现代加工技术-03电火花线切割

1、第5章电火花线切割加工,1,贾宝贤,5687026,WireElectricalDischargeMachiningWEDM,课程内容大纲,2,1绪论2电火花加工3电火花线切割加工4电化学加工5超声波加工6磨料与水喷射加工7激光加工8快速原型制造9电子束、离子束加工10化学、等离子体、磁性磨料加工、挤压珩磨,5.1电火花线切割加工原理、特点及应用范图,3,电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的，是20世纪50年代末，最早在前苏联发展起来的一种新工艺。采用线状电极(钼丝、铜丝或镀锌铜丝)靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割，有时简称线切割。它已获得广泛的应用，目前国内外的线切割机

2、床已占电加工机床的60以上。,电火花线切割加工4分10.flv,一、电火花线切割加工原理,4,电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工）电极丝沿其轴向作走丝运动（金属丝0.0060.2mm）工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动快走丝：走丝速度810m/s，往复运动（我国独创）慢走丝：走丝速度0.2m/s，单向运动,脉冲电源,5,放电间隙的构成,加工机理,6,形成放电通道,电弧成长、金属熔解、气化,爆炸、电极材料抛出,冷却、排屑、极间消电离,快慢走丝区别,7,快慢走丝比较,8,慢走丝精度高，但排屑困难，铜丝为主，工作电流大。,在工件上打孔,安装钼丝,进行切割,冷却液起着冷却和绝缘的双重作用,加工

3、后的零件,电火花线切割过程,10,电极丝,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，与电火花穿孔成型加工既有共性，又有特性。1电火花线切割加工与电火花成型加工的共性(1)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，如开路正常火花放电、短路及相互转换等。(2)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基本相似，可以加工硕质合金等一切导电材料。,2线切割加工与电火花加工的特点比较,12,(1)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，因而在开路状态下，仍有

4、明显的电解电流。稍有益于改善加工表面质量。(2)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，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态，有“微开路”、“微短路”现象。(3)电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。,2线切割加工与电火花加工的特点比较,13,(4)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，这对新产品的试制很有意义。(5)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“套料”加

5、工，实际金属去除量很少、材料的利用率很高。(6)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。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。,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：(1)加工模具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。(2)加工电火花成型加工用的电极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，用线切割加工特别经济，也适用于加工微细复杂形状

6、的电极。(3)加工零件试制新产品时，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。在零件制造方面，可用于加工品种多，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、成型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽和的加工等。,样件,15,样件,16,样件,17,样件,18,图案,19,5.2电火花线切割加工机床,20,脉冲电源控制系统工作液循环系统机床本体坐标工作台走丝机构丝架床身,快走丝,21,快走丝：电极丝多用钼丝，做往复运动，走丝速度一

7、般为2.5m/s10m/s左右,快走丝电火花线切割机床结构原理图1-走丝溜板2-卷丝筒3-电极丝4-丝架5-下丝臂6-上丝臂7-导丝轮8-工作液喷嘴9-工件10-绝缘垫块11、16伺服电机12-工作台13-溜板14-伺服电机电源15-数控装置16-脉冲电源,慢走丝,22,慢走丝：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0.2m/min，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、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1-溜板2-绝缘垫块3、13-伺服电机4-工作台5-放丝卷筒6、11-导丝轮和旅紧机构7-导向装置8-工作液喷嘴9-工

8、件10-脉冲电源12-收丝卷筒14-数控装置15-伺服电机电源,一、机床本体,23,机床本体坐标工作台走丝机构丝架床身,电火花线切割机床,二、脉冲电源,24,为什么采用正极性加工？电极丝细，WM不能过大，即：电流小（15A），窄脉冲（260s）短脉冲加工中，正极性加工保护工具电极,线切割用脉冲电源晶体管矩形波脉冲电源高频分组脉冲电源低损耗电源电流上升率小（di/dt），电极散热好，损耗低,三、工作液循环系统,25,工作液慢走丝：去离子水，浸泡式快走丝：乳化液，浇注式对工作液的要求绝缘性能洗涤性能冷却性能环保工作液循环系统的组成,5.3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数

9、控编程方法,一、线切割控制系统,27,线切割控制系统的组成轨迹控制原理加工控制功能,线切割控制系统的组成,28,切割轨迹控制系统控制电极丝相对于工件的运动轨迹进给控制系统进给速度=蚀除速度走丝机构控制机床操作控制及其他辅助控制,轨迹控制原理,29,常用的轨迹控制方法逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法逐点比较法,加工控制功能,30,进给控制：进给速度=蚀除速度短路回退：按原路退回（记忆路径功能）间隙补偿：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自动找中心：信息显示：加工过程相关信息,间隙补偿方法,31,二、线切割数控编程要点,32,编程方法手工编程：自动编程：根据图

10、纸要求由计算机自动完成程序代码形式G指令（ISO标准代码）3B指令G指令编程方法3B指令编程方法,三、自动编程,33,许多CAD/CAM软件都有电火花线切割自动编程功能如UG、CAXA,5.4线切割加工工艺及应用,34,图5-16数控线切割机床的加工工艺路线图,a)正确的切割路线b)错误的切割路线,1、应用中应注意的工艺问题,（1）合理安排切割路线,a)不正确的方案b)可用的方案c)最好的方案,合理安排切割路线,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置。1）对加工要求较低的工件，可直接目测来确定电极丝和工件的相互位置，也可采用火花法，即利用电极丝与工件在一定间隙

11、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，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确定电极丝相对工件基准的坐标位置。3）数控电火花线切割机床，一般具有电极丝自动找中心坐标位置的功能。,（2）电极丝初始位置的确定,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换。A、要求生产率较高时：电规准选较大值；B、表面粗糙度值要求较高时：电规准选小值；C、要求切割速度较高时：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，过大的电流将引起断丝。D、加工大厚度工件时：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，帮助排屑和使工作液进入加工区。,（3）电规准的选择,火花线切割加工一般只用于切割二维曲面，即用于切割型孔，不能加工立体曲面（即三维曲面）。但是，通过增加一个数控回转工作台，工件装在用步进电动机驱动的回转工作台上，采取数控移动和数控转动相结合的方式编程