2特种加工实训教程（线切割机床的操作技巧与日常保养）

2特种加⼯实训教程（线切割机床的操作技巧与⽇常保养）
课题C-2 数控线切割机床的操作技巧与⽇常保养
⼀、实训⽬的及要求：
1、掌握数控线切割机床加⼯的原理、加⼯的特点及机床的分类
2、熟练快⾛丝线切割机床的操作技巧
3、学会机床的⽇常保养
⼆、实训设备⼯具及量具：
线切割机床、特种加⼯专⽤油、钼丝、⼗字/⼀字螺丝⼑、碎布、油扫、游标卡尺、千分尺。

三、实训内容及步骤：
（⼀）、线切割加⼯原理
电⽕花线切割加⼯(Wire Cut Electrical Discharge Machining，简称WCEDM)是在电⽕花加⼯基础上于50年代末在前苏联发展起来的⼀种新⼯艺，由于其加⼯过程是利⽤线状电极靠⽕花放电对⼯件进⾏切割，故称电⽕花线切割。

⽬前，国内外的线切割机床已占电加⼯机床的60%以上。

1、电⽕花线切割加⼯的基本原理与电⽕花成型加⼯⼀样，也是利⽤⼯具电极对⼯件进⾏脉冲放电时产⽣的电腐蚀现象来进⾏加⼯的。

但是，电⽕花线切割加⼯不需要制作成型电极，⽽是⽤运动着的⾦属丝（钼丝或铜丝）作电极，利⽤电极丝和⼯件在⽔平⾯内的相对运动切割出各种形状的⼯件。

若使电极丝相对⼯件进⾏有规律的倾
斜运动，还可以切割出带锥度的⼯件。

⼯件接在脉冲电源的正极，电极丝接负极。

2、脉冲电源的正接⼯件，负极接电极丝。

电极丝以⼀定的速度往复运动，它不断地进⼊和离开放电区。

在电极丝和⼯件之间注⼊⼀定量的液体介质。

机床⼯作台带动⼯件在⽔平⾯内作两个⽅向移动，可切割出⼆维图形（图c2-1）。

同时，丝架可作⼩⾓度摆动，可切割出斜⾯。

导轮
图C2-1 电⽕花线切割原理图
(⼆)、线切割加⼯特点
1. 与电⽕花成型相⽐不需要制作电极；(⽣产准备时间短)
2. 电极丝沿长度⽅向运动，加⼯中损耗少，加⼯精度⾼。

(快⾛丝⽤的钼丝可重复使⽤。

）
3. 能加⼯精密、形状复杂⽽细⼩的内、外形⾯，以及⾼熔点、⾼硬度难切削的材料。

（只能加⼯导电材料）
4. 加⼯效率⾼，材料利⽤率⾼，成本低。

（三）、数控电⽕花线切割加⼯机床简介
1. 数控电⽕花线切割加⼯机床分类：
（1）、电⽕花线切割机床是电⽕花加⼯机床的⼀种，根据⾛丝速度和加⼯精度不同，分快⾛丝和慢⾛丝⼆种。

快⾛丝：0.08
～0.22mm的钼丝作电极，往复循环使⽤，⾛丝速度为8～10m/s，加⼯精度为±0.01mm。

表⾯粗糙度Ra1.6 ~6.3µm 。

⼯作液为乳化液，如：DX-1、TM-1、502型。

慢⾛丝:⾛丝速度是3～12m/min，电极丝⼴泛使⽤铜丝，单向移动，电极丝只使⽤⼀次，不重复使⽤。

能⾃动穿电极丝和⽣动卸除加⼯废料，实现⽆⼈操作。

加⼯精度可达到±0.001mm，
表⾯粗糙度为Ra1.6~6.3µm 。

价格⽐快⾛丝⾼。

⼯作液为去离⼦⽔。

（2）、按控制⽅式分由靠模仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制以及微机控制等，前两种⽅法现已很少采⽤。

（3）、按脉冲电源形式分有RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源以及⾃适应控制电源等，RC电源现已基本不⽤。

