特種加工小論文

1、特種加工論文 院系：機電工程學院 數(shù)控快走絲電火花線切割加工工藝分析摘要：電火花線切割加工是一種能加工復雜截面的技術，只有工藝合理，才能高效率地加工精密模具零件，文章主要敘述了電火花線切割加工的步驟和特點，最后重點提出在加工過程中遇到的常見問題的處理方法。關鍵詞：電火花線切割、加工原理、加工工藝、常見問題處理電火花線切割加工（Wire Cut EDM,簡稱WEDM）是在電火花加工基礎上于2050年代末最早在前蘇聯(lián)發(fā)展起來的一中新的工藝方式，是用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對工件進行切割，故成為電火花線切割，有時簡稱線切割。它在對一些難切削的材料、特殊及復雜形狀的零件的加工上較傳統(tǒng)的切削加工

2、方法具有明顯的優(yōu)勢，因此被廣泛應用于模具、工具、航空航天等制造加工領域。目前國內外的線切割機已占電加工機床的60%以上。一、線切割加工的原理電火花線切割加工的基本原理是利用工具電極（鉬絲）和工件兩極之間脈沖放電時產生的電腐蝕現(xiàn)象對工件進行脈沖火花放電、切割成形。如圖為快走絲電火花線切割工藝及裝置的示意圖。利用細鉬絲(電鍍絲)作工具電極進行切割，貯絲筒使鉬絲作正反向交替移動，加工能源由脈沖電源供給。在電極絲和工件之間澆注工作液介質，工作臺在水平面兩個坐標方向各自按預定的控制程序，根據火花間隙狀態(tài)作伺服進給移動，從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成形。二、電火花線切割加工的特點電火花線切割加工過程的

3、工藝，與其它的特種加工方法比較，有共性也有自己的特性。1、工具電極為順電極走絲軸線方向移動著的線狀電極。2、工具與工件在兩個水平方向同時有相對伺服進給運動。3、直接利用線狀的電極絲作電極，不需要制作成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設計和制造費用。4、可加工形狀復雜的和難加工的工件，也可加工貴重金屬。5、利用電蝕加工原理，電極絲與工件不直接接觸，兩者之間的作用很小，故而電極絲、夾具不需要太高的強度。6、電極絲材料不必比工件材料硬，可以節(jié)約輔助時間和刀具費用。7、直接利用電、熱能進行加工，可以方便的對加工參數(shù)進行調整，有利于加工精度的提高，便于實現(xiàn)加工過程的自動化。8、工作液一般采用水基乳

4、化液或純水，不會引燃起火，容易實現(xiàn)安全無人運轉。9、工具損耗率較?。裳a償）。三、數(shù)控電火花線切割加工的應用電火花線切割是一種應用機械能以外的能量形式特種加工方式。它可加工任何導電的金屬材料，如硬質合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬火鋼、鈦合金等。但主要適用于切割各種沖模、塑料模、粉末冶金模等二維及三維直紋面組成的模具及零件，可直接切割各種樣板、磁鋼、硅鋼片沖片，也常用于鉬、鎢、半導體材料或貴重金屬的切割。高速走絲線切割機床適用于加工各種復雜形狀的沖模及單件齒輪、花鍵、尖角窄縫類零件，也由于它將新的能量形式直接作用于材料，使得加工產生了諸多特點，為新產品試制、精密零件加工及模具制造等開辟了一條新的工藝途

5、徑。主要有以下幾個方面。1、模具加工：適用于加工各種形狀的沖模。調整不同的間隙補償量，只需一次編程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等?？熳呓z電火花線切割機的模具配合間隙、加工精度通常都能達到0.010.02mm的要求。此外，還可加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等通常帶錐度的模具。2、新產品試件的加工：以往試制新產品的關鍵零部件時，必須先設計、制造相應的刀、夾、量具和模具，以及二次工裝，現(xiàn)在采用數(shù)控電火花線切割，可以直接加工出各種標準的和非標準的直齒輪（包括非圓齒輪、非漸開線齒輪），微型電動機定子、轉子硅鋼片，各種變壓器鐵心，各種特殊、復雜的二次曲面體零件。這樣可以省去設計和制造相

6、應的刀、夾、量具、模具及二次工具，大大縮短了試制周期。另外修改設計、變更加工程序比較方便，加工薄件時還可多片疊在一起加工。3、難加工零件的加工：加工用的工具硬度不必大于被加工材料的硬度，這就使得高硬度、高強度、高韌性等難加工材料的加工變得容易，大大提高了材料的可加工性。而材料的可加工性也不再與硬度、強度、韌性、脆性等成直接、正比關系。4、貴重金屬的下料：在加工過程中，由于電極絲比較細，切縫很窄，且工具和工件之間不存在顯著的機械切削力，只對工件材料進行“套料”加工，實際金屬去除量很少，材料的利用率很高，所以適合用于切割貴重金屬。四、數(shù)控電火花線切割的加工工藝1、工件材料的選擇：對不經鍛打、不淬火

