第三章电火花线切割加工

偏差判断 进给 偏差计算 终点判断
直线
y
B
0
x
曲线
y
o
x
2.加工控制功能
(1)进给速度控制 –根据加工轨迹自动调整伺服进给速度，保持某一平 均放电间隙，使加工稳定，提高切割速度和加工精 度。 (2) 短路回退 –记忆路线，原路回退。 (3) 间隙补偿 –人工编程补偿。 –自动补偿 (4) 图形的缩放、旋转和平移 –图形的切割 –旋转功能：齿轮、电动机定转子等类零件的编程大 大简化，只要编一个齿形的程序，就可切割出整个 齿轮； –平移功能：跳步模具的编程。
一、机床本体
床身：一般为铸件，是坐标工作台、绕丝机构及丝架的支承和 固定基础。通常采用箱式结构，应有足够的强度和刚度。机床
内部安置电源和工作液箱。
坐标工作台：电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与电 极丝的相对运动来完成对零件加工的。 走丝机构：走丝系统使电极以一定的速度运动并保持一定的张 力。
Y Q D 由于计数方向是GX， P 所以J=|OC| A C O N 由于计数方向是GY， 所以J=|OQ|+|QP|
B X
4.整个工件的编程举例
• 直线AB: – BBB40000GxL1 • 斜线BC: – B1B9B90000GyL1 • 圆弧CD – B30000B40000B60000GxNR1 • 斜线DA – B1B9B90000GyL4
• 脉冲电源
– R-C脉冲电源 – 晶体管脉冲电源
三、工作液循环系统
• 工作液的作用是 – 加工介质 – 冷却作用 – 排除电蚀产物 • 工作液循环系统：连续充分供给清洁的工 作液，以保证脉冲放电过程稳定而顺利地 进行。 • 快走丝线切割机床的工作液循环系统 – 工作液：种类繁多的专用乳化液 – 工作液循环与过滤装置主要包括：工 作液箱、工作液泵、流量控制阀、进 液管、回液管、过滤网罩等。 • 慢走丝线切割机床的工作液循环系统 – 工作液：去离子水，精加工时用煤油 – 工作液循环系统：去离子水系统
• CAXA线切割XP:操作者首先在计算机屏幕上画出要加工 的零件图形，线切割专用软件会自动将图形转化为ISO 代码或3B代码等线切割程序。 • 图形：扫描输入并处理成“一笔画”
图3-12 用扫描仪直接输入图形编程切割出的工件图形
第四节
影响线切割工艺指标的因素
一、线切割加工的主要工艺指标 二、电参数的影响 三、非电参数的影响 四、合理选择电参数 五、合理调整变频进给的方法
1.晶体管矩形波脉冲电源
• 控制功率管VT的基极以形成脉冲
图3-6 晶体管矩形波脉冲电压、电流波形及其脉冲电源
2.高频分组脉冲电源 • 解决切割速度与粗糙度的矛盾
图3-7 高频分组脉冲电压波形
高频分组脉冲电源原理图
图中的高频脉冲发生器、分组脉冲发生器和与门 电路生成高频分组脉冲波形，然后经脉冲放大和功率 输出，把高频分组脉冲能量输送到放电间隙。一般取 t0 ti ,Ti 4~6 ti
滤芯
过滤筒
洁水箱 污水箱
图 去离子系统
第三节
电火花线切割控制系统和 编程技术
一、线切割控制系统 二、线切割数控编程要点 三、自动编程
一、线切割控制系统 电火花线切割机床控制系统的具体功能包括： 1) 轨迹控制：精确控制电极丝相对于工件的运动 轨迹，以获得所需的形状和尺寸。 2) 加工控制：主要包括对伺服进给速度、电源装 置、走丝机构、工作液系统以及其他机床操作 控制。
– 用移动的金属丝（ 铜丝或钼丝）作电 极，用脉冲火花放 电进行切割成型
• 种类
– 往复高速走丝（快 走丝8-10m/s）电 火花线切割机床 – 单向低速走丝（慢 走丝0.2m/s）电火 花线切割机床
图3-1 电火花线切割原理 1—绝缘底板 2—工件 3—脉冲电源 4—钼丝 轮 6—支架 7—贮丝筒 5—导向
第三章 电火花线切割加工
第一节电火花线切割加工原理、特点及应 用范围 第二节电火花线切割加工设备 第三节电火花线切割控制系统和编程技术 第四节影响线切割工艺指标的因素 第五节线切割加工工艺及其扩展应用
第三章 电火花线切割加工
第一节电火花线切割加工原理、 特点及应用范围
一、线切割加工原理 • 原理
三、线切割加工的应用范围
• (1) 加工模具 – 各种形状的冲模。 – 挤压模、粉末冶金模等通常 带锥度模具。 • (2) 切割电火花成形加工用的 电极 – 穿孔加工用的电极以及带锥 度型腔加工用的电极 – 加工微细复杂形状的电极。 • (3) 加工零件 件线 切 – 难机加工材料（材料、工艺 割 ） 加 工 – 试制新产品 零 – 贵金属的切割
图3-5 低速走丝四轴联动锥度切割装置 1—新丝卷筒 2—上导向器 3—电极丝 4—废丝卷筒 5—下导向器
快慢走丝线切割机床加工 工艺水平比较
快走丝线切割机 切割速度（mm2/min) 加工精度/mm 表面粗糙度/μ m 重复定位精度/mm 最大切割厚度/mm 最小切割宽度/mm 20～160 ±0.02～0.005 1.6～3.2 ±0.01 钢500，铜610 0.04～0.09 慢走丝线切割机 20～240 ±0.005～0.002 0.1～1.6 ±0.002 400 0.0045～0.014
