数控线切割加工原理特点及应用实用教案

板式支撑(zhī chēng)方式装夹
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5．复式支撑(zhī chēng)方式
在工作台 面上装夹专用 夹具并校正好 位置(wèi zhi)， 再将工件装夹 于其中。对于 批量加工可大 大缩短装夹和 校正时间，提 高效率。
复式支撑(zhī chēng)方式
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（二）工件(gōngjiàn)的调整
1．用百分表找正
用磁力表架将百 分表固定在丝架或其 它位置上，百分表的 测量头与工件基面接 触，往复移动工作台， 按百分表指示值调整 工件的位置，直至百 分表指针的偏摆范围 达到所要求(yāoqiú)的 数值。找正应在相互 垂直的三个方向上进 行。
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程序(chéngxù)起点对加工精度的影响
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（二）工件毛坯的准备 毛坯的准备工序是指凸模或凹模在线切割加工(jiā gōng)之前的全部加 工(jiā gōng)工序。 1．凹模的准备工序 1）下料—用锯床切断所需材料。 2）锻造—改善内部组织，并锻成所需的形状。 3）退火—消除锻造内应力，改善加工(jiā gōng)性能。 4）刨（铣）—刨六面，并留磨削余量0.4～0.6mm。 5）磨—磨出上下平面及相邻两侧面,对角尺。 6）划线—划出刃口轮廓线和孔(螺孔、销孔、穿丝孔等)的位置。 7）加工(jiā gōng)型孔部分—当凹模较大时，为减少线切割加工(jiā gōng)量，需将型孔漏料部分铣（车）出，只切割刃口高度；对淬透性 差的材料，可将型孔的部分材料去除，留3～5mm切割余量。 8）孔加工(jiā gōng)—加工(jiā gōng)螺孔、销孔、穿丝孔等。 9）淬火—达设计要求。 10）磨—磨削上下平面及相邻两侧面，对角尺。 11）退磁处理
（1）慢速走丝线切割加工，目前普遍使用去离子水。为了提高切 割速度，在加工时还要加进有利于提高切割速度的导电液，以增加工 作液的电阻率。加工淬火钢，使电阻率在2×104Ω.cm左右；加工硬质 合金电阻率在30×104Ω.cm左右。
（2）对于快速走丝线切割加工,目前最常用(chánɡ yònɡ)的是乳化 液，乳化液是由乳化油和工作介质配制(浓度为5﹪～10﹪)而成的。工 作介质可用自来水，也可用蒸馏水、高纯水和磁化水。
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3．自动(zìdòng)找中心
就是让电极丝 在工件孔的中心自 动定位。此法是根 据线电极与工件的 短路信号，来确定 电极丝的中心位置。 数控功能较强的线 切割机床(jīchuáng) 常用这种方法。
自动(zìdòng)找中心
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数控线切割的加工原理 1—工作台 2—夹具 3—工件(gōngjiàn) 4—脉冲电源 5—电极丝 6—
导轮 7—丝架 8—工作液箱 9—储丝筒
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二、数控线切割加工(jiā gōng)特点
（1）加工对象不受硬度的限制，可用于一般切削方法 难以加工或者无法加工的金属材料和半导体材料，特别适合 淬火工具钢、硬质合金等高硬度材料的加工；但无法加工非 金属导电材料。
（3）对加工表面粗糙度和精度要求比较高的工件，配比可适当浓 些，使加工表面均匀。
（4）对要求切割速度快或大厚度工件，配比可淡点，这样加工比 较稳定，且不易断丝。
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4．板式支撑(zhī chēng)方式装夹
根据常规工件 (gōngjiàn)的形状和 尺寸大小，制成带 各种矩形或圆形孔 的平板作为辅助工 作台，将工件 (gōngjiàn)安装在支 撑板上。装夹精度 高，适用于批量生 产各种小型和异型 工件(gōngjiàn)。但 无论切割型孔还是 外形都需要穿丝， 通用性也较差。