7、材料，在線切割加工前最好采用低溫回火消除內應力，因為如果工件的內應力沒有得到消除，在切割時，有的工件會開裂，把鉬絲碰斷；有的會使間隙變形，把鉬絲夾斷或彈斷。如淬火后T8鋼在線切割加工中及易引起斷絲盡量少用。切割厚鋁材料時，由于排屑困難，導電塊磨損較大，注意及時更換。2、切割路線的選擇（多次切割）：為了獲得較高的加工精度，可以考慮在快走絲線切割機床采用多次切割工藝。采用多次切割工藝時，第一次切割主要進行高速穩(wěn)定切割，因此可選用高峰值電流；第二次切割的主要任務是修光。應選擇較小的脈沖電流和脈沖寬度。3、穿絲孔和電極絲切入位置的選擇：對于不同的工件，加工穿絲孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形類工件時

8、，穿絲孔應位于凹形的中心位置，既便于穿絲孔加工位置準確，又便于控制坐標軌跡的計算；在切割凸形或大孔形凹形類工件時，穿絲孔應設置在加工起點附近，以縮短無用切割行程，同時應便于簡化有關軌跡控制的計算。穿孔絲也可選在距離型孔邊緣25mm處,如圖所示。加工凸模時，為減小變形，電極絲切割時的運動軌跡與運動邊緣的距離應大于5mm。4、電參數(shù)的選擇：對加工質量具有明顯影響的電參數(shù)主要包括脈沖電流、脈沖寬度、脈沖間隔、運絲速度等，通常需要在保證表面質量、尺寸精度的前提下，盡量提高加工效率。脈沖電源是影響加工表面質量的重要因素。減小單個脈沖能量可以改善表面粗糙度。決定單個脈沖能量的因素主要是脈沖寬度和脈沖電流。

9、因此采用小的脈沖寬度和脈沖電流可獲得良好的表面粗糙度。但是單個脈沖能量越小，切割速度越慢，如果脈沖電流太小，將不能產生放電火化，不能正常切割。一般來講，精加工時，脈沖寬度可在20s內選擇；中加工時，可在20s60s內選擇。脈沖間隔對切割速度影響較大，而對表面粗糙度影響較小。脈沖間隔越小，單位時間放電加工的次數(shù)越多，因而切割速度也越高。實際上，脈沖間隔不能太小，否則放電產物來不及被沖刷掉，放電間隙不能充分消電離，加工不穩(wěn)定，容易燒傷工件或斷絲。對于厚度較大的工件，應適當加大脈沖間隔，以充分消除放電產物，形成穩(wěn)定切割。一般脈沖間隔在10s250s范圍內基本上能適應各種加工條件，進行穩(wěn)定加工。5、其

10、它非電參數(shù)的選擇：對于快走絲線切割，廣泛采用直徑為0.060.20mm的鉬絲，因它耐耗損、抗拉強度高、絲質不易變脆且較少斷絲。提高電極絲的張力可減輕絲振的影響，從而提高精度和切割速度。采用恒張力裝置可以在一定程度上改善張力的波動。電極絲的直徑決定了切縫寬度和允許的峰值電流，最高切割速度一般都是用較粗的絲實現(xiàn)的。隨著走絲速度的提高，在一定范圍內，加工速度也在提高。提高走絲速度有利于電極絲把工作液帶入較厚的工件放電間隙中，有利于電蝕物的排除和放電加工的穩(wěn)定。但走絲速度過高，將加大機械振動、降低精度和切割速度，表面粗糙度也惡化，并容易造成斷絲，所以一般以小于10m/s為宜。五、常見問題的處理數(shù)控電火

11、花線切割加工中，電極絲的損耗或斷絲嚴重影響其連續(xù)自動操作的進行。尤其是在高速走絲的線切割機床，它的電極絲主要是采用鉬絲，電極絲運動速度快，通常為81m/s，而且是雙向往返循環(huán)運行。在加工過程中隨著電極絲損耗的增加，切縫越來越窄，不僅會使加工面的尺寸誤差增大，而且很容易發(fā)生斷絲。如果在切割工件過程中多次斷絲，不僅會造成一定的經濟損失，而且會帶來重新繞絲的麻煩；不僅耽誤時間，而且會在工件上產生斷絲痕跡，影響精度和加工表面的質量，嚴重的會造成工件報廢。造成電極絲折斷的原因包括：電極絲損耗過度；運絲絲杠螺母副間隙太大；工件端面切割條件惡劣；工作液選用不當或者太臟；選擇脈沖電流、脈沖寬度過大；電極絲老化

