现代加工技术-03电火花线切割

1、哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术第第5章电火花线切割加工章电火花线切割加工1贾宝贤贾宝贤 ( 5687026 WireWire Electrical DischargeElectrical Discharge Machining MachiningWEDMWEDM哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术课程内容大纲课程内容大纲2 1 1绪论绪论 2 2电火花加工电火花加工 3 3电火花线切割加工电火花线切割加工 4 4电化学加工电化学加工 5 5超声波加工超声波加工 6 6磨料与水喷射加工磨料与水喷射加工 7 7激光加工激光加工 8 8快速快速原原型

2、型制造制造 9 9电子束、离子束加工电子束、离子束加工 1010化学、等离子体、磁性磨料加工化学、等离子体、磁性磨料加工、挤压珩磨、挤压珩磨哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术5.1 5.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范图电火花线切割加工原理、特点及应用范图3 电火花线切割加工电火花线切割加工是在电火花加工基础上发是在电火花加工基础上发展起来的，是展起来的，是2020世纪世纪5050年代末，最早在前苏联发年代末，最早在前苏联发展起来的一种新工艺。展起来的一种新工艺。 采用线状电极采用线状电极( (钼丝、铜丝或镀锌铜丝钼丝、铜丝或镀锌铜丝) )靠火靠火花放电对工件进行

3、切割，故称为电火花线切割，花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割，有时简称有时简称线切割线切割。它已获得广泛的应用，目前国。它已获得广泛的应用，目前国内外的线切割机床已占电加工机床的内外的线切割机床已占电加工机床的6060以上。以上。?电火花线切割加工电火花线切割加工4 4分分10.flv10.flv哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术一、电火花线切割加工原理一、电火花线切割加工原理4v 电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工）电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工）v 电极丝沿其轴向作走丝运动电极丝沿其轴向作走丝运动（金属丝（金属丝0.0060.2mm）v 工件相对于电极

4、丝在工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动平面内作数控运动v 快走丝：走丝速度快走丝：走丝速度 810m/s，往复运动，往复运动（我国独创）（我国独创）v 慢走丝：走丝速度慢走丝：走丝速度 0.2 m/s，单向运动，单向运动XY电源哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术脉冲电源5工工 件件（+）脉冲电源脉冲电源去离子水去离子水电极丝电极丝（-）电电 源源放电间隙的构成放电间隙的构成哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术加工机理6形成放电通道形成放电通道电弧成长、金属熔解、气化电弧成长、金属熔解、气化爆炸、电极材料抛出爆炸、电极材料抛出冷却、排屑、极间消

5、电离冷却、排屑、极间消电离哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术快慢走丝区别7哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术快慢走丝比较8慢走丝精度高，但排屑困难，铜丝为主，工作慢走丝精度高，但排屑困难，铜丝为主，工作电流大。电流大。哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术在工件上打孔在工件上打孔安装钼丝安装钼丝进行切割进行切割冷却液起着冷却和绝缘的双重作用冷却液起着冷却和绝缘的双重作用加工后的零件加工后的零件电火花线切割过程电火花线切割过程哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术10电极丝哈工大哈工大( (威海威海) ) 现

6、代加工技术现代加工技术二、线切割加工的特点二、线切割加工的特点11 分析电火花线切割加工过程的工艺和机理，与电分析电火花线切割加工过程的工艺和机理，与电火花穿孔成型加工既有共性，又有特性。火花穿孔成型加工既有共性，又有特性。 1 1电火花线切割加工与电火花成型加工的电火花线切割加工与电火花成型加工的共性共性 (1)(1)线切割加工的电压、电流被形与电火花加工的线切割加工的电压、电流被形与电火花加工的基本相似。单个脉冲也有多种形式的放电状态，如开基本相似。单个脉冲也有多种形式的放电状态，如开路正常火花放电、短路及相互转换等。路正常火花放电、短路及相互转换等。 (2)(2)线切割加工的加工机理、生

7、产率、表倒粗糙度线切割加工的加工机理、生产率、表倒粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也都与电火花加工的等工艺规律，材料的可加工性等也都与电火花加工的基本相似，可以加工硕质合金等一切导电材料。基本相似，可以加工硕质合金等一切导电材料。哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术2 2线切割加工与电火花加工的线切割加工与电火花加工的特点特点比较比较12 (1)(1)采用水或水基工作液，不会引燃起火，易实现安全采用水或水基工作液，不会引燃起火，易实现安全无人运转，工作液的电阻率远比煤油小，因而在开路状态无人运转，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。稍有益于改

