第十章电火花数控线切割加工机床

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第十章电火花数控线切割加工机床
五、影响线切割加工的工艺因素(6)
w 影响线切割加工的主要工艺因素(3)：
n 加工电压幅值 线切割加工电压幅值常在60~120V之间进行选择。 由于机型不同，选择电压幅值也有差别，控制档位也有所不同， 一般通过档位可调的波段开关来控制加工电压的幅值。
n 加工电流幅值 这是决定单脉冲能量大小的主要因素之一。加工 电流幅值增大时，切割速度提高，表面粗糙度变差，电极丝损 耗加大甚至断丝。一般加工电流幅值小于40A，平均电流小于 5A。线切割加工电流是通过选择功放管输出数量来调节输出电 流的大小的。为了保证在各种不同的加工条件下均能获得所需 要的平均加工电流，通过功率输出开关控制功率管的输出数目， 即控制功率管处于导通状态。
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第十章电火花数控线切割加工机床
三、线切割加工的分类(3)
w 数字程序控制加工方式
n 数字程序控制的加工方式不需要制作靠模板也无需绘 制放大图，只需要按照计算机的规定对被加工工件编 制出数控加工程序。数控线切割机床中的计算机可按 照程序中给出的工件形状和几何参数，自动控制机床 纵、横滑板做准确的移动，并通过工件与电极丝的火 花放电而达到线切割加工的目的。由于这种加工方式 采用了先进的数字化自动控制技术，因此它比前面两 种线切割加工方式具有更高的精度和广阔的加工范围。
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第十章电火花数控线切割加工机床
一、线切割加工原理(3)
w 脉冲电源发出连续的高频脉冲电压，加到工件电极和工具 电极上(电极丝)，同时在电极丝与工件之间注有足够的、 具有一定绝缘性能的工作液，当电极丝与工件间的距离小 到一定程度时（通常认为电极丝与工件之间的放电间隙δ电 =0.01㎜左右），工作液介质被击穿，电极丝与工件之间 形成瞬时火花放电，产生瞬间高温，产生大量的热，使工
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第十章电火花数控线切割加工机床
五、影响线切割加工的工艺因素(5)
w 影响线切割加工的主要工艺因素(2)：
n 脉冲间隔T0 脉冲间隔是为了解决一定厚度下工件的 排屑困难及电解液恢复绝缘状态问题所需的时间间隔。 适当地加大脉冲间隔，一方面给排屑以充分的时间， 另一方面减少生成一些蚀除物，防止断丝和短路故障， 使得加工比较稳定。脉冲间隔大小与粗糙度无关，但 与平均电流有很大的关系，平均电流大小又与加工效 率成正比，因此，在一定的脉冲宽度和一定功放管输 出数量的前提下，脉冲间隔越小，加工效率越高，但 稳定性就越差；反之，稳定性好，加工效率就低。
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第十章电火花数控线切割加工机床
五、影响线切割加工的工艺因素(4)
w 影响线切割加工的主要工艺因素(1)：
n 脉冲宽度Ti 脉冲宽度的大小标志着单个脉冲能量的 强弱，对加工效率、零件的表面粗糙度和加工稳定性 影响最大。对于不同的工件材料和工件厚度，应合理 地选择适宜的脉冲宽度。脉冲宽度越宽，单个脉冲的 能量就越大，切割效率也越高。由于放电间隔较大， 所以加工较稳定，但是表面粗糙度就差。工件越厚， 脉冲宽度应酌情增大，为保证一定的表面粗糙度要求， 原则上应以机床走步均匀和不短路为宜。
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三、线切割加工的分类(4)
w 根据电极丝的运行速度的不同，电火花切 割机床又分为两大类：
n 高速走丝机床 这类机床的电极丝作高速往复 运动，一般走丝速度为8~10m/s，这是我国生 产和使用的主要机种，也是我国独创的电火 花线切割加工模式。
n 低速走丝机床 这类机床的电极丝作低速单向 运动，一般走丝速度低于0.2 m/s，这是国外 生产和使用的主要机种。
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第十章电火花数控线切割加工机床
五、影响线切割加工的工艺因素(7)
w 影响线切割加工的主要工艺因素(4)：
n 放电波形 脉冲放电波形的前沿和后沿以陡些为好。如图10-2所 示，如果脉冲前沿不陡，则气化爆炸力不强，使金属蚀除量少， 且击穿点早晚不统一，单个脉冲放电能量有差别，使加工表面 粗糙度不均匀，前、后沿不陡，还限制了脉冲频率的提高。必 须指出，前、后沿太陡会加快电极丝损耗。总之，在相同的工 艺条件下，高频分组脉冲常常能获得较好的加工效果。电流波 形的前沿上升比较缓慢时，电极丝损耗较少。不过当脉宽很窄 时，必须有陡的前沿才能进行有效的加工。
