電火花線切割按切割速度可分為快走絲和慢走絲，由于快走絲所加工的工件表面粗糙度一般在Ra=1.25~2.5微米范圍內(nèi)，而慢走絲可達Ra＝0。16微米，且慢走絲切割機的固定誤差、直線誤差和尺寸誤差都較快走絲好，所以加工高精度零件時慢走絲線切割機得到了廣泛應用。
由于慢走絲是采取線電極連續(xù)供絲的方式，即線電極在運動過程中完成加工，因此即使線電極發(fā)生損耗，也能連續(xù)的予以補充，故能提高零件加工精度，但電火花線切割的斷絲卻成為這些優(yōu)勢的障礙，解決此問題十分必要。
斷絲機理：
一般認為斷絲主要是由于電火花放電集中引起電極絲溫度過高而熔斷，這點與檢測到的斷絲先兆是一致的。因此從熱傳導理論研究電極絲的溫度分布成為研究斷絲機理的主要途徑。研究結(jié)果表明：斷絲前的熱載荷超過平均值；脈沖寬度和絲徑大小對絲溫的影響大；熱對流系數(shù)對絲溫的影響大，沖液的狀態(tài)對避免斷絲十分重要；焦耳熱和絲振的作用可以相對忽略。
對于等能量脈沖電流電源，研究表明斷絲有兩個重要先兆：1，火花放電頻率短時間內(nèi)突然上升，由于放電頻率過高使電極絲局部溫度過高，進而導致斷絲；2，正常火花幾率下降，異常火花幾率逐漸上升也是斷絲的先兆。由于絲損上升，電極絲變細最終被拉斷。K.P.Rajurkar等指出加工過程中工件厚度的突變是引起放電集中的主要原因之一。因此需要在線檢測工件厚度的變化，調(diào)整相應的工藝參數(shù)，控制電極絲的進給速度和放電頻率，在不斷絲的情況下得到較佳的切割速度。
由于斷絲先兆持續(xù)時間短，防斷絲的實時控制較高，因此控制參數(shù)的選擇十分重要。在線切割加工中，脈沖間隔放大，會使放電間隙電蝕產(chǎn)物排除的時間增加，能有效改善放電集中現(xiàn)象，使斷絲發(fā)生的機會大大降低，因此脈沖間隔成為防斷控制的首選控制參數(shù)。
一、與電極絲相關(guān)的斷絲因素
1、 電極絲材料特性
電極絲要求具有良好的放電特性和高抗拉強度，因此選用以含鋅量低（10％）的黃銅作內(nèi)芯，含鋅量高的黃銅作涂層的電極絲正好滿足線切割的要求。電極絲選用名牌鉬絲，精度高，抗拉力大，質(zhì)量好。對電極絲做低溫處理也是降低斷絲幾率的措施之一。美國俄亥俄州一家公司用－2000C低溫下冷卻24H的電極絲與沒做低溫處理的電極絲作對比，結(jié)果前者斷絲概率比后者低了30％。
在加工過程中電極絲承載放電能力的大小由電極絲絲徑大小決定，所以絲徑大小直接影響斷絲率，因此在加工中應根據(jù)實際需要，選擇直徑大小適當、涂層表面光滑、沒有氧化斑點或經(jīng)過低溫處理的高速切割電極絲，從而減少斷絲。
2、 絲張力和絲振動
低速走絲電火花切割加工中，在電極絲強度極限下維持盡可能高和穩(wěn)定的張力，可使粗加工時絲在放電爆炸力下維持最小的滯后彎曲而不會斷絲。合適的張力能有效減小絲的振動幅度，在加工過程中使絲保持穩(wěn)定。
3、電極絲移動速度
由于線切割加工中的電極絲直徑較小（一般為0.1~0.3mm），若電極絲移動過慢，電極絲上的某一點可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆炸力作用下很易斷絲。所以在絲允許一點連續(xù)放電次數(shù)的條件下，要結(jié)合工件厚度，根據(jù)放電頻率調(diào)節(jié)絲速。粗加工和精加工的放電頻率不一樣，走絲速度也不一樣。如電極絲直徑小、工件厚、粗加工，而且要求放電頻率高，則絲速相對要快些。實際加工中，可參考低速走絲電火花切割機所配的工藝數(shù)據(jù)庫所給出的電極絲移動速度。
4、導電塊
導電塊多用銀鎢合金做成，導電性好且耐磨。在加工過程中，導電塊和移動著的電極絲一直保持接觸，從而導致導電塊磨損。一般低速走絲電火花切割機中用的導電塊應及時檢查，將其卸下，用清洗液清洗掉上面粘著的臟物，若磨損嚴重可換個位置或更新導電塊。
5、廢絲處理
低速走絲電火花切割加工是單向走絲，加工中會產(chǎn)生大量廢絲。廢絲如不及時取出，易在極間產(chǎn)生附加電容，并且有可能與加工區(qū)域的電極絲直接導通，從而產(chǎn)生能量集中釋放，引起斷絲甚至短路，以至無法正常加工，因此廢絲落下時要及時取出。目前高檔機床都有廢絲自動處理裝置。處理方式有兩種：一是把切絲裝置放在廢絲排除口；二是把斷絲裝置安裝在加工頭，切斷的廢絲用沖出管道排除。