8、善加工表面质量。下，仍有明显的电解电流。稍有益于改善加工表面质量。 (2) (2)一般没有稳定电弧放电状态。因为电极丝与工件始一般没有稳定电弧放电状态。因为电极丝与工件始终有相对运动，尤其是快走丝电火花线切割加工，因此，终有相对运动，尤其是快走丝电火花线切割加工，因此，线切割加工的间隙状态可以认为是由正常火花放电、开路线切割加工的间隙状态可以认为是由正常火花放电、开路和短路这三种状态组成。往往在单个脉冲内有多种放电状和短路这三种状态组成。往往在单个脉冲内有多种放电状态，有态，有“微开路微开路”、“微短路微短路”现象。现象。 (3)(3)电极与工件之间存在着电极与工件之间存在着“疏松接触疏松接触

9、”式轻压放电现式轻压放电现象。象。哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术2 2线切割加工与电火花加工的特点比较线切割加工与电火花加工的特点比较13 (4) (4)省掉了成型的工具电极，大大降低了成型工具电极省掉了成型的工具电极，大大降低了成型工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备时间和加工周期，这的设计和制造费用，缩短了生产准备时间和加工周期，这对新产品的试制很有意义。对新产品的试制很有意义。 (5) (5)因电极丝较细，可加工微细异形孔、窄缝和复杂形因电极丝较细，可加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。由于切缝很窄，且只对工件材料进行状的工件。由于切缝很窄，且只对工件材

10、料进行“套料套料”加工，实际金属去除量很少、材料的利用率很高。加工，实际金属去除量很少、材料的利用率很高。 (6) (6)因采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极因采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的影响较小，特别在慢走丝的损耗较少，从而对加工精度的影响较小，特别在慢走丝线切割加工时，电极丝一次使用，电极损耗对加工精度丝线切割加工时，电极丝一次使用，电极损耗对加工精度的影响更小。的影响更小。 电火花线切割加工有许多突出的长处，因而在国内外电火花线切割加工有许多突出的长处，因而在国内外发展都较快，已获得了广泛的应用。发展都较快，已获得了广泛的应用。哈工大哈

11、工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术三、线切割加工的应用范围三、线切割加工的应用范围14线切割加工主要应用于以下几个方面：线切割加工主要应用于以下几个方面： (1) (1)加工模具加工模具 适用于各种形状的冲模，还可加工挤压模、适用于各种形状的冲模，还可加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑压模等通常带锥度的模具。粉末冶金模、弯曲模、塑压模等通常带锥度的模具。 (2)(2)加工电火花成型加工用的电极加工电火花成型加工用的电极 一般穿孔加工的电极以一般穿孔加工的电极以及带锥度型腔加工的电极。对于铜钨、银钨合金之类的材料，及带锥度型腔加工的电极。对于铜钨、银钨合金之类的材料，用线切割加工

12、特别经济，也适用于加工微细复杂形状的电极。用线切割加工特别经济，也适用于加工微细复杂形状的电极。 (3)(3)加工零件加工零件 试制新产品时，用线切割在板料上直接割出试制新产品时，用线切割在板料上直接割出零件，例如切割特殊微电机硅钢片定转子铁心。由于不需另行零件，例如切割特殊微电机硅钢片定转子铁心。由于不需另行制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。另外修改设计、制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。另外修改设计、变更加工程序比较方便，加工簿件时还可多片叠在一起加工。变更加工程序比较方便，加工簿件时还可多片叠在一起加工。在零件制造方面，可用于加工品种多，数量少的零件，特殊难在零件制造方面，可

13、用于加工品种多，数量少的零件，特殊难加工材料的零件，材料试验样件，各种型孔、凸轮、样板、成加工材料的零件，材料试验样件，各种型孔、凸轮、样板、成型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽和的加工等。型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽和的加工等。哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术样件样件15哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术样件样件16哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术样件样件17哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术样件样件18哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术图案图案19哈工大哈工

14、大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术5.25.2 电火花线切割加工机床电火花线切割加工机床20 脉冲电源脉冲电源 控制系统控制系统 工作液循环系统工作液循环系统 机床本体机床本体l坐标工作台坐标工作台l走丝机构走丝机构l丝架丝架l床身床身哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术21 快走丝电火花线切割机床结构原理图快走丝电火花线切割机床结构原理图1-走丝溜板走丝溜板 2-卷丝筒卷丝筒 3-电极丝电极丝 4-丝架丝架 5-下丝臂下丝臂 6-上丝臂上丝臂 7-导丝轮导丝轮 8-工作液喷嘴工作液喷嘴 9-工件工件 10-绝缘垫块绝缘垫块 11、16伺服电机伺服电机 12