常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等。钨丝抗 拉强度(kànɡ lā qiánɡ dù)高，直径在0.03～0.1mm范围内，一 般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。黄铜丝适合于慢速 加工，加工表面粗糙度和平直度较好，蚀屑附着少，但抗拉 强度(kànɡ lā qiánɡ dù)差，损耗大，直径在0.1～0.3mm范围内， 一般用于慢速单向走丝加工。钼丝抗拉强度(kànɡ lā qiánɡ dù) 高，适于快速走丝加工，所以我国快速走丝机床大都选用钼 丝作电极丝，直径在0.08～0.2mm范围内。
技术指标
切割速度
表面粗糙度
加工精度
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二、影响线切割工艺指标的主要(zhǔyào)因素
影响技术指 标的因素
脉冲参数 电极丝及其移动速度 进给速度 工件材料及其厚度 工作液
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第三节 数控线切割加工工艺的制订
一、零件图的工艺分析
不适合或不能使用电火花线切割加工的工件， 有如下几种：
（8）便于实现自动化，采用数控技术、只要编好程序，就能 自动加工，操作方便、加工周期短，成本低，较安全。
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三、数控线切割的应用 （1）加工(jiā gōng)模具。 （2）加工(jiā gōng)电火花成形加工(jiā gōng)用的电
极。 （3）加工(jiā gōng)零件。 （4）稀有、贵重、超硬金属材料的加工(jiā gōng)。
（2）能加工细小、形状复杂的工件。由于电极丝直径 最小可达0.01mm，所以能加工出窄缝、锐角（小圆角半径） 等细微结构。
（3）加工精度较高。由于电极丝是不断移动的，所以 电极丝的磨损很小，目前电火花加工精度已经能达到μm级， 表面粗糙度可达Ra0.05μm，完全可以(kěyǐ)满足一般精密零 件的加工要求。
利用穿丝处划出的十字基 准线，分别沿划线方向观察电 极丝与基准线的相对位置，根 据两者的偏离情况移动 (yídòng)工作台，当电极丝中 心分别与纵横方向基准线重合 时，工作台纵、横方向上的读 数就确定了电极丝中心的位置。
目测法调整(tiáozhěng)电极丝位置
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常见数控线切割加工(jiā gōng)的零件 a）各种形状及键槽 b） 齿轮内外齿形 c）窄长冲模
d）斜直纹表面曲面体 e）各种平面图案
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第二节 影(yǐngxiǎng)数控线切割加工工艺指标 的主要因素
一、线切割加工的技术指标
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（三）穿丝孔和电极丝切入位置(wèi zhi)的选择
切入(qiē rù)位置的选择 a）凹模 b）凸模
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（四）电极丝位置的调整 线切割加工之前，应将电极丝调整到切割的起始坐标位置上， 其调整方法有以下(yǐxià)几种： 1．目测法
电极丝直径的选择应该根据切缝宽窄、工件厚度和拐角 大小来选择。加工带尖角、窄缝的小型模具零件宜选择较细 的电极丝；若加工大厚度工件或大电流切割时应选择较粗的 电极丝。
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（三）工作液的选配
工作液对切割速度、表面粗糙度、加工精度等都有较大影响，加 工时必须正确选配。常用(chánɡ yònɡ)的工作液主要有乳化液和去离子 水。
精加工 Ra<1.25m
快速走丝线切割(qiēgē)加工脉冲参数的选择
脉冲宽度ti/S
电流峰值Ie/A
脉冲间隔t0/S
20～40 6～20 2～6
大于12 6～12 4.8以下
为实现稳定加工, 一般选择
t0/ti=3～4以上
空载电压/V 一般为70～90
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（二）电极丝的选择
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（4）用户不需要制造电极，节约了电极制造时间(shíjiān)和 电极材料，减低了加工成本。
（5）工作液选用乳化液或去离子水等，而不是煤油，可节约 能源物资，防止着火。