（4）、按加⼯特点分有⼤、中、⼩型，以及普通直壁切割型与锥度切割型等。

2. 数控电⽕花线切割加⼯机床介绍：
（1）快⾛丝线切割机床：加⼯精度可达到±0.01mm，加⼯表⾯粗糙度Ra1.6µm（如图C2-2所⽰）。

图C2-2 快⾛丝线切割机床
（2）慢⾛丝线切割机床：加⼯精度可达到±1.5µm，加⼯表⾯粗糙度Ra0.1～0.2µm（如图C2-3所⽰）。

图C2-3 慢⾛丝线切割机床
3、线切割机床基本组成
线切割机床基本组成是由脉冲电源、机床本体、控制系统和⼯作液循环系统四⼤部分组成。

（1)、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。

（2)、机床本体
机床本体包括：床⾝、坐标⼯作台、⾛丝机构组成。

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。

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。

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。

我国：⾼速往复⾛丝⽅式，⼀般⾛丝速度为8～10m/s，
国外：慢速单向⾛丝⽅式，通常⾛丝速度低于0.2m/s。

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。

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。

（3）、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。

（4）、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，对⼯件和电极丝进⾏冷却。

4、电⽕花线切割机其它功能：
⽤于加⼯冲裁模的直通孔（件）、异形孔（件）的加⼯，还实现特殊零件的加⼯（如图C2-4所⽰）。

图C2-4 特殊零件的加⼯⽰意图
（四）
、线切割机的基本实训操作程序（如图
C2-5
所⽰）
图C2-5 线切割机的基本操作
准备⼯作环节
1、图纸分析：
（1）. 认真分析研究⼯件图纸及其技术要求，以确定哪些⼯件材料适宜线切割加⼯，⼀般为导电材料；（2）. 根据加⼯件图形确定凸、凹模，设置穿丝点的位置，凸模是外穿丝，凹模是内穿丝；
（3）. 确定冲孔或落料模的冲裁间隙及加⼯尺⼨计算。

2、加⼯前的⼯装夹具准备及必要的⼯艺准备；
（1）. ⼯件的定位基准确定与安装
（2）. ⼯件的⽀撑⽅式：单边、双边、桥式和复合
（3）. ⼯件的预加⼯：对定位表⾯、基准⾯进⾏必要的加⼯；
（4）. ⼯装夹具：螺栓组、压板、垫块（常⽤夹具）；
（5）. 钼丝的安装与校正：包括上钼丝、穿丝、张紧、校正等操作要点；
（6）. ⼯作液的配⽐：1：10；
3、选择加⼯参数及确定加⼯路线，⼯件进⾏装夹找正；
（1）. 选择加⼯参数：根据板厚选择功率放⼤管：薄板⽤1-2个功放管，厚板⽤10个管；V⼯=30v，I⼯=1.5A （2）. 加⼯路线：视装夹点的位置确定，⼀般是远离装夹位起割，绕到装夹位前，再回到起点；
（3）. ⼯件的装夹与找正：以⼯件的最⼤加⼯尺⼨为依据，与⼯作台的最⼤⾏程相⽐较，⼩于⾏程范围内⽅加找正⽅法：机⾃动找中、⽕花法、划针找中；
4、线切割机操作的注意事项：
（1）. 检查贮丝筒运动、导轮运动、⼯作台往复运动是否灵活。

（2）. 根据⼯件厚薄调整好上下丝架的距离。

（3）. 夹具、⼯件、⼯作台⾯要仔细做好清洁⼯作，紧固夹具，校正⼯件后，将⼯件夹紧。

（4）. 加⼯完成后，卸去⼯件，注意不要将钼丝碰伤、碰断；关断⾼频电源及控制器电源；打扫清理机床，将⼯具放回原处。

5、主机控制元件的操作
（1）. 总电源开关：控制所有电源的。

（2）. 数控柜电源开关：控制彩显及微机部分。

（3）. 编程及加⼯操作：微机编程、控制加⼯操作（F10、F12锁定）
（4）. 开主电源：机床总电源控制→运丝筒开关→⼯作液泵开关控制液泵的开停→脉冲电源开关（F11）；（5）. 脉冲电源开关：（F11）加⼯时⾼频头带电，开始加⼯。

6、机床操作演⽰
（1）. 开机前检查：
①各关联在位置是否正确，电源可否接通，处于待命状态；
②⼯件、电极丝（钼丝）位置准确，电极丝不能与⼯件相碰，否则因短路⽆法加⼯；
③⼯件装夹时所⽤的夹具（垫板、压板、螺栓组）、⼯具（扳⼿）、量具（钢直尺、直⾓尺、百分表或杠杆式百分表）的正确使⽤⽅法；
（2）. 绘图编程：根据⼯件与钼丝所在位置，利⽤AOTOP或CAXA软件编程，画出圆或⽅形，⽣成轨迹程序并保存；（3）.加⼯操作：⽤HL控制软件调出加⼯件程序，给定相关参数，按下F10、F12锁定⼯作台，实现⾃动进给；（4）. 开主机加⼯：强调开机顺序：A→B→C→D→E
（5）. 关机顺序：E→D→C→B→A；重点强调丝筒停放位置和操作要点。