n 在切割加工时，由于电极丝的连续移动，使新的电极 丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝， 避免了电极损耗对加工精度的影响。
n 利用线切割可以加工出精密细小、形状复杂的工件。 例如通过线切割可加工出0.05~0.07㎜的窄缝，圆角半 径小于0.03㎜的锐角等。
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第十章电火花数控线切割加工机床
第十章电火花数控线切 割加工机床
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2020/11/28
第十章电火花数控线切割加工机床
学习导论
w 数控线切割机床是通过线电极对工件进行电加 工的设备，待加工工件的形状完全通过工作台 相对于电极丝的运动而形成。本章主要介绍线 切割加工的原理、影响线切割加工的工艺因素、 线切割加工机床的基本构成、线切割加工机床 的主要运动。掌握坐标工作台、储丝走丝部件、 丝架导轮部件的结构及工作原理，了解线切割 机床的数控系统。
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四、线切割加工的工艺范围
w 电火花线切割可以加工硬质合金，高熔点和已经淬硬后 的模具零件。能够很方便地加工出冷冲模的凸模、凹模、 凸凹模、固定板、卸料板等，因此线切割加工在冷冲模 的制造中占有很重要的地位。线切割还可以加工塑料模 的模套、固定板和拼块等，以及粉末冶金模、硬质合金 模、拉深模、挤压模等各种结构类型模具中的部分零件， 也可对模具零件中的微型孔槽、窄缝、任意曲线等进行 微细加工。在模具制造的工具方面，可用线切割加工金 属电极和各种模板及样板等。随着线切割加工技术的不 断发展，它在模具制造中的用途将更加广泛。
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第十章电火花数控线切割加工机床
线切割加工原理
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第十章电火花数控线切割加工机床
一、线切割加工原理(1)
w 电火花线切割加工技术是电火花加工技术 的特例，是一种线电极电火花加工技术。 如图所示是线切割机床加工的工作原理图。
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线切割机工作原理图图例
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第十章电火花数控线切割加工机床
一、线切割加工原理(5)
w 线切割加工的主要部件分别完成下面的功能(2)：
n 纵横向进给机构 按照数控系统的指令要求，上下工作 台在各自伺服机构的驱动下带动工作台作纵向、横向 进给运动，实现要求的加工轨迹。
n 工作液循环系统 线切割加工的两极必须处于绝缘的液 体中。工作液循环系统创造电火花加工所需的环境并 及时地带走加工热量及从工件上剥离下来的金属颗粒。
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一、线切割加工原理(4)
w 电火花线切割加工，必须具备以下几个条件：
n 工件与电极丝之间保持合适的放电间隙； n 合适的电规准参数； n 一定绝缘性能的工作液； n 满足要求的运动：电极丝作走丝运动，工作台作进给
运动；
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第十章电火花数控线切割加工机床
n 脉冲电源 提供一定脉宽的一系列矩形脉冲。
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第十章割加工具有以下特点(1)：
n 采用电火花线切割加工，由于只采用一根很细的金属 丝做工具电极，因此加工工件时不需要再制作相应的 成形工具电极，从而大大降低了由于制作工具电极所 需的工作量，节约了贵重的有色金属。
n 模具加工中，在线切割加工的切缝宽度与凸、凹模配 合间隙相当时，有可能一次切出凸模和凹模来。
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三、线切割加工的分类(1)
w 靠模仿形加工方式
n 靠模仿形加工是在对工件进行线切割加工前， 预先制造出与工件形状相同的靠模，加工时 把工件毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上， 在切割过程中电极丝紧紧地贴着靠模边缘移 动，通过工件与电极丝的电火花放电，从而 切割出与靠模形状和精度相同的工件来。
