线切割原理及零件进行线切割加工的工艺性分析

:----效果
通过对加工后零件的检测， 内花键孔各尺寸上下 偏差小于 %4%5 66， 粗糙度较低， 说明采用线切割的 加工方法可以获得较高的齿形、 齿向精度和公法线精 度，完全避免了采用插齿时出现的齿距累积误差现 象， 可以满足零件的使用要求。
通信地址： 河南省洛阳市中州中路 !" 号 械有限公司 （#!$%%&） 一拖 （洛阳） 建筑机
图1 摇臂校正示意图
当零件厚度超过 ./$** 左右时， 切 图 - 中可以看出， 割速度下降。由于花键孔的切割厚度为 ..$**， 材料 为 -0 钢并已经过调质处理，根据该零件的特点和电 参数的规定， 选择切割速度 # &’(-1$**1+*’2。
花键孔中心连接成一条直线 !"!，用划针划在零件的 表面上， 在线切割机上校正零件时， 只需校正 !"! 及与 其相垂直的中心线 !!"!!，即可找正零件 ! 、 " 基准坐 标系， 为编程提供依据。
8----电参数的选择
线切割后， 在零件表面上会遗留火花放电时被熔 化又凝固了的金属层， 会对零件的疲劳强度产生不利 的影响。加工时所用的电参数不同， 熔化层的厚度及 表面粗糙度也不同。 线切割加工的电参数主要包括脉 冲宽度、 脉冲间隔和加工电流， 一般情况下， 脉冲宽度 对熔化层的厚度影响最大， 当脉冲宽度增加时， 熔化 层的厚度会略有增加。加工摇臂时 ’电源采用 !())* 矩形波线切割专用电源， 脉冲宽为 +% !,， 脉冲间隔 为 -% !,， 电流为 .% /， 开路电压 0%1$%% 2。
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7----工作液的选择
在其它加工条件不变的情况下，只要改变工作 液， 切割速度及切割时零件表面黑白条纹的外观就不 同， 因此工作液的选用是否得当对于提高加工效率和 精度起着至关重要的作用。常用的工作液有乳化液、 煤油、 蒸馏水、 去离子水以及其它配方的混合乳化液， 一般情况下， 采用 !"#$ 配蒸馏水乳化液和 !"#$ 配 离子水乳化液作为工作液时， 切割的黑白条纹最不明 显。为提高切割精度， 加工此零件时采用了 !" 线切 割专用工作液，按照 $%&的浓度配成离子水乳化液， 可以获得良好的切割效果。
混凝土拖泵中的关键零件摇臂如图 ! 所示， 其中 内花键齿对孔中心线有对中要求， 采用普通插齿机插 花键孔时，由于工作台或刀架蜗杆副的啮合间隙过 大， 蜗杆轴向跳动超差， 分度蜗轮、 插齿刀的周节偏 差， 刀具和工件的安装偏心等因素， 造成齿距累积误 差， 从而影响花键齿对孔中心线的对中精度， 不能满 足零件的形位公差要求。 考虑到产品研制阶段定制拉 刀的费用较高， 因此我们决定采用数控电火花线切割 的方式加工此花键孔。
!" 线切割原理及零件进行线切割加工的工 艺性分析
电火花线切割是用一根运动着的细金属丝作工 具电极的负极， 工件作正极。在电极丝和工件之间注 入工作液， 使电极丝和工件之间产生火花放电来去除
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关键词： 线切割 花键孔 参数 程序 图! 摇臂零件图
图3
走丝速度 "& 对切割速度 "’( 的影响
工程机械 !""#
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材 料 工 艺ห้องสมุดไป่ตู้・
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-摘
数控设备网络化管理系统的研究与实现
北京航空航天大学 韦继权 郭连水
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要 ! 基于数控加工企业生产的工程背景， 分析了 当 前 数 控 加 工 效 率 难 以 提 高 的 瓶 颈 问 题 ， 提出了一套 基于产品 结 构 及 数 控 程 序 审 批 流 程 ， 并集成编辑、 管理、 传输等功能的完整的数控设备管理系统实现方案， 并 在数控加工企业的实际生产中得到应用。实践结果表明， 该系统运行可靠， 提高了生产效率。 关键词 ?!"# 数控程序 编辑 串口通讯 管理系统
’" 零 件 的 定 位 及 校 正 基 准 的确定
该花键孔进行线切割前， 各 加工面已经加工完成，由于该零 件的结构比较特殊， 且厚度较厚， 除了花键孔底孔加工精度要求较 高外，其它各面的加工精度要求 都不太高。根据零件的使用特点， 花键孔切割后既要保证花键齿对 孔中心线的对中要求，又要确保 孔 中 心 线 与 图 ’ 中 -、 . 两面的 对称中心面重合，这就为线切割 时零件的定位、 校正带来了困难。 因此， 如何找正零件的基准坐标系 （! 、 " 两维基准坐 标系） ， 是切割该零件花键孔首先要解决的问题。 根据 零件的使用特点和加工精度要求， 我们采取了如下办 法： 首先以花键底孔中心为基准， 在零件上划半径为
#$$$$加工参数的制定
线切割时， 加工 （运动） 参数主要有两方面， 即电 极丝的走丝速度和切割速度， 两者相互独立又相互关 联， 对切割效率和切割精度起着至关重要的作用。
!"# 走丝速度的确定
