電火花線切割加工

電火花線切割加工概述第五講特種加工項(xiàng)目之線切割加工：教學(xué)目的要求:了解電火花線切割加工的原理、特點(diǎn)、分類、應(yīng)用，會(huì)選用電規(guī)準(zhǔn)的有關(guān)參數(shù)和工作液、電極絲種類，掌握工件裝夾的方法及預(yù)防變形的措施。主要教學(xué)內(nèi)容：一、線切割加工的原理、特點(diǎn)、分類、應(yīng)用

二、電規(guī)準(zhǔn)的選擇三、工作介質(zhì)的選擇四、電極絲的選擇五、工件的裝夾與預(yù)防變形的措施教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：電規(guī)準(zhǔn)的選擇預(yù)防變形的措施復(fù)習(xí)舊課導(dǎo)入新課電火花穿孔加工效率低，如何提高？電火花加工前工件如何準(zhǔn)備？粗、精規(guī)準(zhǔn)如何選用？視頻一、電火花線切割的原理、特點(diǎn)、分類、應(yīng)用1、加工原理

移動(dòng)的電極絲電腐蝕按預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)的工件1、數(shù)控裝置2、儲(chǔ)絲筒3、導(dǎo)輪4、鉬絲5、工件6、噴嘴7、十字滑板8、脈沖電源9、泵10、工作液11、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)零件工藝分析手工自動(dòng)編程數(shù)控裝置功放機(jī)床步進(jìn)電機(jī)脈沖運(yùn)絲變頻加工過程2、機(jī)床的組成（1）床身（2）坐標(biāo)工作臺(tái)（3）運(yùn)絲機(jī)構(gòu)（4）工作液及循環(huán)系統(tǒng)（5）高頻脈沖電源（6）數(shù)控系統(tǒng)快走絲線切割機(jī)床加工精度為±0.01mm，表面粗糙度Ra1.6~6.3μm加工精度可達(dá)到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。慢走絲線切割機(jī)床3、分類（1）控制方式

靠模仿形加工、光電跟蹤加工、數(shù)字控制加工、微機(jī)控制（2）電源形式

RC電源，晶體管、分組脈沖、自適應(yīng)控制電源（3）加工特點(diǎn)大、中、小型；普通直壁型與錐度切割型（4）走絲速度

高速走絲機(jī)床（一般走絲速度為8-10m/s）

低速走絲機(jī)床（一般走絲速度0.001-0.25m/s）（5）電極絲位置：立式、臥式（6）工作液供給方式：沖液式、浸液式4、加工特點(diǎn)（與電火花成型加工比）（1）不需要制作電極，可節(jié)約電極設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用，縮短生產(chǎn)周期；（2）可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜零件，可有效地節(jié)省貴重材料；（3）加工電流小、脈寬窄，屬中、精加工，采用正極性加工，一次成型，不需轉(zhuǎn)換電規(guī)準(zhǔn)；（4）快走絲線切割采用低損耗電源且電極絲高速移動(dòng)、慢走絲線切割單向走絲時(shí)在加工區(qū)域總是保持新電極加工，因而電極損耗極?。ㄒ话憧珊雎圆挥?jì)），有利于加工精度的提高（精度可達(dá)±0.01~±0.0015mm，表面粗糙度可達(dá)Ra1.6~0.2μm）；（5）切縫可窄達(dá)僅0.005mm，材料利用率高；（6）一般采用水基工作液，安全可靠；（7）自動(dòng)化程度高，操作方便（如加工沖模的凹凸模間隙可任意調(diào)節(jié)）；（8）采用四軸聯(lián)動(dòng)，可加工錐度，上、下面異形體零件。5、應(yīng)用（1）加工微細(xì)結(jié)構(gòu)、復(fù)雜形狀、高精度、高表面質(zhì)量零件。（2）加工特殊形狀、特殊材料、貴重材料（3）加工成形刀具、樣板、輪廓量規(guī)；（4）加工形狀復(fù)雜、帶穿孔的、帶錐度的電極；（5）加工注塑模、擠壓模、拉伸模、沖模；應(yīng)用舉例微細(xì)結(jié)構(gòu)零件復(fù)雜型面刀具模具二、加工規(guī)準(zhǔn)的選擇1、峰值電流Im(Ie)Im

