《特种加工》第二版第3章
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7. 常用去离子水(低速走丝机)和乳化液、复合工作液、水基 工作液(高速走丝机)作工作介质，不会起火，可连续运行； 8. 自动化程度高、操作方便、加工周期短、成本低（尤其对 于高速走丝）。
7
3.1.3 电火花线切割加工的应用范围
8
3.2 电火花线切割机分类
➢电火花线切割机按其电极丝移动方式不同，可以分为高速 往复走丝电火花线切割机（简称高速走丝机）、低速单向 走丝电火花线切割机（简称低速走丝机）两类。
➢高速往复走丝电火花线切割机床一般由机床主机、控制系统和脉冲电 源三大部分组成。细分可分为： 1．床身 2．工作台 3．运丝机构 4．线架、导轮及导丝器结抅 5．恒张力机构 6．锥度机构 ７. 工作液循环与过滤系统
13
高速走丝机运动原理图
1-丝筒传动大皮带轮；2-丝筒传动皮带；3-丝筒传动小带轮；4-三角牙 丝杠副；5-单列向心球轴承；6-联轴器；7-丝筒电机；8-步进电机；9-小齿轮； 10-双片齿轮；11-Y轴滚珠丝杠副；12-X轴滚珠丝杆副；13-单列向心推力球轴承；
步进电机驱动工作台原理图
交流伺服电机驱动工作台原理图
17
3. 运丝机构
功能：带动电极丝按一定的线速度周期往复走丝，并将电极丝螺 旋状排绕在储丝筒上。 组成：丝筒电机、联轴器、储丝筒、丝筒座、齿轮副(或同步带)、
丝杠副、拖板、导轨、底座等部件。
运丝系统三维爆炸图
18
运丝系统机构示意图
19
同步齿形带传动的运丝系统及照片
➢ 锥度切割加工是基于X、Y平面和U、V平面四轴联动来完成的。
➢ 分类 根据上下线架运动形式的不同，锥度切割线架分为两大类：一是单
动式锥度线切割机，二是双动式锥度线切割机。具体形式根据线架结构不 同又可分为单臂移动式、双臂移动式、摆动式、四连杆式等结构。
28
①单臂移动式锥度线架
②双臂移动式锥度线架
第3章 电火花线切割加工
3.1 电火花线切割基本原理、特点及应用范围 3.1.1 电火花线切割加工的原理
定义： 电火花线切割加工(Wire Cut EDM，简称WEDM)是在 电火花加工基础上于50年代末最先在前苏联发展起来的一种 用线状电极(铜丝或钼丝)靠火花放电对工件进行切割的形式， 故称为电火花线切割，简称线切割。
20
4. 线架、进电、导轮及导丝器结构
➢线架功用：对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与 工作台平面保持垂直或一定的几何角度。
➢分类：按功能可分为固定式、升降式和锥度线架三种类型； 按结构形式分为音叉式和C形结构。
21
音叉升降式活动线架
22
➢导轮组件结构主要有两种：单支承结构、双支承结构。
单支承导轮结构图
5. 恒张力机构
目前，普遍采用重锤张紧机构，主要分两种：单边张紧机构、 双边张紧机构。
来自百度文库
单边张紧机构工作原理图
双边张紧机构工作原理图
26
➢为进一步解决电极丝张力不均匀问题，具有张力检测及电机张 力调整的闭环张力调节系统已经进入实际应用。
闭环张力调节原理图
27
6. 锥度机构
➢ 功能：切割有落料角的冲模和某些有锥度或斜度的内外表面。
双支承分体导轮结构图
23
➢导丝器作用：保证电极丝空间位置的稳定。 ➢传统的导丝器主要有限位棒和圆环形导丝器两种结构。
限位棒示意图
圆环形导丝器示意图
24
➢开合式导丝器结构：其采用开合方式，挂丝方便，V型及平面两 块硬质材料形成对电极丝全方位限位，外喷水嘴使喷水不易堵 塞。
开合式导丝器结构示意图
25
5
4. 电极丝直径较细(Ф0.02～0.3mm)，切缝很窄，有利于材料 的利用，还适合加工细小零件；
5. 电极丝在加工中是移动的，不断更新(低速走丝机)或往复 使用(高速走丝机)，可以完全或短时间内不考虑电极丝损耗 对加工精度的影响；
6. 依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方 便地调整凹凸模具的配合间隙，依靠锥度切割功能，有可能 实现凹凸模一次同时加工；
① 具有一定的绝缘性 ② 具有良好的润湿性 ③ 具有良好的洗涤性 ④ 具有较好的冷却性 ⑤ 具有良好的防锈性 ⑥ 具有良好的环保性
14-X拖板导轨；15-Y拖板导轨；16-丝筒拖板导轨 14
1. 床身
床身是机床的基础部件，是X、Y拖板及工作台、丝筒 部件、线架的支撑座。
床身三维结构图
15
2. 上下拖板及工作台
➢上拖板主要受压，其内表面可以布置方型加强筋； ➢下拖板既要受压又要受弯，其内表面布置斜加强筋。
16
➢高速走丝机工作台大多采用反应式步进电机或混合式步进 电机作为驱动元件，电机通过齿轮箱减速，驱动丝杠从而 带动工作台运动。在精密级机床有采用交流伺服电机作为 驱动元件，由电机直接驱动滚珠丝杠的直拖结构。
2
➢电火花线切割加工是用一根细长的金属丝做电极，并以一定的速 度沿电极丝轴线方向移动，不断进入和离开切缝内的放电加工区。
➢加工时，脉冲电源的正极接工件，负极接电极丝，并在电极丝与 工件切缝之间喷注液体介质；
