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摘要 本文主要叙述了电火花线切割加工发展的前景与方向，重点对中走丝电火花线切割工作液性能要求以及对加工工艺的影响方面进行了分析研究，阐述了中走丝电火花线工作液的发展与运用情况，并对当前的几种工作液开展了评价。
关键词 工作液 线切割加工 中走丝 研究
中图分类号： TG66 文献标识码：A
Research on the Application of Wire-EDM Wire Cutting Fluid
HE Jianliang
(Jiangsu Jingjiang Specialized Secondary School, Jingjiang, Jiangsu 214500)
AbstractThis paper describes the development of WEDM prospects and direction, focusing on the analysis of the Wire-EDM wire cutting fluid performance requirements and the impact on the processing aspects, described the development and application situation of the working fluid of wire EDM, and carry out an evaluation of several current working fluid.
Key wordsworking fluid; wire cutting; wire; research
中走丝电火花线切割机床售价较低，生产精度、粗糙程度以及效率等方面处于高、低速走丝机床之间。中走丝线切割机床工作原理是运用多次切割生产工艺，在首次大电流快速切割过程中运用过跟踪控制模式，预防断丝，在接下来的两次修光切割过程中运用限速进给控制模式，进一步提升切割表面质量，同时提升了切割效率。同时，数控系统的有效运用，也提高了机床的加工自动化程度与精密度、实用度，在中等质量与效率要求的模具市场具有较大竞争力。①在中走丝电火花线切割机床加工操作中，工作液对于加工生产质量具有重要影响。
1 中走丝线切割工作液性能要求
（1）要具备一定的绝缘性。只有绝缘性能良好的工作液，才能够促进脉冲性火花产生放电效果，尽量防止电弧放电现象，提高能量使用率。（2）要具备清洗性和排屑性。良好的清洗性与排屑性对于增强切割表面的匀称型以及加快切割速度具有明显作用，排屑性还能够在机床切割较大厚度的工件中提高稳定性能。在排屑功能改善的同时，还要保持工件加工表层电蚀产物处于湿润的水平。（3）要具备优良的冷却功能。工作液应当具有良好的冷却功能，快速对电极丝和工件表面降低温度，防止火花放电点瞬时温度提升烧断电极丝和造成工件变形。（4）要具备绿色环保和经济性。要保证对人体无害，对机床不腐蚀，同时要价格低廉，降低加工成本。
2 工作液性能对中走丝线切割加工的影响
2.1 生产效率
现在的线切割加工生产中，加工效率与精密度呈现出反比例的关系，因此，中走丝线切割加工较受欢迎，其兼顾到了切割精密度和效率之间的平衡，在对应性能工作液的辅助下，在兼顾切割表面质量的基础上，能够有效提高加工速度。部分工作液排屑功能不足，在切割电流达到一定限度之后，切割效率停滞，这和切缝内的润湿冷却状态不佳、电蚀产物未能够快速排出等方面有关。工作液排屑能力强，能够随着切割电流增强而提高切割效率。同时，工作液电导率高低也与加工效率成正比。②
2.2 工件表面精度
工作液对工件表面精度的影响主要和放电凹坑状态有关，而工作液的排屑性决定了放电之后电蚀产物是否被及时排除。工作液如果排屑性较好，能够提高放电间隙的介质流动性，保持工作液冲洗冷却的连续性，能够保证即使在放电电流较大状态下，保持加工工件的表面光滑度。工作液排屑性不佳，能够产生挂丝现象。甚至因为电蚀产物未能及时排除，工件表面的电蚀产物和工作液高温产生反应，造成下一次放电冷却效果不佳产生烧伤毛刺，影响加工的质量。
2.3 工件切割加工厚度
工作液的排屑性能直接影响着机床切割的效率，并对最高切割效率区域以及高厚度工件切割稳定性产生影响，工作液排屑性良好能够保证切割效率与工件切割厚度不形成明显的反比关系，同时还可以产生较大的“有效”放电间隙，增强工作液的清洗以及渗透效果，保持大厚度工件切割加工的稳定进行。
