第7章數(shù)控電 火花加工工藝

1、數(shù)控加工工藝學第7章 數(shù)控電加工工藝7.1 數(shù)控電火花成形加工7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝一、數(shù)控電火花成形加工簡介1. 數(shù)控電火花成形加工原理如圖7-1所示，電火花成形加工的原理是基于工件與工具電極（簡稱電極）之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達到零件的加工要求。7.1 數(shù)控電火花成形加工7.1 數(shù)控電火花成形加工圖7-1 數(shù)控電火花成形加工電火花成形加工須具備以下條件：（1）自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)保證工件與電極之間經(jīng)常保持一定距離以形成放電間隙。一般為0.010.1mm左右,間隙不能過大或過小。間隙過大，極間電壓不能擊穿極間介質(zhì)，無法產(chǎn)生電火花。間隙過小、容易形成短路接觸，

2、同樣不能產(chǎn)生電火花。（2）加工中工件和電極浸泡在液體介質(zhì)中，這種液體介質(zhì)稱為工作液。（3）脈沖電源輸出單向脈沖電壓加在工件和電極上。當電壓升高到間隙中工作液的擊穿電壓時，會使介質(zhì)在絕緣強度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電，如圖7-2(a)所示，瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料形成小的凹坑，如圖7-2(b)所示。脈沖電源提供的脈沖電流波形，如圖7-3所示。7.1 數(shù)控電火花成形加工7.1 數(shù)控電火花成形加工1-陽極；2-從陽極上拋出金屬的區(qū)域；3-熔化的金屬微粒4-工作液；5-在工作液中凝固的金屬微粒；6-在陰極上拋出金屬的區(qū)域；7-陰極；8-氣泡9-放電通道；10-翻邊凸起；11-凹坑圖

3、7-2 放電間隙狀況示意圖7.1 數(shù)控電火花成形加工ti-脈沖寬度；t0-脈沖間隔；T-脈沖周期；Ic電流峰值圖7-3 脈沖電流波形2. 電火花加工的特點及適用范圍(1)電火花加工的特點。 電火花加工屬不接觸加工。 加工過程中工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極小。 電火花加工直接利用電能和熱能來去除金屬材料，與工件材料的強度和硬度等關系不大，因此可以用軟的工具電極加工硬的工件，實現(xiàn)“以柔克剛”。 脈沖參數(shù)可以在一個較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可以在同一臺機床上連續(xù)進行粗、半精及精加工。 直接利用電能加工，便于實現(xiàn)加工過程的自動化。7.1 數(shù)控電火花成形加工(2)電火花加工的適用范圍。如圖7-

4、4所示為電火花加工的適用范圍，具體有以下幾方面： 可以加工任何難加工的金屬材料和導電材料。 可以加工形狀復雜的表面，特別適用于復雜表面形狀工件的加工 可以加工薄壁、彈性、低剛度、微細小孔、異形小孔、深小孔等有特殊要求的零件。7.1 數(shù)控電火花成形加工7.1 數(shù)控電火花成形加工圖7-4 電火花加工的適用范圍7.1 數(shù)控電火花成形加工3. 數(shù)控電火花成形機床的主要組成如圖7-1所示，數(shù)控電火花成形加工機床主要由主機、脈沖電源、機床電氣系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)等部分組成。（1）主機及附件。機床主機由床身、立柱、主軸頭、工作臺等組成。附件包括用以實現(xiàn)工件和電極的裝夾、固定和調(diào)整其相對位置的機

5、械裝置及電極自動交換裝置（ATC或AEC）等。床身和立柱是機床的基礎結構，主軸頭是數(shù)控電火花成形機床的關鍵部件，電極即安裝在其上，主軸頭通過自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)（伺服電動機、滾珠絲杠螺母副等）帶動，在立柱上作升降移動，改變電極和工件之間的間隙。工作臺是用來支承和安裝工件，工作液槽裝在工作臺上，工作臺可作縱向和橫向進給，分別由直流或交流伺服電動機，經(jīng)滾珠絲杠驅(qū)動。運動軌跡是靠數(shù)控系統(tǒng)通過數(shù)控程序控制實現(xiàn)的。7.1 數(shù)控電火花成形加工可調(diào)節(jié)工具電極角度的夾頭屬機床附件。裝夾在主軸頭下的電極，在加工前需要調(diào)節(jié)到與工件基準面垂直，在加工型孔或型腔時，還需要在水平面內(nèi)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)動一個角度，使工具電極的截面形狀

6、與加工的工件型孔或型腔預定位置一致。平動頭也屬機床附件。平動頭是為解決修光側(cè)壁和提高其尺寸精度而設計的。平動頭的動作原理是利用偏心機構將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過平動軌跡保持機構，轉(zhuǎn)化成電極上每一個質(zhì)點都能圍繞其原始位置在水平面內(nèi)作平面小圓周運動，許多小圓的外包絡線就形成加工表面，如圖7-5所示。7.1 數(shù)控電火花成形加工圖7-5 平動加工時電極的運動軌跡7.1 數(shù)控電火花成形加工（2）脈沖電源。脈沖電源的作用是將工頻交流電轉(zhuǎn)變成一定頻率的定向脈沖電流，提供電火花成形加工所需能量。數(shù)控化的脈沖電源與數(shù)控系統(tǒng)密切相關，但有其相對的自主性，它一般由微處理器和外圍接口、脈沖形成和功率放大部分、加工狀態(tài)