➢同时，安装工件的工作台由控制装置根据预定的切割轨迹控制伺 服电机驱动，从而加工出所需要的零件。控制加工轨迹是由控制 装置来完成的。
➢目前，业内俗称的“中走丝”实际上是具有多次切割功能 的高速走丝机，其通过多次切割可以提高表面质量及切割 精度。
9
高速走丝与低速走丝机床比较表
10
高速往复走丝电火花线切割机床
高速走丝机走丝原理图
11
低速单向走丝电火花线切割机床
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3.3 数控电火花线切割机床主机
3.3.1 高速往复走丝电火花线切割机床基本组成
3
电火花线切割原理图
4
3.1.2 电火花线切割加工的特点
➢工艺特点： 1. 不需像电火花成形加工那样制造特定形状的电极，只要输入 控制程序；
2. 加工对象主要是贯穿的平面形状，当机床加上能使电极丝作 相应倾斜运动的功能后，也可加工锥面；
3. 利用数字控制的多轴合成运动，可方便地加工复杂形状的直 纹表面如上下异型面；
③摆动式锥度线架
29
④六连杆摆动式大锥度机构 最大切割锥度已经达到±45°，可以用来进行一些特殊锥度的切割，
如进行塑胶模具、铝型材拉伸模具等的切割。
特殊锥度切割要求
30
六连杆摆动式大锥度机构示意图
31
六连杆摆动式大锥度机构的实物照片及加工现场
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7. 工作液循环与过滤系统
工作液对加工工艺指标的影响很大，对工作环境也有很大影 响。工作液应具备如下性能：
7. 常用去离子水(低速走丝机)和乳化液、复合工作液、水基 工作液(高速走丝机)作工作介质，不会起火，可连续运行； 8. 自动化程度高、操作方便、加工周期短、成本低（尤其对 于高速走丝）。
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3.1.3 电火花线切割加工的应用范围
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3.2 电火花线切割机分类
➢电火花线切割机按其电极丝移动方式不同，可以分为高速 往复走丝电火花线切割机（简称高速走丝机）、低速单向 走丝电火花线切割机（简称低速走丝机）两类。
➢高速往复走丝电火花线切割机床一般由机床主机、控制系统和脉冲电 源三大部分组成。细分可分为： 1．床身 2．工作台 3．运丝机构 4．线架、导轮及导丝器结抅 5．恒张力机构 6．锥度机构 ７. 工作液循环与过滤系统
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高速走丝机运动原理图
1-丝筒传动大皮带轮；2-丝筒传动皮带；3-丝筒传动小带轮；4-三角牙 丝杠副；5-单列向心球轴承；6-联轴器；7-丝筒电机；8-步进电机；9-小齿轮； 10-双片齿轮；11-Y轴滚珠丝杠副；12-X轴滚珠丝杆副；13-单列向心推力球轴承；
步进电机驱动工作台原理图
交流伺服电机驱动工作台原理图
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3. 运丝机构
功能：带动电极丝按一定的线速度周期往复走丝，并将电极丝螺 旋状排绕在储丝筒上。 组成：丝筒电机、联轴器、储丝筒、丝筒座、齿轮副(或同步带)、
丝杠副、拖板、导轨、底座等部件。
运丝系统三维爆炸图
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运丝系统机构示意图
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同步齿形带传动的运丝系统及照片
➢ 锥度切割加工是基于X、Y平面和U、V平面四轴联动来完成的。
➢ 分类 根据上下线架运动形式的不同，锥度切割线架分为两大类：一是单
动式锥度线切割机，二是双动式锥度线切割机。具体形式根据线架结构不 同又可分为单臂移动式、双臂移动式、摆动式、四连杆式等结构。
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①单臂移动式锥度线架
②双臂移动式锥度线架
第3章 电火花线切割加工
3.1 电火花线切割基本原理、特点及应用范围 3.1.1 电火花线切割加工的原理
定义： 电火花线切割加工(Wire Cut EDM，简称WEDM)是在 电火花加工基础上于50年代末最先在前苏联发展起来的一种 用线状电极(铜丝或钼丝)靠火花放电对工件进行切割的形式， 故称为电火花线切割，简称线切割。
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4. 线架、进电、导轮及导丝器结构
➢线架功用：对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与 工作台平面保持垂直或一定的几何角度。
➢分类：按功能可分为固定式、升降式和锥度线架三种类型； 按结构形式分为音叉式和C形结构。