2.4 小电流切割稳定效果
在中走丝线切割机床加工工艺中，运用了多次切割加工方式，在后两次修光切割加工过程中主要运用小电流小能量开展。工作液具有良好的排屑性，可以快速清除蚀除产物，并保持放电间隙绝缘状态，保持切割稳定性。工作液如果排屑性不佳，对导致电蚀产物在缝隙间发生堵塞，电极丝与工件产生连接，造成短路而影响切割稳定性。
2.5 电极丝使用质效
电极丝当前丝损耗标准为切割30000-60000mm2损耗0.01mm，正常条件下能够从中0.18mm用到中0.12mm，当前许多排屑性较佳的工作液能够实现中0.10mm进行大电流切割100mm厚工件稳定的效果，这与工作液排屑性能好让极间电极丝较快冷却润滑，降低热损伤有关。
2.6 加工换向条纹
在加工工艺过程中，由于放电间隙冷却状态不均衡能够产生黑白换向条纹，这与蚀除产物没有得到有效和及时的清除，造成放电在具有大量蚀除产物的状态下开展有关。所以，对切缝清洗、排屑效果的好坏影响换向条纹发生情况。研究表明，工作液如果具有良好的清洗性，会在加工过程中排出较多黑沫，保持工件表面均匀程度的提高，减少或清除切割表面换向条纹。
2.7 使用时间
对工作液使用寿命的制约因素较多，处于节约成本和保护机器的角度出发，应当对工作液进行科学判别，选取冷却和排屑性能强、挥发速度慢的工作液，可以提高使用时间，不含矿物油的合成型水基线切割液使用时间较长，既能够保证机床加工需求，同时节约了成本。
2.8 防锈以及油漆相容效果
选择工作液应当充分考虑到机床以及切割工件的防锈因素，当前市场上的多种品牌水基工作液经过特殊处理具有很好的排屑与防锈作用，但是由于PH值升高，容易造成机床油漆斑驳，影响机床美观，因此在选择工作液时还要兼顾到与油漆的兼容性问题。
2.9 环境保护问题
当前，国内中走丝电火花线切割机床不断增多，工作液废液处理问题也是涉及到环境保护的重要方面，工作液选用应当兼顾到绿色环保方面问题。
3 线切割工作液发展方向
我国对线切割工作液研究已经有悠久历史，目前主要有三大类产品，主要分为油基型、水基型和油水混合型。
3.1 油基型（主要包括皂化油、 乳化油、 线切割乳化油）
本类型产品面世四十多年，运用最早，在机床放电中可以发挥降温、除屑、润滑以及去游离、 灭弧、 防锈方面作用，典型代表是松香油酸皂乳化工作液，兑水为乳白色状态，润滑性和防锈性能较高，偏碱性，电导率一般为300-600之间，主要适用于不超过300mm厚度的工件加工，在其承受厚度范围之内开展加工，具有稳定性强以及精密度高的显著特点，精细模具生产加工中经常运用这种工作液。当前市场上不同生产厂家的产品在使用寿命与兑水比例等方面存在差别，开发的高浓度产品降低了生产成本。但是本类型工作液矿物油含量高，使用一段时间之后会酸腐发臭，影响使用寿命，同时废液环保性差，不代表未来研究发展方向。
3.2 水基型（主要为全合成水溶性）
水基型产品诞生于上世纪八十年代，呈碱性，常温电导率1200-1800，其因为不含矿物油，清洗与冷却效果较为明显，具有较强的渗透力，放电间隙大，清洗排屑效果好，在高厚度工件加工过程中作用较为明显，通常在超过100mm高厚的工件加工中常用。研究表明，水基型工作液能够比油基型工作液降低工件表面粗糙度值1级左右，加工效率提高30%左右，对硬质合金材料加工作用更为突出。水基工作液需要克服的难点就是防锈问题，目前市场上已经有突破难点的产品问世。另外，运用过程中还要预防放电间隙大导致切割好的工件自然坠落事故。
3.3 油水混合型(主要为复合型微乳化工作液)
油基型和水基型工作液混合使用，有助于提高表面均匀性，提高工件表面质量，切割效率也明显提高，高厚度工件加工冷却渗透性与排屑性也非常理想，同时保证了精度，较好地解决了单一品种的不足。③目前稳定的线切割油水复合型工作液产品正在积极研发与实验推广之中，代表了发展的趋势。
4 讨论
工作液对线切割加工影响明显，其性能应当适应加工需求，清洗排屑性和防锈性是重要方面，能够保证加工的精度与效率，同时工作液的选择还应当考虑到稳定性、使用寿命及环保等因素。当前油基型、 水基型和复合型三种类型中，水基型和复合型线切割工作液的研究与应用是未来发展的主要趋势。
注释
①成明光.对电火花线切割发展的研究[J].科技资讯,2009(6):101.
②胡皖东.中走丝电火花线切割研究[J].航空精密制造技术,2007(5):19-21.