加工電流、單個(gè)脈沖能量、放電痕、Ra、損耗加工精度過大或過小，會(huì)使加工速度慢，加工狀態(tài)不穩(wěn)定；投入功放管數(shù)量愈多，加工電流會(huì)增大。厚的工件，選擇較大加工電流。一般加工電流幅值小于40A，平均電流小于5A。2、脈沖寬度（ton或ti）ton單個(gè)脈沖能量、放電痕、Ra、切割速度ton(μs)5102040Ra(μm)22.53.24.0加工穩(wěn)定一般ton=2-60μs范圍內(nèi)，當(dāng)ton>40μs后，加工速度提高不多，但電極絲損耗卻在增大。3、脈沖間隔（toff或to）一般t0ff=10-250，工件厚度大，t0ff加大對(duì)切割速度影響大，Ra影響小tofff、放電次數(shù)、平均電流、切割速度

t0ff太?。弘娢g產(chǎn)物不易排除、間隙來不及消電離、加工不穩(wěn)定，易燒傷、斷絲

t0ff太大：切割速度太慢，嚴(yán)重時(shí)不能進(jìn)給，加工不穩(wěn)定脈沖間隔比toff/ton選擇4、電壓幅值或峰值電壓（Um）Um加工電流、切割速度、加工間隙、Ra加工精度加工間隙大，有利于排除電蝕產(chǎn)物和消電離，提高加工穩(wěn)定性和脈沖利用率電壓幅值常在60~120V之間進(jìn)行選擇。由于機(jī)型不同，選擇電壓幅值也有差別，控制檔位也有所不同，一般通過檔位可調(diào)的波段開關(guān)來控制加工電壓的幅值。結(jié)論：（1）切割速度V：（2）粗糙度Ra：RaV（3）穩(wěn)定性：Im、ton、f、UmIm、ton、UmUm

toff適當(dāng)：toff＞4ton加工穩(wěn)定性脈沖利用率高電規(guī)準(zhǔn)對(duì)工藝指標(biāo)的影響快走絲線切割加工電參數(shù)的選擇應(yīng)用脈沖寬度ti/μs電流峰值Ie/A脈沖間隔t0/μs峰值電壓(V)快速切割或加工大厚度

Ra>2.5μm20～4012～40為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工，一般選擇t0/ti=3～4以上一般70～90半精加工Ra=1.25～2.5μm6～206～12精加工

Ra<1.25μm2～64.8以下

40mm以下的鋼，一般參數(shù)怎么設(shè)置都能切，脈寬大了，電流大就能快一些，反之就慢一些而粗糙度好一點(diǎn)。

40-100mm的鋼，就一定有大于20μs的脈寬和大于6倍脈寬的間隔，峰值電流也一定達(dá)到12A以上，以保證有足夠的單個(gè)脈沖能量和足夠排除蝕物的間隔時(shí)間。

100-200mm的鋼，就一定有大于40μs的脈寬和大于10倍脈寬的間隔，峰值電流應(yīng)維持在20A以上，此時(shí)保證足夠的火花爆炸力和蝕除物排出的能力已是至關(guān)重要了。

200mm以上的鋼，已屬大厚度切割的范圍，最重要的是讓單個(gè)脈沖能量達(dá)到0.15(伏.安.秒)，也就是100V，25A，60μs或100V，30A，50μs；125V，30A，40μs；125V，40A，30μs；為不使絲的載流量過大，12倍以上的脈沖間隔已是必備條件了。

