切縫寬度銅鎢合金( CuW) 兼有銅( Cu) 的高導（dǎo）熱性、鎢 (W) 的高熔點、低熱脹係數及耐電火花侵蝕能力強的特點, 是一種高性能、低（dī）損（sǔn）耗的工具電極材（cái）料, 廣泛應（yīng）用於（yú）微細、精密電火花成形及硬質合金、鈦（tài）合金等難加工材料的電火花成形加工中[ 1- 3] 。針對某些（xiē）具（jù）有窄縫( 縫寬< 0. 5 mm) 、清棱清角或高縱橫比結構的成（chéng）形電極, 傳統（tǒng）切削加工顯然已不能滿足加工要求, 實際應用中多采用低（dī）速走（zǒu）絲（sī）電（diàn）火花線切割加割加工相對於傳統加工, 有助於提高貴重合金材料的利用率。

      多次（cì）切割技術是低（dī）速走絲電火花線切割加（jiā）工實現精密加工的主要工藝手段（duàn）。其中第一次切割去除了絕大部分加工材料（liào）, 在（zài）整個加工過程中占用了大量的切割時間。同時, 第一次切割加工尺寸精度的提高（gāo）及表麵粗糙（cāo）度值（zhí）的降低, 可在達到相同加工目標的情況（kuàng）下減少切（qiē）割次數, 成倍地提高加工效率、降低（dī）加工成本。

      電火花線切割加工過程中的電極絲運動軌（guǐ）跡相對於編（biān）程軌跡有一（yī）定的偏移量。電（diàn）極（jí）絲（sī）偏移量及其自身的（de）振動影響著切縫的寬度尺寸, 進而影響加工的（de）尺寸（cùn）精度, 穩定（dìng）的切縫寬度是實現（xiàn）高尺（chǐ）寸精度加工的前提條件（jiàn）。針對影響線切割切縫寬度的因素,研究人員分別基於正（zhèng）交試驗與單因（yīn）素實驗, 在方差分析與理論分析的基礎上發現開路電壓是影（yǐng）響切縫寬度最顯著的因（yīn）素[ 4- 5] 。Rakwal 基於正交實驗與方（fāng）差分析, 發現（xiàn）放電電（diàn）容是影（yǐng）響切縫寬度最顯著（zhe）的因素（sù）[ 6] ; Shah 通（tōng）過正交試驗與方差分析發現（xiàn）, 脈衝時（shí）間與電極絲張緊力是影響切（qiē）縫寬度最顯著的因素,開（kāi）路電壓與（yǔ）脈衝間隔對切割寬度影響較弱[ 7]; Mahapatra通過正交試驗與方差分析發現, 走絲速度（dù）是影響切縫寬度最顯著的因素[ 8] 。可（kě）見, 研究人員在影響切縫寬度的因素分析（xī）中尚未得到統一的（de）結論。

      在（zài）加工銅、鋼及硬質合金等（děng）方麵, 線（xiàn）切割加工工藝（yì）已日趨成熟, 但目前人（rén）們對（duì）銅鎢合金（jīn）電火花線（xiàn）切割加工的研究還（hái）較匱乏。本文以銅鎢合金為加工材料, 研究了各加工參數對線（xiàn）切割加工（gōng）第（dì）一次切割的切縫寬度、加工速度及表麵粗（cū）糙度（dù）的影響規律, 為實際加工（gōng）提供理論指導。

      1 實驗過程

      實驗在三菱電機數控精密低速走絲線切割機床上進（jìn）行, 電極絲選用直徑0. 2 mm 的黃銅絲, 電介質為去離子水, 電阻率為10 萬8#cm, 上下噴嘴距工件距離均為0. 2 mm, 加工材料為厚度6 mm 的（de）銅鎢合金（jīn）( 質量分數Cu 30 %, W 70 % ) , 切割長度為20mm。