12、，抗拉力不夠；導輪或導輪軸承磨損；進給速度過大；工件變形導致切縫變窄等。因此，為了防止出現(xiàn)斷絲故障，需要選擇合適的電參數(shù)、定期更換工作液、定期更換導輪、定期更換電極絲、穩(wěn)定裝夾工件并選擇合理的切割路線等。1、 電極絲的損耗：線切割加工中，在工件材料被蝕除、切割成型的同時，電極絲也會被放電腐蝕，即電極絲發(fā)生損耗。電極絲使用的時間較長時，絲徑變細且布滿顯微放電凹坑、抗拉強度下降，最終發(fā)生斷裂。一般來說，為避免損耗過度導致斷裂，在測量絲徑比新絲減少0.03O.05mm時，應及時更換新絲。2、 鉬絲的松緊程度：如果鉬絲安裝太松，則鉬絲抖動厲害，不僅會造成斷絲，而且由于鉬絲的抖動直接影響工件表面粗糙度。

13、但鉬絲也不能安裝得太緊，太緊內應力增大，也會造成斷絲，因此鉬絲在切割過程中，其松緊程度要適當，新安裝的鉬絲，要先緊絲再加工，緊絲時用力不要太大。鉬絲在加工一段時間后，由于自身的拉伸而變松。當伸長量較大時，會加劇鉬絲振動或出現(xiàn)鉬絲在貯絲筒上重疊。使走絲不穩(wěn)而引起斷絲。應經常檢查鉬絲的松緊程度，如果存在松弛現(xiàn)象，要及時拉緊。3、 鉬絲安裝：鉬絲要按規(guī)定的走向繞在貯絲筒上，同時固定兩端。繞絲時，一般貯絲筒兩端各留10mm，中間繞滿不重疊，寬度不少于貯絲筒長度的一半，以免電機換向頻繁而使機件加速損壞，也防止鉬絲頻繁參與切割而斷絲。機床上鉬絲引出處有擋絲棒，擋絲棒是由兩根紅寶石制成的導向立柱，擋絲棒不像

14、導輪那樣作滾動運動，它們直接與鉬絲接觸，作滑動摩擦。因此磨損很快，使用不久柱體與鉬絲接觸的地方就會形成深溝，必須及時檢查并進行翻轉和更換，否則會出現(xiàn)疊絲斷絲。4、 運絲機構：線切割機的運絲機構主要是由貯絲筒、線架和導輪組成。當運絲機構的精度下降時（主要是傳動軸承），會引起貯絲筒的徑向跳動和軸向竄動。貯絲筒的徑向跳動會使電極絲的張力減小，造成絲松，嚴重時會使鉬絲從導輪槽中脫出拉斷。貯絲筒的軸向竄動會使排絲不勻，產生疊絲現(xiàn)象。貯絲筒的軸和軸承等零件常因磨損而產生間隙，也容易引起絲抖動而斷絲，因此必須及時更換磨損的軸和軸承等零件。貯絲筒換向時，如沒有切斷高頻電源，會導致鉬絲在短時間內溫度過高而燒斷鉬

15、絲，因此必須檢查貯絲筒后端的行程開關是否失靈。要保持貯絲筒、導輪轉動靈活，否則在往返運動時會引起運絲系統(tǒng)振動而斷絲。繞絲后空載走絲檢驗鉬絲是否抖動。貯絲筒后端的限位擋塊必須調整好，避免貯絲筒沖出限位行程而斷絲。擋絲裝置中擋塊與快速運動的鉬絲接觸、摩擦，易產生溝槽并造成夾絲拉斷，因此也需及時更換。導輪軸承的磨損將直接影響導絲精度，此外，當導輪的V型槽、寶石限位塊、導電塊磨損后產生的溝槽，也會使電極絲的摩擦力過大，易將鉬絲拉斷。這種現(xiàn)象一般發(fā)生在機床使用時間較長、加工工件較厚、運絲機構不易清理的情況下。因此在機床使用中應定期檢查運絲機構的精度，及時更換易磨損件。5、 工件裝夾：雖然線切割加工過程中工件受力極小，但仍需牢固夾緊工件，防止加工過程中因工件位置變動造成斷絲。同時要避免由于工件的自重和工件材料的彈性變形造成的斷絲。在加工厚重工件時，可在加工快要結束時，用磁鐵吸住將要下落的工件，或者人工保護下落的工件，使其平行緩慢下落從而防止斷絲。結論本文對快走絲電火花線切割加工的原理、特點、應用、工藝等做了詳細的介紹，并結合電極絲的損耗及斷裂等常見的問題作出分析，對電火花線切割