二、 與工作液相關(guān)的斷絲因素
目前低速走絲電火花切割大多用純凈水和蒸餾水，廉價無污染。使用工作液主要有兩個作用：絕緣和冷卻。因此工作液應該有良好的吸熱、傳熱和散熱功能。
當工作液的性能變差，意味著工作液中存在的雜質(zhì)離子大大增加，工作液的介電性能明顯降低。一方面會造成由介質(zhì)粒子構(gòu)成的導電橋?qū)е碌慕佑|放電概率增加；另一方面，由于工作液的導電性能增加，使得加工間隙增大，此時的加工波形特征是一連串幾乎沒有開路和擊穿延時的放電脈沖。這時輸入到加工間隙的能量密度非常大，極易造成斷絲。此時必須更換工作液。
放電過程中產(chǎn)生的加工屑也是造成斷絲的因素之一。有加工屑搭橋而成，或兩極上相對突出的尖點偶爾相遇而形成的微短路狀態(tài)具有較大的接觸電阻。由于電極絲運動，這種微短路很容易被拉開形成火花放電。故此時脈沖電源輸入到加工間隙的能量密度遠大于正常加工時，使得電極絲的黏著部位產(chǎn)生脈沖能量集中釋放，導致電極絲產(chǎn)生裂紋，從而可能造成斷絲，因此加工過程中必須沖走這些微粒。為了有效的沖走固體微粒，在沒有工件幾何形狀的限制時，還應盡量選擇密著加工，使水沖進割縫，更好的改善沖刷狀況。若噴水的方向不準確也易斷絲。因為噴水方向不準，工作液無法噴入切割逢，電極絲不能夠冷卻，使得電極絲局部溫度突然升高，引起燒絲。噴水位置應以水柱包住電極絲為好，并且上下噴水壓力要相當。
三、與伺服控制相關(guān)的斷絲因素
伺服進給速度應與工件的蝕除速度保持一定關(guān)系，即保持加工間隙為一定值。因為當伺服速度超過蝕除速度，就會出現(xiàn)頻繁的短路現(xiàn)象，同時增大了斷絲的可能性；反之，伺服速度過慢，兩極見偏于開路，加工過程中也會因開路而短路，使切割速度降低，表面粗糙值增大。所以伺服應均勻、穩(wěn)定的進給，避免爬行，超調(diào)量要小，傳動剛度應高，傳動鏈中不得有明顯間隙，抗干擾能力要強。放電加工的頻率很高，而且放電間隙的狀態(tài)瞬息萬變，要求進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)間隙狀態(tài)的微弱信號能相應的快速調(diào)節(jié)。因此整個過程中的不靈敏區(qū)、時間常數(shù)、可動部分的慣性要求要小，放大倍數(shù)應足夠，過度過程應短。
四、與脈沖電源相關(guān)的斷絲因素
1、主要電參數(shù)影響
（1）脈沖寬度
脈沖寬度是單個脈沖能量的決定因素之一。由實驗可知脈沖寬度增加，單個脈沖放電能量增加，切割速度逐漸提高，但當脈沖寬度超過某一范圍時，散失在工件和電極間的放電脈沖能量增多，反而削弱了蝕除作用。同時由于電蝕產(chǎn)物的拋出作用不會隨脈沖寬度的增加而顯著提高，這必然使短路的幾率增加，切割速度減小，甚至斷絲。另外由于單脈沖能量的增大會使電動絲振動加強從而降低工件的表面質(zhì)量，增大表面粗糙值，斷絲也經(jīng)常發(fā)生。因此，納米級的笮脈寬是目前低速走絲電火花切割機生產(chǎn)廠家研究的主要方向。
（2）脈沖間隔
實驗表明，脈沖間隔對切割速度影響很大。在工作液恢復極間絕緣性的條件下，可適當減小脈沖間隔，使單位時間內(nèi)放電次數(shù)增多，從而提高切割速度。由于脈寬及單個脈沖能量不變，故對工件表面粗糙度影響不明顯。但如果脈沖間隔過小，工作區(qū)的介質(zhì)來不及恢復到絕緣狀態(tài)，放電產(chǎn)物也不能被及時排除，會使加工狀態(tài)不穩(wěn)定，增加工作區(qū)短路的幾率，極易引起斷絲。
2、脈沖電源控制策略影響