對(duì)一些特殊材料，如電導(dǎo)率低的氧化鋁、氧化硅等導(dǎo)電陶瓷材料，單晶硅、聚晶金剛石等晶體材料和磁性材料等，把電壓幅值提高到120-150V甚至200V，對(duì)加工穩(wěn)定和消除短路是很有效的。三、工作介質(zhì)的選擇

1、基本要求（1）一定的絕緣性能；（2）較好的洗滌性能；（3）較好的冷卻性能；（4）對(duì)環(huán)境無污染、配制方便、壽命長。

2、對(duì)工藝指標(biāo)的影響

（1）自來水、蒸餾水、去離子水等水類工作液：對(duì)放電間隙冷卻效果較好，但切割速度低、易斷絲；洗滌性能差，對(duì)放電產(chǎn)物排除不利，放電間隙狀態(tài)差，表面黑臟。

（2）煤油：介電強(qiáng)度高、放電間隙小、排屑困難、切割速度低，但潤滑性能好、不易斷絲。（3）乳化型工作液：乳化液的介電強(qiáng)度比水高，比煤油低，冷卻能力比水弱，比煤油好，洗滌性比水和煤油都好，有利于排屑，切割速度高。結(jié)論：快走絲：乳化液；慢走絲：煤油、去離子水等。四、電極絲的選擇

1、要求：電極絲應(yīng)具有良好的抗電蝕性、抗拉強(qiáng)度，材值均勻。

2、常用電極絲快走絲：有鉬絲、鎢絲、鎢鉬絲等。鎢絲用于窄縫精加工，價(jià)格昂貴；常用鉬絲，抗拉強(qiáng)度高。慢走絲：一般用黃銅絲（國外是內(nèi)為黃銅絲，外鍍?nèi)埸c(diǎn)較低的鋅或鋅合金)，切割速度較高。切割細(xì)微縫槽或要求較小圓角時(shí)采用鎢絲或鉬絲，最小直徑可為φ0.03~φ0.06mm。結(jié)論：快走絲：走絲速度為8～10m/s，0.08～0.22mm鉬絲，往復(fù)循環(huán)，加工精度為±0.01mm，表面粗糙度Ra1.6~6.3μm。工作液為乳化液，如：DX-1、TM-1、502型。慢走絲:

走絲速度是0.001-0.25m/s，0.03～0.35mm銅絲，單向移動(dòng)，可達(dá)到加工精度±0.001mm，表面粗糙度為Ra<0.32μm。工作液為煤油、去離子水。五、工件的裝夾與預(yù)防變形

1、裝夾方式（1）懸臂裝夾（2）兩端支撐裝夾（3）橋式支撐裝夾（4）板式支撐裝夾（5）復(fù)式支撐裝夾

在橋式夾具上再裝上專用夾具，裝夾方便，特別適用于成批零件加工，既可節(jié)省工件找正和調(diào)整電極絲相對(duì)位置等輔助工時(shí)，又保證了工件加工質(zhì)量的一致性。

2、工件的調(diào)整百分表找正劃線找正3、電極絲位置的調(diào)整目測(cè)法（或借助于放大鏡觀察）火花法(或電阻法)自動(dòng)找正中心4、預(yù)防變形的措施（1）變形的形式切縫閉合（或張開）、未淬火件張口、淬火件開口變小、尖角處開裂、凹模中間寬度變小等。（2）原因及措施

A、切割凸模無穿絲孔直接切入、應(yīng)力不平衡；鉆穿絲孔、軌跡距邊緣>5mm。

B、夾壓方法、切割路徑不便在凸模外鉆穿絲孔，改變切割路線及夾壓位置可減小或避免變形。

C、凹模切去的實(shí)體部分太多淬火前先將中部去除，留2-3mm線切割余量，減少切割應(yīng)力。

D、凹模尖角處易應(yīng)力集中尖角處設(shè)適當(dāng)圓角，避免應(yīng)力集中

E、熱處理不當(dāng)保證硬度前提下，較低淬火溫度、較緩慢的加熱、冷卻速度；對(duì)