Y B 由于计数方 向为GY， 所以J=|OQ| P O Q N 由于计数方向为 GX，所以J=|OM| A M X
3.圆弧的编程
• 1)坐标原点：圆弧的 圆心。 • 2) x、y：圆弧的起点 坐标值（单位为μ m） 。 • 3)计数方向：落点 • 计数长度J：计数方向 轴上的投影绝对值分 段合计，μ m为单位。 • 4)加工指令：起点象 限和顺逆
1、轨迹控制原理
常见的工程图形都可分解为直线和圆 弧或及其组合。 用数字控制技术来控制直线和圆弧轨 迹的方法，有逐点比较法、数字积分 法、矢量判别法和最小偏差法等。 高速走丝数控线切割大多采用简单易 行的逐点比较法。此法的线切割数控 系统，X、Y两个方向不能同时进给， 只能按直线的锥度或圆弧的曲率来交 替地一步一个微米地分步“插补”进 给。 每次插补过程都要进行以下四个节拍， 如右图。
级 进 模
第二节 电火花线切割加工设备
• 快走丝线切割机床 – 钼丝，走丝速度大于6 ～ 10m/s – 使用0.03～0.25钼丝往复走丝 – 乳化液：基础油、乳化剂、防锈剂、 爆炸剂、洗涤剂、润滑剂等组成 – 加工精度差，价格便宜 • 慢走丝线切割机床（冲水式、浸水式） – 铜丝，走丝速度0.001 ～ 0.25m/s – 使用0.003～0.03铜丝一次性使用 – 工作液为去离子水:不易起弧，不燃、 无味 – 加工精度高，价格昂贵 • 中走丝线切割机床 – 走丝速度0.25 ～ 6m/s
二、线切割加工的特点
• 与电火花成形加工的相同点：
– 1） 线切割加工的电压、电流波形与电火花 加工的基本相似。 – 2） 线切割加工的加工机理、生产率、表面 粗糙度等工艺规律， – 3）材料的可加工性等也都与电火花加工的 基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材 料。
二、线切割加工的特点
• 与电火花加工的不同点： –1) 正极性，脉宽小 由于电极工具是直径较小的细丝 ，故脉冲宽度、平均电流等不能太大，加工工艺参数的 范围较小，属中、精正极性电火花加工，工件常接脉冲 电源正极。 –2) 采用水或水基工作液 不会引燃起火，容易实现安 全无人运转，但由于工作液的电阻率远比煤油小，因而 在开路状态下，仍有明显的电解电流。 –3) 一般没有稳定电弧放电状态。 –4) 电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现 象。 –5) 省掉了成形的工具电极 大大降低了成形工具电极 的设计和制造费用。 –6) 可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件，但 不能加工盲孔。 –7) 电极丝损耗小，加工精度高
锥度加工装置：为了切割有落料角的冲模和某些有锥度（斜度
）的内外表面，大部分线切割机床具有锥度切割功能。
一、机床本体 • 走丝机构：
– – – – – – – 储丝筒 导轮 副导轮 断丝保护 进电块 张紧装置 锥度加工装 置
低速走丝系统
图3-4 低速走丝系统示意图 1—废丝卷丝轮 2—未使用的金属丝筒 3—拉丝 模 4—张力电动机 5—电极丝张力调节轴 6—退火装置 7—导向器 8—工件
第二节 电火花线切割加工设备
一、机床本体
床身（单立柱悬 臂式 ；双立柱 龙门式 ） 坐标工作台 走丝机构 锥度加工装置
二、脉冲电源 三、工作液循环 系统
图3-2 往复高速走丝线切割加工设备组成 1—贮丝筒 2—走丝溜板 3—丝架 4—上滑板 5—下滑板 6—床身 7—电源、控制柜
第二节 电火花线切割加工设备
图3-11 编程图形
程序表
表3-1
程 序 1 2 3 4 5 B B B B B x B y
程
B B B B B
序
J
表
G Gx Gy Gx Gy Z L1 L1 N30000 B 1 B
9 40000 9
40000 90000 60000 90000
三、自动编程
二、线切割数控编程（3B）
1、程序格式：Bx By Bj G Z • • • • • B 分隔符 X，y 坐标（直线-终点；圆弧-起点） j 计数长度 G 计数方向（Gx或Gy） Z 加工指令
计数方向(Gx\Gy)和计数长度(j)
• 计数方向 – 无论直线还是圆 弧均按终点的落 点位置来确定 • 计数长度 – 直线：计数方向 坐标轴上投影的 绝对值 – 圆弧：在计数方 向坐标轴上投影 的绝对值的总合
二、线切割加工的脉冲电源
高速走丝电火花线切割加工脉冲电源与电火花成形加 工所用的在原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝 允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄 （2~60μs），单个脉冲能量、平均电流（1~5A）一般较 小，所以线切割加工总是采用正极性加工。