      電火花線（xiàn）切割加工是一個多參數輸（shū）入、輸出的複雜過程, 影響其加工指標的因素可（kě）分為電參數與非電參數兩類。本文通過大量單因素實驗, 重點研究了伺服基（jī）準電（diàn）壓( VG) 、開路電壓( VO) 、峰值電流 ( IP) 、脈衝間隔( OFF) 、電極絲張緊（jǐn）力(WT) 及走絲速度(WS) 對線切割切縫寬度、平均加工速度及切縫表麵粗糙度（dù）的影響規律。其中, 各影響因素的大小並非（fēi）實際值, 而是機床相應的檔數。

      實驗中切縫（féng）寬度由工具顯微鏡測量, 對（duì）加工後的各切縫均（jun1）勻間隔選取12 個位（wèi）置測（cè）量, 求其均值作（zuò）為最終切縫寬度; 由加工（gōng）時（shí）間直接反映平均加工速度, 加工時間越長, 平均（jun1）加工速度越慢; 表麵（miàn）粗糙度由（yóu）探針式表麵粗糙度儀測（cè）得, 各切縫表麵測量2 次取均值。

      2 實（shí）驗結果與數據分析

      2. 1 切縫寬度的（de）影響因素分析

      圖1 是電火花（huā）線切割加工中切縫寬度的（de）構成示意（yì）圖。當電極絲與工件之間的距離達到電介（jiè）質擊穿距離時, 兩極間產生火花放電, 同時柔性電極絲在放電力、靜電力及衝液壓力（lì）的共同（tóng）作用下產生一定振幅的振動, 因此, 電火花線（xiàn）切割切（qiē）縫主要由（yóu）電極絲直（zhí）徑、放電間隙、電極絲最大振幅三部（bù）分組成, 可表示為（wéi）:

      W= D+ 2( A+ d )

      式中: W 為切縫寬度; D 為電極絲直徑; A 為電極絲（sī）最大（dà）振幅; d 為放電間隙。

      低速走絲電火花線切割加工中的電極絲為單（dān）向走絲、單（dān）次使用, 電極絲損耗對切縫寬度變化的（de）影響可忽略, 在不更換電極（jí）絲的情（qíng）況下, 各加工參數對切縫（féng）寬度的影響主要是（shì）由於放（fàng）電間隙及電極絲振幅而引起的。

      圖2 是各因素對切縫寬度的影響規（guī）律曲線。從圖中可看出, 伺（sì）服基準電壓、峰值電流、電極絲張緊力對切縫寬（kuān）度的影響顯著, 而開路電壓、脈衝間隔及走絲速度對切縫（féng）寬度影響較弱。在一（yī）定範圍內, VG與IP 的增（zēng）加都會引起電極絲與工件（jiàn）之間平均放（fàng）電能量的增加（jiā）, 進而增大放電間隙, 引起切縫寬度顯著增大; 電極絲（sī）張緊力的增加則會縮小電極絲振幅, 減小切縫寬度。反之, VG 與IP 減小, 切縫寬度減小; WT 減（jiǎn）小, 切縫寬度增加。但是, 當VG 過小時, 切（qiē）縫寬度大幅減小的同時會（huì）造成電蝕（shí）產物排除困難, 電極絲與工件短路（lù）頻（pín）率增加, 電極絲（sī）與工件頻繁接觸而引起斷絲, 導致無法加工; 當VG 過大時, 雖不會斷絲, 但電極絲與工件間出現開路狀態的頻率增大,有效放（fàng）電次數減少, 平均（jun1）放電能量變小, 加工速度會明顯下降。當IP 過小時, 會導（dǎo）致放電能量大（dà）幅減小; 當IP 過（guò）大（dà）時, 放電能量顯著增大, 會引起電極絲斷絲（sī）現象（xiàng）, 這些都會導致加工速度降低。增大WT可明（míng）顯減小切縫寬度（dù）, 但WT 的極限（xiàn）值受電極絲可承受的最大張力限製。