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音叉升降式活动线架
22
➢导轮组件结构主要有两种：单支承结构、双支承结构。
单支承导轮结构图
5. 恒张力机构
目前，普遍采用重锤张紧机构，主要分两种：单边张紧机构、 双边张紧机构。
来自百度文库
单边张紧机构工作原理图
双边张紧机构工作原理图
26
➢为进一步解决电极丝张力不均匀问题，具有张力检测及电机张 力调整的闭环张力调节系统已经进入实际应用。
闭环张力调节原理图
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6. 锥度机构
➢ 功能：切割有落料角的冲模和某些有锥度或斜度的内外表面。
双支承分体导轮结构图
23
➢导丝器作用：保证电极丝空间位置的稳定。 ➢传统的导丝器主要有限位棒和圆环形导丝器两种结构。
限位棒示意图
圆环形导丝器示意图
24
➢开合式导丝器结构：其采用开合方式，挂丝方便，V型及平面两 块硬质材料形成对电极丝全方位限位，外喷水嘴使喷水不易堵 塞。
开合式导丝器结构示意图
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4. 电极丝直径较细(Ф0.02～0.3mm)，切缝很窄，有利于材料 的利用，还适合加工细小零件；
5. 电极丝在加工中是移动的，不断更新(低速走丝机)或往复 使用(高速走丝机)，可以完全或短时间内不考虑电极丝损耗 对加工精度的影响；
6. 依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方 便地调整凹凸模具的配合间隙，依靠锥度切割功能，有可能 实现凹凸模一次同时加工；
① 具有一定的绝缘性 ② 具有良好的润湿性 ③ 具有良好的洗涤性 ④ 具有较好的冷却性 ⑤ 具有良好的防锈性 ⑥ 具有良好的环保性
14-X拖板导轨；15-Y拖板导轨；16-丝筒拖板导轨 14
1. 床身
床身是机床的基础部件，是X、Y拖板及工作台、丝筒 部件、线架的支撑座。
床身三维结构图
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2. 上下拖板及工作台
➢上拖板主要受压，其内表面可以布置方型加强筋； ➢下拖板既要受压又要受弯，其内表面布置斜加强筋。
16
➢高速走丝机工作台大多采用反应式步进电机或混合式步进 电机作为驱动元件，电机通过齿轮箱减速，驱动丝杠从而 带动工作台运动。在精密级机床有采用交流伺服电机作为 驱动元件，由电机直接驱动滚珠丝杠的直拖结构。
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➢电火花线切割加工是用一根细长的金属丝做电极，并以一定的速 度沿电极丝轴线方向移动，不断进入和离开切缝内的放电加工区。
➢加工时，脉冲电源的正极接工件，负极接电极丝，并在电极丝与 工件切缝之间喷注液体介质；
➢同时，安装工件的工作台由控制装置根据预定的切割轨迹控制伺 服电机驱动，从而加工出所需要的零件。控制加工轨迹是由控制 装置来完成的。
➢目前，业内俗称的“中走丝”实际上是具有多次切割功能 的高速走丝机，其通过多次切割可以提高表面质量及切割 精度。
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高速走丝与低速走丝机床比较表
10
高速往复走丝电火花线切割机床
高速走丝机走丝原理图
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低速单向走丝电火花线切割机床
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3.3 数控电火花线切割机床主机
3.3.1 高速往复走丝电火花线切割机床基本组成
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电火花线切割原理图
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3.1.2 电火花线切割加工的特点
➢工艺特点： 1. 不需像电火花成形加工那样制造特定形状的电极，只要输入 控制程序；
2. 加工对象主要是贯穿的平面形状，当机床加上能使电极丝作 相应倾斜运动的功能后，也可加工锥面；
3. 利用数字控制的多轴合成运动，可方便地加工复杂形状的直 纹表面如上下异型面；
③摆动式锥度线架
29
④六连杆摆动式大锥度机构 最大切割锥度已经达到±45°，可以用来进行一些特殊锥度的切割，
如进行塑胶模具、铝型材拉伸模具等的切割。
特殊锥度切割要求
30
六连杆摆动式大锥度机构示意图
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六连杆摆动式大锥度机构的实物照片及加工现场
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7. 工作液循环与过滤系统
工作液对加工工艺指标的影响很大，对工作环境也有很大影 响。工作液应具备如下性能：