鴻規格) 2個
6 M7A530025B 黃銅線 0.1、 0.2 、0.25 、0.3 5kgs
7   電極線(機台至控制箱) (慶鴻規格) 1組
8 MW53A39B 張力輪 (慶鴻規格) 1個
9 M7B16000H2RS 下機頭吸線輪組軸承 (慶鴻規格) 1個
10 M5ABEA600 下機頭吸線輪組軸承 (慶鴻規格) 1個
11 MW53A17B 後收線輪組陶瓷輪(上輪) (慶鴻規格) 1個
12   後收線輪組陶瓷輪(下輪) (慶鴻規格) 1個
13 M711980R 後收線輪組陶瓷輪軸承 (慶鴻規格) 1個
14   自動穿線專用上噴水嘴(奶嘴蓋) (慶鴻規格) 1個
15   自動穿線專用下噴水嘴(奶嘴蓋) (慶鴻規格) 1個
16 K00000001346 自動穿線專用熱熔絲 (慶鴻規格) 1個