1、Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3 电火花线切割加工,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3 电火花线切割加工,3.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范围3.2 电火花线切割加工设备3.3 电火花线切割控制系统和编程技术3.4 影响线切割工艺指标的因素3.5 线切割加工工艺及其扩展应用,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的原理利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极 对，工件进行脉冲火花放电，切割成形
2、。高速走丝和低速走丝电极丝作高速往复运动（810m/s）电极丝作低速单向运动（0.2m/s）,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范围,电火花线切割原理1-绝缘底板 2-工件 3-脉冲电源4-钼丝 5-导向轮 6-支架 7-贮丝筒,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,2.2.电火花线切割加工,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工与电火花成形加工的共性电压、电流波形基本相
3、似；单个脉冲放电状态加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律、材料的可加工性等基本相似。,3.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范围,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.线切割加工的特性脉冲宽度、平均电流不能太大，工艺加工参数范围较小，属 中、精正极性电火花加工；采用水或水基工作液，电阻率较小，开路状态下有明显电解 电流，存在的电解效应有益于改善表面粗糙度；一般没有稳定的电弧放电；存在“疏散接触”式轻压放电现象；节省成形工具电极的设计制造费用；可以加工微细异形孔、窄缝、复杂形状工件；单位长度电极丝损耗较少，对加工精度影响较小。,Precision En
4、gineering Lab.,Xiamen Univ.,3.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的应用范围模具加工；电火花加工与线切割加工的精度区别电火花成形用电极加工零件加工品种多、数量少的零件、特殊难加工材料的零件、试验样件、特殊齿轮、成形刀具等。,3.2 电火花线切割加工设备,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.电火花线切割加工设备主要有机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统、机床附件等部分组 成。,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2 电火花线切割加工设备,3.2.1 机床
5、本体3.2.2 脉冲电源3.2.3 工作液循环系统,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.1 机床本体,机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。床身支承和固定的作用，具有一定的刚度和强度。坐标工作台通过两个坐标分别进给，完成各种曲线轨迹。,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.1 机床本体,走丝机构高速走丝机床电极丝平整的卷绕在贮丝筒上，贮丝筒通过联轴节与驱动电机相连，电动机由专门的换向装 置控制正反交替运转，实现切割。,Precision Engineering
6、 Lab.,Xiamen Univ.,3.2.1 机床本体,走丝机构（续）低速走丝机床,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.1 机床本体,锥度切割装置偏移式丝架（高速走丝切割机床）,3.2.1 机床本体,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.锥度切割装置双坐标联动装置（低速走丝切割 机床）,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.2 脉冲电源,线切割加工使用的脉冲电源具有脉冲宽度较窄（2 60s），单个脉冲能量、平均电流（15A）较小的 特点，一般采用正极
7、性加工。常用脉冲电源晶体管矩形波脉冲电源高频分组脉冲电源并联电容型脉冲电源低损耗电源,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.2 脉冲电源,晶体管矩形波脉冲电源,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.2 脉冲电源,高频分组脉冲电源,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.2 脉冲电源,并联电容型脉冲电源,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.2 脉冲电源,降低放电电流的上升率可降低电极丝的损耗。低损耗
8、电源前阶梯波脉冲电源矩形波脉冲电源串入电感，使得前后沿变缓,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.2.3 工作液循环系统,工作液循环系统由工作液泵、液箱、过滤器、管道、流量控制阀等组成。工作液选择高速走丝线切割专用乳化液，浇注式供液低速走丝线切割去离子水工作液，浇注或浸泡方式供液,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.3 电火花线切割控制系统和编程技术,3.3.1 线切割控制系统3.3.2 线切割数控编程要点3.3.3 自动编程,Precision Engineering Lab.,Xiamen Uni
9、v.,3.3.1 线切割控制系统,线切割控制系统轨迹控制按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹。加工控制自动控制伺服进给速度，维持正常放电间隙和稳定切割加工。,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.3.1 线切割控制系统,NC控制电火花线切割控制原理根据图样上工件的形状和尺寸编制程序指令，通 过键盘或磁带等输入计算机，计算机根据输入指 令控制驱动电动机，电动机带动精密丝杆，使工 件相对于电极丝作轨迹运动。,3.3.1 线切割控制系统,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.轨迹控制原理高速走丝数控线切割多采