（6）. 分配任务：根据学⽣⼈数分成4⼩组（两台设备计），约3-4⼈/组分别实习，其它学⽣安排电脑编程操作，
7、操机训练，巡回指导
（1）．突出实操训练，增强学⽣认知能⼒。

对反映稍慢的学⽣，耐⼼细仔地讲解，增强⾃信；及时发现和培养学得好、上⼿快的学⽣作助⼿，让他们互助学习，共同提⾼。

（2）．对每个⼩组学⽣遇到不懂的地⽅，集中辅导，纠正错误，强调操作要点，提⾼基础技能。

8、结束指导
（1）．学⽣谈论实习体会，教师作最终点评。

以⿎励为主、改进为辅，认清问题所在，共同提⾼技能训练。

（2）．做好下课前的清理⼯作，如⼯量具、⼯件的摆放，机床、场地的卫⽣清洁，培养学⽣养成良好的⼯作作风和习惯。

（五）.电⽕花线切割机床的安全操作与⽇常保养
1. 电⽕花线切割机床的安全操作
（1）、操作者必须熟悉线切割机床的操作⼿册，开机后应按设备润滑要求，对机床有关部位注油润滑。

润滑油必须符合机床说明书的要求。

（2）、操作者必须熟悉线切割加⼯⼯艺，恰当地选取加⼯参数，按操作规定的顺序操作，防⽌造成断丝等故障。

（3）、⽤⼿摇柄操作贮丝筒后，应及时将⼿摇柄拔出，防⽌贮丝简转动时将⼿摇柄甩出伤⼈。

装卸电极丝时，注意防⽌电极丝扎⼿。

换下来的废丝要放在规定的容器内，防⽌混⼈电器和⾛丝系统中去，造成电器短路、触电和断丝等事故。

注意防⽌因丝筒惯性造成断丝及传动件碰撞。

为此，停机时，要在储线筒刚换向后再尽快按下停机按钮。

（4）、正式加⼯⼯件之前，应确认⼯件位置已安装正确，防⽌碰撞丝架和因超程撞坏丝杆、螺母等传动部件。

对于⽆超程限位的⼯作台，要防⽌超程脱落事故。

（5）、尽量消除⼯作的残余应⼒，防⽌切割过程中⼯件爆裂伤⼈。

加⼯之前应安装好防护罩。

（6）、机床附近不得放置易燃、易爆物品，防⽌电⽕花引起事故。

（7）、在检修机床、机床电器、脉冲电源、控制系统时，应当切断电源，防⽌触电和损坏电路元件。

打开电器箱之前，必须切断电源。

（8）、定期检查机床的保护接地是否可靠，注意各部位是否漏电，尽量采⽤防触电开关。

送上加⼯电源后，不可⽤⼿或⼿持导电⼯具同时接触加⼯电源的两输出端(床⾝与⼯件)，防⽌触电。

（9）、上丝时不许带⼿套，⼥⼯必须戴安全帽。

（10）、停机时，应先停⾼频脉冲电源、后停⼯作液、让电极丝运⾏⼀段时间，并使储丝筒反向后再停⾛丝。

⼯作结束后，关掉总电源，擦净⼯作台及夹具，并润滑机床。

2. 线切割机床的⽇常保养
电⽕花线切割机的⽇常保养是对机床的使⽤寿命、及早发现问题、排除安全隐患、保护机床能正常可靠的⼯作性起着巨⼤作⽤。

因此，各位同学们在实习、培训过程中，要注意设备的清洁和保养，并养成良好的习惯。

（1）.开机前，应对⼯作台丝杆、丝筒定位丝杆及各注油孔处定期加注润滑油，主要⽬的是为了保证机床各部件运动灵活，减少零件磨损，机床上凡是有相对运动的表⾯之间都必须⽤润滑油(剂)进⾏润滑。

（2）.机床的清洁。

每班⽤完机床后，在安全的情况下(如相应的电源应断开，相应运动的部分应停⽌等)，应把⼯作台和床⾝上的⼯作液清洁⼲净，并把控制器等电器表⾯上的污渍、灰尘清洁⼲净。

（3）.⼯量具的保管与存放是培养学⽣良好的⼯作作风的习惯。

1.该课题实训指导教师认真负责学⽣实训考勤；
2.讲解本课题实训教学⽬的、实训内容、⽅法步骤及相关的专业知识点；
3.有必要可播放相关教学视频辅助教学；
4.实训指导教师必须进⾏本实训有关安全操作教育；
5.学⽣分组按实训教程要求进⾏操作实训；
6.布置学⽣的实训作业单填写⼯作；
7.清理实训⼯作现场；
8.实训总结。