电火花线切割技术的应用

电火花线切割技术的应用
摘要：电火花线切割是一门通过电火花的放电原理对零件进行加工的特种加
工技术，目前在机械制造业已得到广泛引用。

本文从电火花线切割技术的工作原理、技术特点、工具电极、加工工艺等方面介绍了线切割加工技术的主要特点；
并从应用方面分析了线切割技术的发展趋势。

关键词：电火花线切割；电极丝；中走丝；慢走丝。

随着我国机械制造业的快速发展，机械零部件的加工要求也越来越高，尤其
针对高硬度、高精密以及形状复杂的零件的加工，传统加工技术难以满足其要求，越来越多的采用电火花线切割加工技术。

1、电火花线切割技术的工作原理
电火花线切割技术是在电腐蚀原理的基础上，通过工具电极连接脉冲电源的
负极，工件连接脉冲电源的正极，工件与工具电极之间加入工作介质（工作液），然后脉冲电源输出脉冲，在脉冲电场的作用下，工件与电极丝之间的工作介质被
电离击穿，在电极丝和工件之间产生火花放电，工具电极连续往复移动，工作台
在水平面内的两个坐标（X、Y轴）方向实现进给运动，蚀除多余的金属，从而达
到对零件的尺寸、形状及表面质量等预定的加工要求。

图1 电火花线切割加工工作原理
1 电极丝
2 待加工工件
3 导向轮
2、电火花线切割技术的技术特点[1]
1）根据电火花线切割技术工作原理可以看出加工过程中几乎不存在明显的
机械切削力，因此在对工件的装夹上要求有所降低。

2）由于电火花线切割加工过程中，电极丝始终是穿过工件上下两个面的，
因此其无法实现非贯通孔比如盲孔的加工，但是可以实现细小和复杂形状零件的
微小孔加工；
3）由于加工使用的电极丝直径很小，加工过程中被电火花腐蚀的金属材料
也很少，相比传统切削加工而言，电火花线切割技术更有利于材料的回收再利用；
4）适用于厚度适中的工件的加工，对于材料厚度过厚的工件，加工时工作
液难以均匀进入加工缝隙，因此不能保证正常的火花放电，影响加工质量。

3、电火花线切割技术的工具电极
电火花线切割技术采用的加工工具为电极丝，简称电极，一般采用铜丝、钼丝、钨丝或钨钼合金丝。

比较常用的电极丝有黄铜丝，其直径在0.30mm~0.07mm
之间；对于一些微细零件或超精密零件的加工，电极丝的直径要求更细，通常为0.10mm~0.03mm，一般采用钨丝或钼丝制作；目前普遍采用高拉伸强度的钢丝外
面加镀黄铜来制作（俗称“钢琴线”），这种电极丝的拉伸强度为普通电极丝的
2倍[2]。

另外，电极丝的使用寿命与电参数（与电有关的参数）和非电参数（与电无
关的参数），电参数主要包括脉冲电源输出脉冲的脉冲宽度、脉冲间隔以及电压等，而非电参数则主要有工作液、运丝机构、待加工材料、操作规范及电极丝材
料等；提高电极丝使用寿命的途径可以从以下几个方面考虑：合理选择电极丝的
材料和直径、合理选择电参数、提高运丝机构的精度、合理选择张力的大小、适
当对加工材料进行处理、确保冷却系统工作稳定[3]。

4、电火花线切割技术的加工工艺
目前，线切割机床常用的加工工艺包括中走丝和慢走丝。

中走丝以往复多次
切割为前提，一般采用钼丝作为电极，属于快走丝的升级，之所以称之为中走丝，是由于其加工的工件质量介于高速走丝和慢速走丝之间，而并非走丝速度介于高
低速之间，其加工速度接近于快走丝，而加工质量趋于慢走丝，因此应用范围也
比较广。

慢走丝一般采用铜丝作为电极，电极丝以低速进行单向运动，适用于加
工各种形状复杂和精密细小的工件，加工精度高[4]。

5、电火花线切割技术的应用
主要应用于模具制造业，在细小精密零件、复杂形状工件以及特殊材料的加
工中也得到日益广泛的应用。

另外，随着技术的不断进步，在电火花线切割技术
的基础上发展起来一种电解磨削线切割技术，其与电火花线切割加工方法类似，
但原理不同。

电解磨削线切割技术，是电解加工和机械磨削相结合，采用封闭的
环式结构的复合电极丝，复合电极丝上间隔设置有金刚砂镀层，其余部分为连接段，复合电极丝为金属丝，加工时，复合电极丝朝工件方向运动，在复合电极丝
与工件之间加入电解液，在电场和流场作用下，裸露的金属丝与工件发生电解反
应生成钝化膜，从而阻止电解加工的进一步发生，复合电极丝循环运行，电镀金
刚砂将钝化膜机械磨削去除，使工件裸露出新的基体，当裸露的电极丝与工件正
对时，再一次发生电解加工，重复上述过程，使工件被持续加工，复合电极丝按
照预定的轨迹运行，即可加工出需要的形状。

电解磨削线切割技术可用于加工高
硬度材质，加工效率高，是普通磨削加工的3~5倍，电极丝损耗小，与电火花线
切割相比，复合电解线切割的金属丝与工件不接触，无损耗，金刚砂镀层只磨削
钝化膜部分，损耗小[5]。

参考文献
[1]邢晨.线切割技术分析与应用[J].工业技术，2017.
[2]马旭.上下异形面的电火花线切割机加工[J].中国现代教育装备，2009.
[3]薛子闯.快走丝线切割电极丝磨损分析及解决措施[J].机械研究与应用，2019.
[4]王克通，赵鹏鹏，肖磊.浅谈线切割机床中走丝与慢走丝[J].河南科技，2019.
[5]常州工学院.一种循环式电解磨削线切割加工装置及方法:中
国,201911376544.7[P]. 2020-04-17。