（6）一般采用精规准一次加工成形，在加工中大都不需要转 换加工规准。
（7）工件材料被蚀除的量很少，这不仅有助于提高加工速度， 而且加工下来的材料还可以再利用。
两端(liǎnɡ duān) 支撑方式装夹
3．桥式支撑(zhī chēng)方式装夹
在通用夹具 上放置垫铁后， 先在两端支撑的 工作台面上架上 两根支撑垫铁， 再在垫铁上安装 工件，垫铁的侧 面也可做定位面 使用。方便灵活 (línɡ huó)，通用 性强，对大、中、 小型工件都适用。
桥式去撑方式(fāngshì)装夹
1）表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后 无法进行手工研磨的工件；
2）窄缝小于电极(diànjí)丝直径加放电间隙的 工件，或图形内拐角处不允许带有电极(diànjí)丝半
径加放电间隙所形成的圆角的工件；
3）非导电材料；
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二、工艺准备 （一）合理地确定切割路线 正确的切割路线能减少工件变形，容易保证加工精度。为避免材料 内部组织和内应力对加工精度的影响，除了考虑工件的坯料中取出位置 外，还必须合理选择程序(chéngxù)的走向和起点。
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2．凸模的准备工序 凸模的准备工序，可根据凸模的结构特点，参照凹模的准备 工序，将其中不需要(xūyào)的工序去掉即可。但应注意以下几点： 1）为便于加工和装夹，一般都将毛坯锻造成平行六面体。 对尺寸、形状相同，断面尺寸较小的凸模，可将几个凸模制成一 个毛坯。 2）凸模的切割轮廓线与毛坯侧面之间应留足够的切割余量 （一般不小于5mm）。毛坯上还要留出装夹部位。 3）在有些情况下，为防止切割时模坯产生变形，要在模坯 上加工出穿丝孔。切割的引入程序从穿丝孔开始。
如图所示。加工程序引入点为A，起点 为a，则走向(zǒuxiàng)可有： ①A-a-b-c-d-e-f-a-A ②A-a-f-e-d-c-b-a-A 如选②走向(zǒuxiàng)，则在切割过程中， 工件悬留在被切缝af切开后易变形的部 分，会带来较大误差。如选①走向 (zǒuxiàng)，就可减少或避免这种影响。 如加工程序引入点为B点，起点为d，这 时无论选哪种走向(zǒuxiàng)，其切割精 度都会受到材料变形的影响。
用百分表找正
2．划线(huáxiàn)法找正
工件的切割图形 与定位基准之间的相 互位置精度要求 (yāoqiú)不高时，可 采用划线法找正，如 图所示。利用固定在 丝架上的划针对准工 件上划出的基准线， 往复移动工作台，目 测划针、基准间的偏 离情况，将工件调整 到正确位置。
划线(huá xiàn)法找正
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四、加工参数的选择
（一）脉冲参数的选择
脉冲电源的波形及参数的影响是相当大的，如矩形波脉冲 电源的参数主要有电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隔等。所以 根据不同的加工对象选择合理(hélǐ)的电参数是非常重要的。
应用
快速切割或加大 厚度工件 Ra>2.5m
半精加工 Ra=1.25～2.5m
悬臂(xuánbì)式装夹
2．两端(liǎnɡ duān)支撑方式装夹
工件两端固定 在两相对工作台面 上，装夹简单方便， 支撑稳定，定位精 度高。但要求工件 长度大于两工作台 面的距离，不适合 装夹小型工件，且 工件刚性要好，中 间悬空部不会产生 (chǎnshēng)挠曲。
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三、零件的装夹和位置校正(jiàozhèng) （一）工件的装夹 1．悬臂式装夹
装夹简单方便， 通用性强。但由于工 件平面难与工作平台 找平，工件悬伸端易 受力挠曲，易出现切 割出的侧面与工件上、 下平面间的垂直度误 差。通常只在工件加 工要求低或悬臂 (xuánbì)部分短的情况 下使用。
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2.火花 (移hu动ǒh工uā作)法台使工件 的基准面逐渐靠近电极 丝，在出现火花的瞬时 (shùn shí)，记下工作台 的相应坐标值，再根据 放电间隙推算电极丝中 心的坐标。此法简单易 行，但往往因电极丝靠 近基准面时产生的放电 间隙，与正常切割条件 下的放电间隙不完全相 同而产生误差。
火花法调整电极(diànjí)丝位置