数控线切割加工工艺

图8－2 高速走丝数控线切割加工示意图
线切割机床由脉冲电源、机床本体、控制系统和工 作液循环系统四大部分组成。
(一)脉冲电源
线切割机床的脉冲电源采用小功率、窄脉冲、高频 率、大峰值电流的高频脉冲电源。
一般电源的电规准有几个档，以调整脉冲宽度和脉 冲间隙时间，满足不同加工要求。
(二)机床本体
机床本体包括：床身、坐标工作台、走丝机构组成。
高温也使电极丝和工件之间的工作液部分发生汽 化，汽化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀， 并具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸抛 出熔化和汽化的材料， 实现对工件材料的电蚀切 割加工，如图8－1所示。通常认为电极丝与工件 之间的放电间隙δ电在0.01 mm左右（线切割编程 时一般取δ电＝0.01 mm），若电脉冲的电压高， 则放电间隙会稍大一些。
区，提高加工速度。
电极丝换向时的减速
和加速过程中，放电
和进给必须停止。否
则会出现断丝。由于
电极丝换向时的抖动
和反向停顿，使加工
表面出现凹凸不平的条纹。
Hale Waihona Puke Baidu
走丝机构传动原理
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慢走丝机构,走丝速度在3~12m/s左右，电极丝多采用成 卷的黄铜丝或镀锌黄铜丝，工作时单向运行，经放电加工后 不再使用，电极丝的张力可调节。
8.1 数控线切割加工概述
8.1.1 数控线切割加工原理
线切割加工的基本原理是利用移动的细金属 导线（铜丝或钼丝等）作工具电极（接高频脉 冲电源的负极），对导电或半导电材料的工件 （接高频脉冲电源的正极）进行脉冲火花放电， 放电通道的中心温度瞬时可高于10 000℃，使 工件金属熔化， 甚至有少量汽化。
和进给速度，完成对工件的加工。同时，根据放电间隙大小 和放电状态，使进给速度和工件的蚀除速度相平衡，维持正 常的稳定加工。
（四）工作液循环系统 快走丝用的工作液是乳化液，慢走丝用的工作液是去离子
水。去离子水是通过离子交换树脂净化器将水中的离子去除， 并通过电阻率控制装置，控制去离子水的电阻率。
工作液循环系统的作用： 与电火花成形相同，主要是及时排除电蚀产物，对工件和
8.1.2 数控线切割加工的特点
8.1.3 数控线切割加工的应用
数控线切割加工为新产品试制，精密零件及模具加工开 辟了一条新的途径，主要应用于以下几个方面：
1.加工模具 数控线切割适用于各种形状的冲模。
2.加工电火花成形加工用的电极 一般穿孔加工的电极以及带锥度型腔加工的电极，对于
铜钨，银钨合金之类的材料，用线切割加工特别经济，同 时也适用于加工微细复杂形状的电极。
2．慢走丝线切割机床
其线电极运行速度较低（0.2m/s），而且线电极只 能单向运动，不能重复使用，这样就避免了电极损 耗对加工精度带来的影响。慢走丝线切割常用丝电 极主要有紫铜、黄铜、钨、钼和各种合金等，直径 一般为0.1～0.35mm。工作液主要用去离子水或煤 油。慢走丝线切割的尺寸精度可以达到0.001mm， 表面粗糙度可以达到Rα1.6μm。
3.加工零件
线切割应用：
微细结构和复杂形状
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线切割应用：
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线切割应用：
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线切割应用：
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线切割应用：
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8.2 数控线切割加工的主要工艺指标及影响因素
8.2.1 数控线切割加工的主要工艺指标
1.切割速度
线切割加工中的切割速度是指在保证一定的表面 粗糙度的切割过程中，单位时间内电极丝中心线 在工件上切过的面积的总和，单位为mm2/min。 最高切割速度是指在不计切割方向和表面粗糙度 等条件下，所能达到的最大切割速度。通常快走 丝线切割加工的切割速度为40～80mm2/min，它 与加工电流大小有关，为了在不同脉冲电源、不 同加工电流下比较切割效果，将每安培电流的切 割速度称为切割效率，一般切割效率为 20mm2/(min·A)。
特点：电极丝只用一次，工作平稳、均匀、抖动小、加工 质量好，但加工速度低，加工成本高。
对于能割斜度的走丝机构，通过电极丝上导轮在纵、横 两个方向的偏移，使电极丝倾斜，可加工带锥度的工件。
上导轮和工作台分别由四个步进电机驱动，由计算机同 时控制。
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（三）控制系统 作用：按程序自动控制电极丝和工件之间的相对运动轨迹
1. 快走丝线切割机床
所谓快走丝线切割机床是指其线电极运行速度较快 （8～12m/s），且双向往复运行，即丝电极可重复 使用，直到丝电极损耗到一定程度或断丝为止。快 走丝线切割常用线电极为铜丝、钼丝（φ0.1～ φ0.2mm），工作液通常为乳化液或皂化液。由于 电极丝的损耗和电极丝运动过程中换向的影响，其 加工精度和表面光洁度要比慢走丝差一些。
工作台传动原理
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3、走丝机构
快走丝机构的作用是保证电极丝能进行往复循环的高速运
行，由电动机传动储丝筒作高速正反向转动。通过齿轮副传动
走丝机构拖板的丝杠螺母，使电极丝均匀地卷绕在储丝筒上。
储丝筒在旋转的同时，做轴向移动，轴向移动应大于电极
丝直径，使电极丝整齐排列在贮丝筒上。
快速走丝 能较好
地将电蚀屑排出加工
电极丝进行冷却。
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二、线切割机床分类
根据线切割机床控制方式的不同，数控电火花线切 割分为电气靠模线切割机床、光电跟踪线切割机床 和数字控制线切割机床。数字控制线切割机床，与 另外两种线切割机床相比，具有重复精度高、数控 精度高等优点，因而得到广泛应用。
根据电极丝走丝方式的不同，数控线切割机床又有 快走丝、慢走丝线切割机床之分。
为保证电极丝不被烧断，应向放电间隙注入 大量工作液充分冷却电极，同时电极丝以7～ 10 m／s左右的速度做轴向运动，以避免放电 总在电极丝的局部位置。 高速运动的电极丝
有利于不断地往放电间隙中带入新的工作液， 同时也有利于把电蚀产物从间隙中带出去。图 8－2所示为高速走丝数控线切割加工示意图。
图8－1 线切割加工原理
1、床身 床身一般为铸件，是坐标工作台、走丝机构的固定
基础。床身内部安置脉冲电源和工作液箱。考虑电源会发热和 工作液泵有振动，有些机床将脉冲电源和工作液箱移出床身另 行安放。
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2、坐标工作台
坐标工作台安置在床面上，包括上层工作台面、中层中拖 板、下层底座，还有减速齿轮和丝杠螺母等构件。两个步进 电动机经过齿轮减速， 带动丝杠螺母，从而 驱动工作台在XY平面 上移动。控制器每发出 一个进给脉冲信号，工 作台就移动lμm，则称 该机床的脉冲当量为 1μm/脉冲。