由于低速走絲電火花切割加工是高頻放電切割（脈沖寬度50ns~2微秒，脈沖間隔1~15微秒），對單個脈沖能量的在線控制較難，但是利用現(xiàn)代高新技術(shù)目前已研究出此種電源，使加工效率飛速提高，并有效防止了斷絲和燒弧。如瑞士夏米爾公司，在ROBOFIL240/440機床基礎上開發(fā)的“CLEAN CUT”（CC）新型脈沖電源，其最大峰值電流可達1200A，最大擊穿電壓也提高了25%，在粗加工中，最大切割速度達到了400 mm2/min。這么高的峰值電流，能穩(wěn)定、高效率地切割而沒有斷絲，就在于它采用了笮脈寬精確的單個放電脈沖能量控制技術(shù)。該電源除了有效的逐個脈沖檢測，還采用了PILOT-EXPERT專家系統(tǒng)極好的控制了集中放電的能量，從而在防止斷絲的同時也解決了局部過熱的問題。
脈沖電源中另一個防斷絲技術(shù)就是粗加工中氣相拋出。所謂氣相拋出加工即放電加工中，利用熱膨脹和局部微爆炸，把熔化、汽化的工件材料以氣相拋出。氣相拋出同時帶走大量能量，不僅工件受熱影響大大降低，電極絲受熱也大大減少，不會因瞬間過熱和驟冷產(chǎn)生微觀裂紋，從而有效的防止了斷絲。
五、造成斷絲的其他因素
斷絲還有其他因素，比如工件的材質(zhì)。線切割時為了減少斷絲不同的材質(zhì)應選用相應的加工參數(shù)。
1、走絲速度
走絲速度的快慢直接影響電極絲在加工區(qū)的逗留時間和放電次數(shù)，從而影響電極絲的損耗。由于線切割加工中的電極絲直徑較小，若電極絲移動過慢，電極絲上某一點可能產(chǎn)生多次放電，使得這一點的蝕除量過大，在絲張力和火花放電的爆破力作用下極易斷絲。另外，提高電熱絲的走絲速度，可使工作液容易被帶到狹笮的加工間隙，加強對電極絲的冷卻，將電蝕產(chǎn)物帶出間隙之外。但走絲速度過高將會使電極絲振動加大，也容易斷絲，并使加工表面精度降低，表面粗糙值增大。所以在電極絲允許一點連續(xù)放電次數(shù)的條件下，要結(jié)合工件厚度，根據(jù)放電頻率正確調(diào)節(jié)走絲速度。
2、進給速度
理想的線切割應該是進給速度跟蹤其線加工速度，進給過快，超過工件可能的蝕除速度，容易造成頻繁短路，切割速度反而慢，工件表面粗糙度也較差，上、下端面切縫呈焦黃色，甚至可能斷絲。進給過慢，滯后于工件可能的蝕除速度，則容易造成頻繁開路，過跟蹤和欠跟蹤都是造成加工不穩(wěn)定的直接因素，容易引起斷絲，影響表面加工質(zhì)量。
3、進給精度
要實現(xiàn)理想的跟蹤進給，必須提高進給控制系統(tǒng)的性能并人工調(diào)節(jié)較佳的進給量。導絲機構(gòu)的精度將直接影響電極絲的走絲質(zhì)量，精度低會引起走偏、振動，進而造成斷絲。
線切割機的導絲機構(gòu)主要是由貯絲筒、線架和導輪組成。當導絲機構(gòu)的精度下降時，會引起貯絲筒的徑向跳動和軸向竄動。徑向跳動會使電極絲的張力減小，造成絲松，嚴重的會使絲從導輪槽中脫出拉斷。軸向竄動會使排絲不均，產(chǎn)生疊絲現(xiàn)象。如果線架剛性差，運動時會產(chǎn)生振動和擺動，不但影響精度還會引起斷絲。
4、電極絲的材料及直徑
電極絲材料有銅、鎢、鉬、鎢鉬合金等，鎢鉬合金電極絲W20Mo和W50Mo，其壽命較鉬絲約提高20%~30%，斷絲現(xiàn)象明顯減少。為減少斷絲可優(yōu)先選用鎢鉬合金電極絲，因為鎢的延伸率、抗張力以及熔點都比鉬適合線切割的需要。對于慢走絲，高生產(chǎn)率時可采用0.12~0.30mm的鍍鋅黃銅絲，允許較大的峰值電流。如果電極絲張力能保持均勻，振動較小，加工穩(wěn)定，工件精度與表面粗糙度就相應比較好，電極絲壽命也比較長。
5、切割路線
圖1：切割線路
若按圖1加工，切割完第一道工序，繼續(xù)加工時由于原來的主要連接部位已被割離，余下的材料與夾持的部分連接較少，工件剛度大為減低，已產(chǎn)生變形而導致斷絲。一般情況下，最好將工件與其夾持部分分割的線段安排在切割總程序的末端。因此從工藝上考慮，應考慮制作合理的工藝孔、槽，以便于應力對稱、均勻、分散的釋放，凸模及凹模應采用封閉切割。
結(jié)束語
影響加工質(zhì)量和造成慢走絲線切割斷絲的因素很多，由于各種機床的設計策略及加工工藝不同，造成加工質(zhì)量下降和引起斷絲的原因也不同，有時可能不僅僅是一個或兩個因素，而是多個因素引起的。但只要對其進行系統(tǒng)地分析和科學地分類，就可以對這些復雜而且零亂的因素進行控制與調(diào)整，從而避免斷絲現(xiàn)象，提高加工工件質(zhì)量。