③陈广汉.电火花线切割复合工作液研究[J].电加工与模具,2009(1):3-5.
关键词 工作液 线切割加工 中走丝 研究
中图分类号： TG66 文献标识码：A
Research on the Application of Wire-EDM Wire Cutting Fluid
HE Jianliang
(Jiangsu Jingjiang Specialized Secondary School, Jingjiang, Jiangsu 214500)
AbstractThis paper describes the development of WEDM prospects and direction, focusing on the analysis of the Wire-EDM wire cutting fluid performance requirements and the impact on the processing aspects, described the development and application situation of the working fluid of wire EDM, and carry out an evaluation of several current working fluid.
Key wordsworking fluid; wire cutting; wire; research
中走丝电火花线切割机床售价较低，生产精度、粗糙程度以及效率等方面处于高、低速走丝机床之间。中走丝线切割机床工作原理是运用多次切割生产工艺，在首次大电流快速切割过程中运用过跟踪控制模式，预防断丝，在接下来的两次修光切割过程中运用限速进给控制模式，进一步提升切割表面质量，同时提升了切割效率。同时，数控系统的有效运用，也提高了机床的加工自动化程度与精密度、实用度，在中等质量与效率要求的模具市场具有较大竞争力。①在中走丝电火花线切割机床加工操作中，工作液对于加工生产质量具有重要影响。
1 中走丝线切割工作液性能要求
（1）要具备一定的绝缘性。只有绝缘性能良好的工作液，才能够促进脉冲性火花产生放电效果，尽量防止电弧放电现象，提高能量使用率。（2）要具备清洗性和排屑性。良好的清洗性与排屑性对于增强切割表面的匀称型以及加快切割速度具有明显作用，排屑性还能够在机床切割较大厚度的工件中提高稳定性能。在排屑功能改善的同时，还要保持工件加工表层电蚀产物处于湿润的水平。（3）要具备优良的冷却功能。工作液应当具有良好的冷却功能，快速对电极丝和工件表面降低温度，防止火花放电点瞬时温度提升烧断电极丝和造成工件变形。（4）要具备绿色环保和经济性。要保证对人体无害，对机床不腐蚀，同时要价格低廉，降低加工成本。
2 工作液性能对中走丝线切割加工的影响
2.1 生产效率
现在的线切割加工生产中，加工效率与精密度呈现出反比例的关系，因此，中走丝线切割加工较受欢迎，其兼顾到了切割精密度和效率之间的平衡，在对应性能工作液的辅助下，在兼顾切割表面质量的基础上，能够有效提高加工速度。部分工作液排屑功能不足，在切割电流达到一定限度之后，切割效率停滞，这和切缝内的润湿冷却状态不佳、电蚀产物未能够快速排出等方面有关。工作液排屑能力强，能够随着切割电流增强而提高切割效率。同时，工作液电导率高低也与加工效率成正比。②
2.2 工件表面精度
工作液对工件表面精度的影响主要和放电凹坑状态有关，而工作液的排屑性决定了放电之后电蚀产物是否被及时排除。工作液如果排屑性较好，能够提高放电间隙的介质流动性，保持工作液冲洗冷却的连续性，能够保证即使在放电电流较大状态下，保持加工工件的表面光滑度。工作液排屑性不佳，能够产生挂丝现象。甚至因为电蚀产物未能及时排除，工件表面的电蚀产物和工作液高温产生反应，造成下一次放电冷却效果不佳产生烧伤毛刺，影响加工的质量。
2.3 工件切割加工厚度
工作液的排屑性能直接影响着机床切割的效率，并对最高切割效率区域以及高厚度工件切割稳定性产生影响，工作液排屑性良好能够保证切割效率与工件切割厚度不形成明显的反比关系，同时还可以产生较大的“有效”放电间隙，增强工作液的清洗以及渗透效果，保持大厚度工件切割加工的稳定进行。
2.4 小电流切割稳定效果