10、用逐点比较法，分为四 个节拍工作：1 偏差判别决定x或y进给2 进给3 偏差计算作为下一步判别的依据4 终点判断达到终点，则停止差补和进给,3.3.1 线切割控制系统,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.加工控制功能1 进给速度控制2 短路回退3 间隙补偿4 图形缩放、旋转和平移5 适应控制6 自动找中心7 信息显示,3.3.2 线切割数控编程要点,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.线切割数控编程要点(表1)高速走丝线切割3B低速走丝线切割ISO，EIA,Precision Engineering Lab.,
11、Xiamen Univ.,3.3.3 自动编程,自动编程针对人工编程工作量大，容易出错的问题，利 用计算机进行自动编程是必然趋势。,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.4 影响线切割工艺指标的因素,3.4.1 线切割加工的主要工艺指标3.4.2 电参数的影响3.4.3 非电参数的影响3.4.4 合理选择电参数3.4.5 合理调整变频进给方式,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.4.1 线切割加工的主要工艺指标,切割速度单位时间内，电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度。在不计切割方向和表面粗
12、糙度等条件下达到的切割速度称为最高切割速度。每安培电流的切割速度称为切割效率。,3.4.1 线切割加工的主要工艺指标,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.表面粗糙度高速走丝线切割一般为Ra52.5m，最佳1m。低速走丝线切割一般可达Ra1.25m，最佳0.2m。电极丝损耗量切割10000mm2后电极丝直径的减小量，不应大于0.01 mm。加工精度尺寸精度、位置精度、形状精度,3.4.2 电参数的影响,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.脉冲宽度加大脉冲宽度则加工速度提高，表面粗糙度变差脉冲间隔减小脉冲间隔则平均
13、电流增加，加工速度提高开路电压电压提高，加工间隙变大，排屑容易，提高了加工速度和稳定性，但是会 造成丝损加大放电峰值电流加大放电峰值电流则加工速度提高，表面粗糙度变差放电波形高频分组脉冲加工效果好，电流波形前沿上升较慢时，电极丝损耗小,3.4.3 非电参数的影响,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.电极丝及其移动速度 对于高速走丝：材质：高走丝线切割广泛采用耐磨损、抗拉强度高、不易断丝的钼丝张。力：采用衡张力装置改善丝张力的波动，提高加工稳定性。直径：采用细丝获得精细形状和很小的圆角半径，最高切割速度一般 都用粗丝实现。走丝速度：提高走丝速度有利于电极
14、丝把工作液带入较大厚度的工件 放电间隙中，有利于电蚀产物的排出，过高则引起振动，影响加工精 度,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.4.3 非电参数的影响,电极丝及其移动速度 对于低速走丝：材质和直径：有较大的选择范围，高生产率 粗加工可用0.3mm以下的镀锌黄铜丝，精微 加工时可用0.03mm以上的钼丝丝张力均匀，振动较小，加工稳定，表面粗 糙度、精度指标等均较好,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.4.3 非电参数的影响,工件厚度及材料厚度材料加工铜、铝、淬火钢时，加工过程稳定，切割速度高；加工
15、不锈钢、磁钢、未淬火钢时，稳定性较差，切割速 度较低，表面质量不太好；加工硬质合金时，比较稳定，切割速度较低，表面粗糙 度值较小。,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.4.3 非电参数的影响,预制进给速度根据电压、电流表调节进给速度，保持加工间 隙恒定在最佳值。其他影响因素机械部件精度、工作液等,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.4.4 合理选择电参数,必须在满足一定表面粗糙度的前提下提高切割速度，受到脉冲间隔消电离的限制单个脉冲能量小，则表面粗糙度好选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形，电
16、流上升率低，电极丝损耗小切割厚工件时，电参数取较大值，选用矩形波、高 电压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔可充分 消电离，保证加工稳定性,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.4.5 合理调整变频进给方式,1脉冲示波器观察法,3.4.5 合理调整变频进给方式,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.2电压、电流表观察法电流、电压表指示针应平稳不动或仅左右轻微、缓慢 地摆动，而非急速来回并以较大幅度摆动，否则表示 加工状态不稳定，难以保证加工精度和正常加工速度并，且会引起断丝。电流表指针如果经常向下摇摆(平均电
17、流指示值减 小)，说明加工状态偏开路，进给欠跟踪，应将跟踪速 度调快；若经常向上摇摆(平均电流指示值增大)，则 说明加工状态偏短路，属于进给过跟踪状态，应将跟 踪速度调慢。,3.4.5 合理调整变频进给方式,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.按加工电流和短路电流的比值 调节无论工件材料、厚度。加工规准大小，只要调 节变频进给旋钮，把电流表上指示的平均电流（加工电流）大约等于短路电流70变频80进给，速度最合理。更严格的比值调节法,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.5 线切割加工工艺及其扩展应用,电火花线切割加工工艺及机床分类切割直壁二维型面有斜度切割功能变锥度、上下异形型面,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.5 线切割加工工艺及其扩展应用,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,3.5 线切割加工工艺及其扩展应用,