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三、线切割加工的分类(2)
w 光电跟踪加工方式
n 光电跟踪加工是在对工件进行线切割加工前，先根据 零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图，加 工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光 电头始终追随墨线图形的轨迹运动，借助于电气、机 械的联动，控制机床的纵、横滑板，使工作台连同工 件相对电极丝做相似形的运动，通过工件与电极丝的 火花放电，从而切割出与图样形状相同的工件来。
件表面的金属局部熔化甚至汽化，再加上工作液体介质的
冲洗作用，使得金属被蚀除下来。这就是电火花线切割金
属的加工原理。工件放在机床坐标工作台上，按数控装置
或微机程序控制下的预定轨迹进行运动，最后得到所需要
形状的工件。由于储丝筒带动电极丝作正、反向交替的高 速运动，所以电极丝基本上不被蚀除，可以较长时间使用。
二、线切割加工特点(2)
w 电火花线切割加工具有以下特点(2)：
n 线切割加工零件的精度可达±0.01~±0.005㎜，表面 粗糙度可达Ra1.6~0.4μm。
n 在加工时，一般采用一个电规准一次加工完成，中途 不需要转换规准。
n 一般不需要对被加工工件进行预加工，只需在工件上 加工出穿电极丝的穿丝孔。
一、线切割加工原理(5)
w 线切割加工的主要部件分别完成下面的功能(1)：
n 输入输出设备 向数控系统输送加工指令或将数控系统 的运算指令输送到执行机构或操作面板上。
n 数控装置 接受输入指令，进行数据处理（译码及间隙 补偿）与运算（插补运算），对进给运动进行伺服控 制及其它辅助控制。
n 储丝走丝部件 控制电极丝以一定的张力和平稳的速度 进行走丝，并保证电极丝不重叠地、整齐地排列在储 丝筒上。减少电极丝的损耗。
n 电极丝损耗量 对高速走丝机床，用电极丝在切割 10000㎜2面积后电极丝直径的减少量来表示。一般每 切割10000㎜2后，钼丝直径减小不应大于0.01mm。
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五、影响线切割加工的工艺因素(3)
w 线切割加工的主要工艺指标(3)：
n 加工精度 加工精度是指所加工工件的尺寸精 度、形状精度(如直线度、平面度、圆度等)和 位置精度(如平行度、垂直度、倾斜度等)的总 称。快速走丝线切割的可控加工精度在 0.01~0.02mm 左 右 ， 低 速 走 丝 线 切 割 可 达 0.002~0.005mm左右。
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五、影响线切割加工的工艺因素(1)
w 线切割加工的主要工艺指标(1)：
n 切割速度υ 是指在保持一定的表面粗糙度的情况下， 单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和， 单位为㎜2/min。最高切割速度υmax是指在不计切割方 向和表面粗糙度等条件下，所能达到的切割速度。通 常高速走丝线切割速度为40~80㎜2/min，它与加工电 流大小有关，为比较不同输出电流脉冲电源的切割效 果，将每安培电流的切割速度称为切割效率，一般切 割效率为20㎜2/（min·A）。
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第十章电火花数控线切割加工机床
一、线切割加工原理(2)
w 电火花线切割加工技术是电火花加工技术的特例， 是一种线电极电火花加工技术。如图所示是线切 割机床加工的工作原理图。
w 电火花线切割加工设备主要由程序输入输出设备、 数控装置、储丝走丝部件、纵横向进给机构、工 作液循环系统、脉冲电源等部分构成。线切割机 床采用钼丝或硬性黄铜丝作为电极丝。被切割的 工件为工件电极，连续移动的电极丝为工具电极。 线电极与脉冲电源的负极相接，工件与电源的正 极相接。
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第十章电火花数控线切割加工机床
五、影响线切割加工的工艺因素(2)
w 线切割加工的主要工艺指标(2)：
n 表面粗糙度 和电火花加工表面粗糙度一样，我国采 用轮廓算术平均偏差Ra（μm）来表示表面粗糙情况。 高速走丝线切割一般能达到的表面粗糙度为 Ra5~2.5μm，最佳可达到Ra1μm。低速走丝线切割一 般可达Ra1.25μm，最佳可达Ra0.2μm。