线切割的走丝速度分为高速、 低速两种， 适当提 高走丝速度有利于当脉冲结束时， 使放电通道迅速消 除电离， 高速运动能把工作液带进较厚工件的放电间 隙中， 有利于放电稳定进行和排除放电产物， 但不能 无限制地提高走丝速度， 与最大切割速度相对应的走 丝速度即最佳走丝速度。走丝速度 # % 对切割速度 # &’ 的影响如图 # 所示。从图中可以看出， 当走丝速度超 过一定值时， 切割速度反而下降， 影响加工效率。 最佳 的切割速度所对应的走丝速度与某些条件有关， 其中 与工件厚度关系最大， 工件厚度增大时， 与最大切割
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工。以混凝土拖泵中的典型零件—— —摇臂为例， 介绍数控电火花线切割在内花键孔加工中的应用。
工件材料。线切割可以加工各种高硬度的导电材料， 如各种淬火钢、 硬质合金、 磁钢等。 切割的轨迹采用数 控方式进行控制， 所以可以切割出具有复杂形状的模 具或直接切出工件。由于切割时几乎没有切割力， 所 以可以用于切割极薄的工件或用于切削加工容易变 形的工件， 加工精度可达 #$%!&%$%’"(() 进口设备可 达 %$%%*&%$%!+((,。 从该花键孔的结构特点和精度要 求来看， 只要制定合理的加工程序， 选用合理的切割 参数、 电参数及工作液， 线切割完全可以满足该零件 内花键孔的加工精度要求。
材 料 工 艺 ・
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数控电火花线切割在内花键孔加工中的应用
河南科技学院 新乡市电大 聂福全 徐 舸 巴新华
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摘 要： 电火花线切割具有加工精度高、 变形小的特点， 非常适合形状复杂或精度要求高的零件的加
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Ｒ 的圆弧， 在零件 -、 连接 . 面上形成 /、 0 两个交点，
Ｃ、 并将该中点与 0 两点划直线并找出该线段的中点，
工程机械 !""#
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速度相对应的走丝速度应高一些， 为兼顾工效和加工 精度， 走丝速度选定为 # %()$*+%。
材 料 工 艺 ・
!"$ 切割速度的确定
如前所述， 最佳的切割速度所对应的走丝速度与 某些条件有关， 其中与工件厚度关系最大。 厚度增大， 间隙放电面积变大， 使脉冲利用率提高， 有效输出功 率增大， 故切割速度提高， 但增加到某一厚度值时， 厚 度增加切割速度反而下降。这是由于厚度太大， 放电 产物排除条件变坏， 加工稳定性变差， 使脉冲利用率 降低， 工件厚度 , 对切割速度的影响如图 - 所示。从
9----程序的编制
由于花键切割曲面较为复杂， 采用手工编程不太 现实， 为提高电极丝移动轨迹的准确性， 编程时使用 — 75 —
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5----切割时的注意事项
由于该零件精度要求高，与花键轴的配合间隙 小， 花键形状复杂， 因此采取粗、 精二次切割的办法， 使粗切后产生的变形在精切时被消除。此外， 为减小 切割变形， 应采用单点夹压的方式压紧零件 。 电极丝直径必须均匀，不能有弯折或打结的情 况， 以避免电极丝在加工过程中折断。机床导轮部件 的精度应较高， 转动时轻便、 平稳， 以提高电极丝直线 位置的精度。
随着当前工业企业信息化的逐步推进， 数控加 工已成为复杂零件的主要加工方式。目前数控机床 正在国内迅速普及， 不仅大型制造企业正在大范围 使用， 大量的中小型制造企业也开始引进各种数控
设备。!"#$!%&’(%)*’+,-"*.+(%/01-#23’(214技术作为 数控设备集成的一种模式， 在这一背景下正在迅速 发展。 在上世纪 56 年代之前， !"# 技术仅局限于用 一台中央计算机控制多台数控机床， 当时主要是为 了北航海尔线切割专用两维 */3 软件，该软件内带 有标准化零件程序数据库， 由于该花键孔为标准花键 孔， 因此， 只需要在零件信息对话框中输入花键孔的 基本信息如模数、 类型、 压力角、 大小径尺寸、 齿根圆 弧半径、 起割位置等， 即可自动生成零件加工简图和 程序， 可方便地处理渐开线标准齿轮、 变位齿轮的编 程， 保证了花键孔的切割精度。
图% 工件厚度 ! 对切割速度的影响
-$$$$电极丝材料与直径的确定
电极丝材料应具有良好的导电性， 电子逸出功应 小， 抗拉强度大， 耐电腐蚀性能好， 且电极丝的直径均 匀， 不能有弯折和打结现象。钨丝可获得较高的切割 速度， 但放电后脆性大， 易折断。 钼丝比钨丝的熔点和 抗拉强度低但韧性好； 钨钼丝的加工效果比前两者都 好， 但抗拉强度差， 价格也较贵， 故应用较少。黄铜丝 加工稳定， 切割速度高， 但抗拉强度差， 电极丝损耗 大。 选择时， 可根据零件的特点和加工参数合理选用， 由于花键孔的切割形状较为复杂， 为提高切割精度和 切割效率， 切割该零件时电极丝材料选用钼丝。 电极丝的直径与切割效果有直接的关系， 电极丝 直径大， 能够承受大电流， 使切割速度提高， 直径大、 切缝宽使放电产物排除条件改善而使加工稳定， 但若 电极丝直径太大，首先是难以加工出内尖角工件， 其 次， 切缝宽使需要蚀除的材料增多， 反而会使切割速 度降低。最常用的电极丝直径为 !!"#$%!!"#&’’， 加 工该零件的电极丝直径选用 !!"#& ’’。 — 0) —
（收稿日期： ;66<=>;=68）
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