      2. 2 電參數對加工時間與表麵（miàn）粗糙度的影（yǐng）響分析

      圖3~ 圖6 分別是伺服基準電（diàn）壓、開路電壓、脈衝峰值電流（liú）、脈衝間隔對加工時間（jiān）、表麵粗糙度的影響（xiǎng）規律。從圖中可看出, IP、OFF 對加工時間與表麵粗糙度影響顯著, VG 影響次之,VO 影響最弱。

      IP 與OFF 是電火（huǒ）花（huā）線切割平均放電能量的決定因素。在一定的範圍（wéi）內, IP 的增大與OFF 的縮小（xiǎo）都會增大平均放（fàng）電能量, 提高加（jiā）工效率, 縮短加工圖5.6時間, 同時放電能量的增加也增大了單脈衝材（cái）料去除（chú）量, 使單脈衝電蝕坑變深、變（biàn）大, 而線（xiàn）切割加工表麵由大量電蝕坑（kēng）組成, 因此, 加工表麵粗糙度值會大幅（fú）增加。反之, IP 減小、OFF 增大會造成加工時間的（de）延（yán）長與表麵粗糙度值（zhí）的下降。IP 過大, 單脈衝放電能量顯著增加（jiā）, 電極絲上分（fèn）配到的能量（liàng）相應增加, 極易造（zào）成斷絲。OFF 過大, 可進（jìn）行正常加工, 但加工時間會大幅增加; 而（ér）OFF過小（xiǎo）, 會因極間電蝕產物來不及排除, 引起消電離甚至斷絲, 使加工無法（fǎ）正常（cháng）進行。

      在一（yī）定範圍內調整VG, 電火花加工（gōng）狀（zhuàng）態變化不大, 因（yīn）此對加工時間與表麵（miàn）粗糙度影響不明顯; 但過小的VG 易引起短路、斷絲, 過大（dà）的VG 則會造成開路頻率增（zēng）加, 這些都（dōu）會明顯延（yán）長加工時（shí）間, 甚至無（wú）法正常加工, 但對表麵粗糙度的影響較弱。開路電壓VO 僅對電介質的擊穿有一定影響,對（duì）脈衝能量（liàng）無（wú）太大影響, 所以其對加工時間及表麵粗糙度的影響很小。

      2. 3 非電參數對加工（gōng）時間與表麵粗（cū）糙度的影響分析

      電極（jí）絲張緊力與走絲速度為兩個重要的非電參數, 其（qí）變化對脈衝放電能量沒有影響, 故對加（jiā）工時間（jiān）與表麵粗糙度影響較弱。圖7 與圖8 分別是電極絲張緊力、走絲速度對加工時間及表麵粗糙（cāo）度的影響規（guī）律曲線。從圖7 可看出, 隨著電極絲張緊（jǐn）力的增加, 加工時間（jiān）有所縮短, 主要是因為電極絲張緊力增加有助於減小切縫寬度, 在材料去除率不變的情況下（xià）, 切縫寬度減小, 加工速度增大, 加工時間（jiān）縮短。

      3 結論

      ( 1) 切縫寬度由電（diàn）極（jí）絲直徑、電極絲振幅及放電間隙三部（bù）分組成。

      ( 2) VG、IP 與WT 對切縫寬度有顯著影響, VO、OFF 與（yǔ）WS 對切縫寬度影響較弱。在（zài）一定範圍內縮小VG 和IP、增大WT 有助於減小切縫寬度（dù）。

      ( 3) 電加工參數中, IP、OFF 對加工時間（jiān）與表（biǎo）麵粗糙度影（yǐng）響顯著, VG 影響次之, VO 影響最弱。

      ( 4) 增加WT 會使切縫寬度減小, 在放電脈衝能量不變的情況下, 有助於減（jiǎn）小加工時間, 提高平均加工速度。

      以上實驗及討論不（bú）僅適（shì）用於銅鎢合金, 對一般材料的線切割加工工藝規律也有相應的參考價（jià）值。