线切割加工

特种加工分类
特种加工种类主要按其能量来源和工作原理的不同分类，主要有： 电、热能：电火花加工，电子束加工，等离子束加工； 电、机械能：离子束加工； 电、化学能：电解加工、电解抛光； 电、化学、机械能：电解磨削、电解珩磨、阳极机械磨削； 光、热能：激光加工； 化学能：化学加工、化学抛光； 声、机械能：超声波加工； 机械能：磨料喷射加工、磨料流加工、液体喷射加工。 电子束和离子束加工以及同时用几种加工方式的复合加工
数控电火花线切割加工
前言
传统的切削加工方法主要依靠机械能来 切除金属材料或非金属材料。随着工业 生产和科学技术的发展，产生了多种利 用其他能量形式进行加工的特种加工方 法，主要是指直接利用电能、化学能、 声能和光能等来进行加工的方法。在此， 机械能以外的能量形式的应用是特种加 工区别于传统加工的一个显著标志。
线切割加工——属于脉冲放电加工，要求被加工零件 的导电性能良好。
线切割加工机发展史
20世纪中期, 苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏 的现象和原因时﹐发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化﹑氧化 而被腐蚀掉﹐从而开创和发明了电火花加 工方法, 线切割放电机也于 1960年发明于苏联。当时以投影器观看轮廓面前后左右手动进给工作 台面加工﹐其实认为加工速度虽慢﹐却可加工传统机械不易加工的微细 形 状。代表的实用例子是化织喷嘴的异形孔加工。当时使用之加工液 用矿物质性油(灯油)。绝缘性高﹐极间距离小﹐加工速度低于现在械械 ﹐实用性受限。 将之NC化﹐在脱离子水(接近蒸馏水)中加工的机种首先由瑞士放电 加工机械制造厂在1969年巴黎工作母机展览会中展出﹐改进加工速度 ﹐确立无人运转状况 的安全性。但NC纸带的制成却很费事﹐若不用大 型计算机自动程序设计﹐对使用者是很大的负担。在廉价的自动程序设 计装置(Automatic Programed Tools APT)出现前﹐普及甚缓。 线切割属电加工范畴,是由前苏联人发明的,我国是第一个用于工业生 产的国家,当时由复但大学和苏州长风机械厂合作生产的这是最早的 机型叫复旦型,我们国内在此基础上发展了快走丝系统(HS).欧美和日 本发展了慢走系统(LS).
新的能量形式直接作用于材料，使得加工 产生了诸多特点，例如，加工用的工具硬 度不必大于被加工材料的硬度，这就使得 高硬度、高强度、高韧性材料的加工变得 容易；
又如，在加工过程中，工具和工件之间不 存在显著的机械切削力，从而使微细加工 成为可能。 正是这些特点，促使特种加工方法获得了 很大的发展，目前已广泛应用于航空航天、 电子、动力、电器、仪表、机械等行业。
电火花数控线切割加工过程
电火花数控线切割加工的过程中主要包含下列三部分内容(如图1所示): （1）电极丝与工件之间的脉冲放电。 （2）电极丝沿其轴向(垂直或Z方向)作走丝运动。 （3）工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动。
(1)电火花线切割加工时电极丝和工件之间的脉冲放电 电火花线切割时电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉 冲电源的正极。在正负极之间加上脉冲电源Hale Waihona Puke Baidu当来一 个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生一次火花放电， 在放电通道的中心温度瞬时可高达10000°C以上，高 温使工件金属熔化，甚至有少量气化，高温也使电极 丝和工件之间的工作液部分产生气化，这些气化后的 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，将熔化和气化了的金 属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。通 常认为电极丝与工件之间的放电间隙在0.O1mm左右， 若电脉冲的电压高，放电间隙会大一些。
电火花线切割机床组成
1．机床主体：床身、丝架、走丝机构、X—Y数控工作台 2．工作液系统 3. 高频电源：产生高频矩形脉冲，脉冲信号的幅值、脉冲宽度可以根据 不同工作状况调节。 4. 数控和伺服系统
图1—脉冲波形
线切割放电加工基本原理
其基本工作原理利用移动的金属丝作工具电极，并在金属 丝和工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用对工 件进行切割加工的。 电火花线切割加工是利用工具电极（钼丝）和工件两极之 间脉冲放电时产生的电腐蚀现象对工件进行尺寸加工。电 火花腐蚀主要原因：两电极在绝缘液体中靠近时，由于两 电极的微观表面是凹凸不平，其电场分布不均匀离得最近 凸点处的电场度最高，极间介质被击穿，形成放电通道， 电流迅速上升。在电场作用下，通道内的负电子高速奔向 阳极，正离子奔向阴极形成火花放电，电子和离子在电场 作用下高速运动时相互碰撞，阳极和阴极表面分别受到电 子流和离子流的轰击，使电极间隙内形成瞬时高温热源， 通道中心温度达到10000度以上。以致局部金属材料熔化 和气化。
2)慢走丝线切割机床 ①线电极运行速度较低(0.5～15m/min)。 ②线电极只能单向运动，不能重复使用，这样可避免 电极损耗对加工精度的影响。 ③丝电极有：紫铜、黄铜、钨、钼和各种合金，直径 一般为0.1～0.35mm。 ④工作液：去离子水、煤油。 ⑤尺寸精度：±0.001mm ⑥表面粗糙度：Ry0.3μm。
线切割机床的分类
(1)根据控制方式的不同，电火花线切割机床分为： 电气靠模线切割机床；光电跟踪线切割机床；数字控 制线切割机床。 (2)根据电极丝走丝方式的不同，数控线切割机床分为： 快走丝线切割机床；慢走丝线切割机床。
1)快走丝线切割机床 ①线电极运行速度较快(300—700m／min)。 ②可双向往复运行，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。 ③常用线电极为：钼丝(Φ0.1～Φ0.2mm)。 ④工作液通常为：乳化液或皂化液。 ⑤由于电极丝的损耗和电极丝运动过程中换向 的影响，其加工精度要比慢走丝差，表面粗糙 度要高； ⑥尺寸精度：0.015～0.02mm； ⑦表面粗糙度Rɑ：1．25～2.5μm。 ⑧一般尺寸精度最高可达到：0．01mm，表面 粗糙度Rɑ为：0.63～1.25μm。
为了电火花加工的顺利进行，必须创造条件保 证每来一个电脉冲时在电极丝和工件之间产生的 是火花放电而不是电弧放电。首先必须使两个电 脉冲之间有足够的间隔时间，使放电间隙中的介 质消电离，即使放电通道中的带电粒子复合为中 性粒子，恢复本次放电通道处间隙中介质的绝缘 强度，以免总在同一处发生放电而导致电弧放电。 一般脉冲间隔应为脉冲宽度的4倍以上。