第一节数控线切割加工原理特点及应用

《数控加工工艺与编程》
三、数控线切割的应用 （1）加工模具。
（2）加工电火花成形加工用的电极。
（3）加工零件。
（4）稀有、贵重、超硬金属材料的加工。
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常见数控线切割加工的零件 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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程序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之前的全部加工工序。 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）加工型孔部分—当凹模较大时，为减少线切割加工量，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—加工螺孔、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
电极丝中心轨迹 a）凹模 b）凸模
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1．正负符号的判定 间隙补偿量的正负，可根据在电极丝中心轨迹图形 中圆弧半径及直线段法线长度的变化情况来确定， ±△R对圆弧是用于修正圆弧的半径，对于直线段是用 于修正其法线长度。对于圆弧，当考虑电极丝中心轨迹 后，若圆弧半径比原图形半径增大时取正，减小时取负； 对于直线段，当考虑电极丝中心轨迹后，使该直线段的 法线长度增加时取正，减小时取负。 2．间隙补偿量的计算
火花法调整电极丝位置
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3．自动找中心 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 切割机床常用这种 方法。
自动找中心
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三、零件的装夹和位置校正
（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 工要求低或悬臂部分 短的情况下使用。
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第一节数控线切割加工原理、特点及应用
一、数控线切割加工原理 线切割加工技术是线电极电火花加工技术，是电火花 加工技术中的一种，简称线切割加工，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。 电火花线切割加工是用运动着的金属丝做电极，利用电极 丝和工件在水平面内的相对运动来切割出各种形状的工件。 若电极丝相对工件进行有规律的倾斜运动，还可加工出带 锥度的工件。
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的电参数是 非常重要的。
快速走丝线切割加工脉冲参数的选择
应用 快速切割或加大 厚度工件 Ra>2.5m 脉冲宽度ti/S 20～40 电流峰值Ie/A 大于12 为实现稳定加工, 一般选择 t0/ti=3～4以上 一般为70～90 脉冲间隔t0/S 空载电压/V
（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，完全可以满足一般精 密零件的加工要求。
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（5）工作液用蒸馏水配制，对材料Cr12的工件，配比淡点，可减 轻工件表面的条纹，使工件表面均匀。
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第四节 数控线切割的程序编制
一、数控线切割加工编程基础 （一）坐标系的建立 面向机床正面，横向 为X方向，且丝向右运行 为X+方向，向左运行为X方向；纵向为Y方向，且 丝向外运行为Y-方向，向 内运行为Y+方向。 数控线切割机床坐标系
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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。
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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。常用的工作液主要有乳化液和去离子水。 （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。 （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。
5．复式支撑方式 在工作台 面上装夹专用 夹具并校正好 位置，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。
复式支撑方式
《数控加工工艺与力表架将 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 范围达到所要求的数 值。找正应在相互垂 直的三个方向上进行。
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（三）穿丝孔和电极丝切入位置的选择
切入位置的选择 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，其调整方法有以下几种： 1．目测法
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。
半精加工 Ra=1.25～2.5m
精加工 Ra<1.25m
6～20 2～ 6
6～12 4.8以下
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（二）电极丝的选择 常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等。钨丝 抗拉强度高，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。 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。
悬臂式装夹
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2．两端支撑方式装夹 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 挠曲。
两端支撑方式装夹
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3．桥式支撑方式装夹 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， 通用性强，对大、 中、小型工件都 适用。
桥式去撑方式装夹
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4．板式支撑方式装夹 根据常规工件 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。但 无论切割型孔还是 外形都需要穿丝， 通用性也较差。
板式支撑方式装夹
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数控线切割的加工原理 1—工作台 2—夹具 3—工件 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。
（4）用户不需要制造电极，节约了电极制造时间和 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。 （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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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的走向和起点。
如图所示。加工程序引入点为A， 起点为a，则走向可有： ①A-a-b-c-d-e-f-a-A ②A-a-f-e-d-c-b-a-A 如选②走向，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，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， 其切割精度都会受到材料变形的 影响。