15、-工作台工作台 13-溜板溜板 14-伺服电机电源伺服电机电源 15-数控装置数控装置 16-脉冲电源脉冲电源哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术慢走丝22走丝作单方向运动，多用铜丝，为一次性使用走丝作单方向运动，多用铜丝，为一次性使用，走丝速度一般低于，走丝速度一般低于0.2m/min，电极丝走丝平稳无震动，电极丝走丝平稳无震动，损耗小，因此加工精度高，表面粗糙度值低，但其导向、损耗小，因此加工精度高，表面粗糙度值低，但其导向、張紧机构比较复杂。張紧机构比较复杂。慢走丝电火花线切割机床的结构原理图慢走丝电火花线切割机床的结构原理图1-溜板溜板 2-绝缘垫块绝缘垫块 3、

16、13-伺服电机伺服电机 4-工作台工作台 5-放丝卷筒放丝卷筒 6、11-导丝轮和旅紧机构导丝轮和旅紧机构 7-导导向装置向装置 8-工作液喷嘴工作液喷嘴 9-工件工件 10-脉冲电源脉冲电源 12-收丝卷筒收丝卷筒 14-数控装置数控装置 15-伺服电机电源伺服电机电源 哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术一、机床本体一、机床本体23 机床本体机床本体l坐标工作台坐标工作台l走丝机构走丝机构l丝架丝架l床身床身电火花线切割机床电火花线切割机床哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术二、脉冲电源二、脉冲电源24 为什么采用正极性加工？为什么采用正极性加工

17、？l电极丝细，电极丝细，WWMM不能过大，即：不能过大，即：电流小（电流小（1 15A5A），窄），窄脉冲（脉冲（2 260s60s）l短脉冲加工中，短脉冲加工中，正极性加工正极性加工保护工具电极保护工具电极n线切割用脉冲电源线切割用脉冲电源u晶体管矩形波脉冲电源晶体管矩形波脉冲电源u高频分组脉冲电源高频分组脉冲电源u低损耗电源低损耗电源u电流上升率小（电流上升率小（d di i/d/dt t），电极），电极散热好，损耗低散热好，损耗低tututu哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术三、三、工作液循环系统工作液循环系统25 工作液工作液l慢走丝：去离子水，浸泡式慢走丝：去

18、离子水，浸泡式l快走丝：乳化液，浇注式快走丝：乳化液，浇注式 对工作液的要求对工作液的要求l绝缘性能绝缘性能l洗涤性能洗涤性能l冷却性能冷却性能l环保环保 工作液循环系统的组成工作液循环系统的组成哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术5.35.3电火花线切割控制系统和编程技术电火花线切割控制系统和编程技术26 线切割控制系统线切割控制系统 线切割数控编程方法线切割数控编程方法哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术一、线切割控制系统一、线切割控制系统27n线切割控制系统的组成线切割控制系统的组成n轨迹控制原理轨迹控制原理n加工控制功能加工控制功能哈工大哈工

19、大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术线切割控制系统的组成线切割控制系统的组成28 切割轨迹控制系统切割轨迹控制系统l控制电极丝相对于工件的运动轨迹控制电极丝相对于工件的运动轨迹 进给控制系统进给控制系统l进给速度进给速度= =蚀除速度蚀除速度 走丝机构控制走丝机构控制 机床操作控制及其他辅助控制机床操作控制及其他辅助控制哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术轨迹控制原理轨迹控制原理29 常用的轨迹控制方法常用的轨迹控制方法l逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法 逐点比较法逐点比较法哈工大哈工大( (威海威海

20、) ) 现代加工技术现代加工技术加工控制功能加工控制功能30 进给控制：进给速度进给控制：进给速度= =蚀除速度蚀除速度 短路回退：按原路退回（记忆路径功能）短路回退：按原路退回（记忆路径功能） 间隙补偿间隙补偿： 图形微放：缩放、旋转、平移图形图形微放：缩放、旋转、平移图形 适应控制：根据工况改变电规准适应控制：根据工况改变电规准 自动找中心：自动找中心： 信息显示：加工过程相关信息信息显示：加工过程相关信息哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术间隙补偿方法间隙补偿方法31rr凸体的加工凸体的加工凹体的加工凹体的加工哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技