在中走丝线切割机床加工工艺中，运用了多次切割加工方式，在后两次修光切割加工过程中主要运用小电流小能量开展。工作液具有良好的排屑性，可以快速清除蚀除产物，并保持放电间隙绝缘状态，保持切割稳定性。工作液如果排屑性不佳，对导致电蚀产物在缝隙间发生堵塞，电极丝与工件产生连接，造成短路而影响切割稳定性。
2.5 电极丝使用质效
电极丝当前丝损耗标准为切割30000-60000mm2损耗0.01mm，正常条件下能够从中0.18mm用到中0.12mm，当前许多排屑性较佳的工作液能够实现中0.10mm进行大电流切割100mm厚工件稳定的效果，这与工作液排屑性能好让极间电极丝较快冷却润滑，降低热损伤有关。
2.6 加工换向条纹
在加工工艺过程中，由于放电间隙冷却状态不均衡能够产生黑白换向条纹，这与蚀除产物没有得到有效和及时的清除，造成放电在具有大量蚀除产物的状态下开展有关。所以，对切缝清洗、排屑效果的好坏影响换向条纹发生情况。研究表明，工作液如果具有良好的清洗性，会在加工过程中排出较多黑沫，保持工件表面均匀程度的提高，减少或清除切割表面换向条纹。
2.7 使用时间
对工作液使用寿命的制约因素较多，处于节约成本和保护机器的角度出发，应当对工作液进行科学判别，选取冷却和排屑性能强、挥发速度慢的工作液，可以提高使用时间，不含矿物油的合成型水基线切割液使用时间较长，既能够保证机床加工需求，同时节约了成本。
2.8 防锈以及油漆相容效果
选择工作液应当充分考虑到机床以及切割工件的防锈因素，当前市场上的多种品牌水基工作液经过特殊处理具有很好的排屑与防锈作用，但是由于PH值升高，容易造成机床油漆斑驳，影响机床美观，因此在选择工作液时还要兼顾到与油漆的兼容性问题。
2.9 环境保护问题
当前，国内中走丝电火花线切割机床不断增多，工作液废液处理问题也是涉及到环境保护的重要方面，工作液选用应当兼顾到绿色环保方面问题。
3 线切割工作液发展方向
我国对线切割工作液研究已经有悠久历史，目前主要有三大类产品，主要分为油基型、水基型和油水混合型。
3.1 油基型（主要包括皂化油、 乳化油、 线切割乳化油）
本类型产品面世四十多年，运用最早，在机床放电中可以发挥降温、除屑、润滑以及去游离、 灭弧、 防锈方面作用，典型代表是松香油酸皂乳化工作液，兑水为乳白色状态，润滑性和防锈性能较高，偏碱性，电导率一般为300-600之间，主要适用于不超过300mm厚度的工件加工，在其承受厚度范围之内开展加工，具有稳定性强以及精密度高的显著特点，精细模具生产加工中经常运用这种工作液。当前市场上不同生产厂家的产品在使用寿命与兑水比例等方面存在差别，开发的高浓度产品降低了生产成本。但是本类型工作液矿物油含量高，使用一段时间之后会酸腐发臭，影响使用寿命，同时废液环保性差，不代表未来研究发展方向。
3.2 水基型（主要为全合成水溶性）
水基型产品诞生于上世纪八十年代，呈碱性，常温电导率1200-1800，其因为不含矿物油，清洗与冷却效果较为明显，具有较强的渗透力，放电间隙大，清洗排屑效果好，在高厚度工件加工过程中作用较为明显，通常在超过100mm高厚的工件加工中常用。研究表明，水基型工作液能够比油基型工作液降低工件表面粗糙度值1级左右，加工效率提高30%左右，对硬质合金材料加工作用更为突出。水基工作液需要克服的难点就是防锈问题，目前市场上已经有突破难点的产品问世。另外，运用过程中还要预防放电间隙大导致切割好的工件自然坠落事故。
3.3 油水混合型(主要为复合型微乳化工作液)
油基型和水基型工作液混合使用，有助于提高表面均匀性，提高工件表面质量，切割效率也明显提高，高厚度工件加工冷却渗透性与排屑性也非常理想，同时保证了精度，较好地解决了单一品种的不足。③目前稳定的线切割油水复合型工作液产品正在积极研发与实验推广之中，代表了发展的趋势。
4 讨论
工作液对线切割加工影响明显，其性能应当适应加工需求，清洗排屑性和防锈性是重要方面，能够保证加工的精度与效率，同时工作液的选择还应当考虑到稳定性、使用寿命及环保等因素。当前油基型、 水基型和复合型三种类型中，水基型和复合型线切割工作液的研究与应用是未来发展的主要趋势。
注释
①成明光.对电火花线切割发展的研究[J].科技资讯,2009(6):101.
②胡皖东.中走丝电火花线切割研究[J].航空精密制造技术,2007(5):19-21.
③陈广汉.电火花线切割复合工作液研究[J].电加工与模具,2009(1):3-5.