21、术二、线切割数控编程要点二、线切割数控编程要点32 编程方法编程方法l手工编程：手工编程：l自动编程：根据图纸要求由计算机自动完成自动编程：根据图纸要求由计算机自动完成 程序代码形式程序代码形式lG G指令（指令（ISOISO标准代码）标准代码）l3B3B指令指令 G G指令编程方法指令编程方法 3B3B指令编程方法指令编程方法哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术三、自动编程三、自动编程33许多许多CAD/CAM软件都有电火花线切割自动编程功能软件都有电火花线切割自动编程功能如如UG、CAXA哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术5.45.4线切割加工

22、工艺及应用线切割加工工艺及应用34机床的检查与调整工作液的选配电极丝的选择及校正穿丝孔的加工其 他工艺准备分析图纸机床自动补偿人工预补偿补偿设置先确定装夹方向及位置手工编程专用编程器编程微机自动编程其 他编制程序直线K和圆弧R检验法控制台显示机床空走试切样板先割非重要零件程序校验夹具的选用工件的找正确定丝中心的坐标工件装夹加工临时停机断 丝突然断电短 路其 他故障处理通用量具专用量具仪器测量其 他检验图图 5-16 数控线切割机床的加工工艺路线图数控线切割机床的加工工艺路线图哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术a) 正确的切割路线正确的切割路线 b) 错误的切割路线错误的

23、切割路线( a )( b )装夹部分装夹部分( c )( d )装夹部分装夹部分( a )( b )装夹部分装夹部分( c )( d )装夹部分装夹部分1、应用中应注意的工艺问题、应用中应注意的工艺问题（1 1）合理安排切割路线）合理安排切割路线哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术a) 不正确的方案不正确的方案 b) 可用的方案可用的方案 c) 最好的方案最好的方案合理安排切割路线合理安排切割路线哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术 在线切割加工中，需要确定电极丝相对工件的基准面、在线切割加工中，需要确定电极丝相对工件的基准面、基准线或基准孔的坐标位

24、置。基准线或基准孔的坐标位置。 1）对加工要求较低的工件，）对加工要求较低的工件，可直接可直接目测目测来确定电极丝和工件来确定电极丝和工件的相互位置，也可采用的相互位置，也可采用火花法火花法，即利用电极丝与工件在一定，即利用电极丝与工件在一定间隙下发生效电的火花，来确定电极丝的坐标位置。间隙下发生效电的火花，来确定电极丝的坐标位置。 2）对加工要求较高的零件，可采用电阻法，）对加工要求较高的零件，可采用电阻法，利用电极丝与工利用电极丝与工件基面由绝缘到短路接触的瞬间，两者间电阻突变的待点来件基面由绝缘到短路接触的瞬间，两者间电阻突变的待点来确定电极丝相对工件基准的坐标位置。确定电极丝相对工件基

25、准的坐标位置。 3）数控电火花线切割机床，）数控电火花线切割机床，一般具有电极丝一般具有电极丝自动找中心坐标自动找中心坐标位置的功能位置的功能 。（2）电极丝初始位置的确定）电极丝初始位置的确定 哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术 根据工件的要求、电极和工件的材料、加工工艺指标和根据工件的要求、电极和工件的材料、加工工艺指标和经济效果等因素来确定电规准，并在加工过程中及时地转经济效果等因素来确定电规准，并在加工过程中及时地转换。换。 A、要求生产率较高时：、要求生产率较高时：电规准选较大值；电规准选较大值； B、表面粗糙度值要求较高时：、表面粗糙度值要求较高时：电规准选

26、小值；电规准选小值； C、要求切割速度较高时：、要求切割速度较高时：脉冲参数要选大一些，但加脉冲参数要选大一些，但加工电流的增大受到电极丝截面积的限制，过大的电流将引工电流的增大受到电极丝截面积的限制，过大的电流将引起断丝。起断丝。 D、加工大厚度工件时：、加工大厚度工件时：为了改善排屑条件，宜选用较为了改善排屑条件，宜选用较高的脉冲电压、较大的脉宽和峰值电流，以增大放电间隙，高的脉冲电压、较大的脉宽和峰值电流，以增大放电间隙，帮助排屑和使工作液进入加工区。帮助排屑和使工作液进入加工区。 （3）电规准的选择）电规准的选择哈工大哈工大( (威海威海) ) 现代加工技术现代加工技术 火花线切割加工一般只用于火花线切割加工一般只用于切割