7、檢測和自適應控制裝置以及自診斷和保護電路等組成。7.1 數(shù)控電火花成形加工（3）數(shù)控系統(tǒng)。 自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)。自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務是通過改變、調(diào)節(jié)主軸頭（電極）進給速度，使進給速度接近并等于蝕除速度，以維持一定的“平均”放電間隙，保證電火花加工正常而穩(wěn)定進行，以獲得較好的加工效果。常用自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)有電液自動控制系統(tǒng)和電機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)，數(shù)控電火花機床普遍采用電機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)驅(qū)動電機的不同，電機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)可分為步進電動機、直流或交流伺服電機驅(qū)動的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。7.1 數(shù)控電火花成形加工 電火花成形加工單軸數(shù)控系統(tǒng)。它往往控制Z軸，Z向進給由自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)完成

8、。自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一方面始終保持電極和工件間的合理間隙，另一方面沿Z向控制主軸頭（電極）相對工件進給，所以自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)即為Z向自動進給系統(tǒng)。 電火花成形加工多軸數(shù)控系統(tǒng)。它是對機床的多個坐標軸的移動和轉(zhuǎn)動進行數(shù)字控制，使之成為數(shù)字控制進給或數(shù)控伺服進給。由于具有X、Y、Z等多軸控制，電極和工件之間的相對運動復雜，以滿足各種復雜型腔和型孔的加工。7.1 數(shù)控電火花成形加工如圖7-6所示為采用X、Z、C多軸聯(lián)動加工型孔。如圖7-6(a)所示為橫向X軸伺服進給水平加工圓孔；如圖7-6(b)所示為橫向X軸和垂直方向Z軸聯(lián)動加工；如圖7-6(c)所示為Z向伺服進給，每加工一個長方孔后，C軸分度轉(zhuǎn)過3

9、0（12等分），加工圓周均布的多個長方形孔。圖7-6 數(shù)控X、Z、C多軸聯(lián)動加工7.1 數(shù)控電火花成形加工如圖7-7所示為電火花三軸數(shù)控搖動加工（指工作臺在數(shù)控系統(tǒng)控制下向外逐步擴弧運動）型腔。圖7-7(a)為搖動加工修光六角型孔側(cè)壁和底面；圖7-7(b)為搖動加工修光半圓柱側(cè)壁和底面；圖7-7(c)為搖動加工修光半圓球柱的側(cè)壁和球頭底面；圖7-7(d)為用圓柱形工具電極搖動展成加工出任意角度的內(nèi)圓錐面。圖中箭頭線為電極進給和搖動加工軌跡。7.1 數(shù)控電火花成形加工圖7-7 電火花三軸數(shù)控搖動加工7.1 數(shù)控電火花成形加工（4）工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)。工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)由工作液箱、液壓泵、電機、過

10、濾器、工作液分配器、閥門、油杯等組成，它的作用是強迫一定壓力的工作液流經(jīng)放電間隙將電蝕產(chǎn)物排出，并且對使用過的工作液進行過濾和凈化。工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)的工作方式有充油式、抽油式兩種，如圖7-8所示。7.1 數(shù)控電火花成形加工圖7-8 工作液循環(huán)方式7.1 數(shù)控電火花成形加工其中，圖7-8(a)和如圖7-8(b)所示是充油式，將具有一定壓力的干凈液體流向加工表面，迫使工作液連同電蝕產(chǎn)物從電極四周間隙流出。如圖7-8(c)和圖7-8(d)所示是抽油式，從待加工表面，將已使用過的工作液連同電蝕產(chǎn)物一起抽出。工作液過濾裝置常用介質(zhì)（紙質(zhì)、硅藻土等）過濾器，其過濾精度一般為10m，微精加工要求12m。使

11、用時應注意濾芯堵塞程度，及時更換。7.1 數(shù)控電火花成形加工4. 加工液的處理（1）電極躍動法。電極躍動法使電極作周期性上下運動（Z軸加工時），使加工屑等從極間排出。（2）噴流法。噴流法主要有電極噴流法如圖7-9(a)所示和底孔噴流法如圖7-9(b)所示。底孔噴流時還應注意以下幾方面。當加工余量偏向一側(cè)時，注意保持噴流路徑平衡或加強夾具剛性，否則會造成電極變位，加工超差。注意噴流容器和工件是否有泄漏，如有應加以堵塞和密封，否則得不到噴流效果。要注意不要在容器及電極下部積留氣體。7.1 數(shù)控電火花成形加工圖 7-9 加工液的處理方式7.1 數(shù)控電火花成形加工（3）吸引法也分為電極吸引法及底孔吸引

12、法。如圖7-9(c)和圖7-9(d)所示。吸引法常用在深孔的精加工，在數(shù)控電火花機床上進行螺紋、斜齒輪加工時，也常使用，但是由于這時加工液的路徑較長而且是螺線形，所以最好在電極的側(cè)面加工出像絲錐溝那樣的槽，以利于加工液的流通如圖7-10所示。7.1 數(shù)控電火花成形加工 圖7-10 螺紋電極側(cè)面切槽7.1 數(shù)控電火花成形加工（4）噴射法。噴射法一般采用如圖7-11所示方式，主要用于窄小的不通縫隙加工。圖7-11 噴射法7.1 數(shù)控電火花成形加工在進行諸如刻字等面積大而深度淺的加工時，若在一個方向進行較強噴射時也會使另一側(cè)產(chǎn)生二次放電，引出不良結果。解決方法是將噴頭粘接在電極上，如圖7-12(a)

13、和圖7-12(b)所示；或在電極上加工出流道和澆口，使加工液盡可能送入電極前部。這種方法能較好地發(fā)揮加工液的處理效果，如圖7-12(c)所示。圖7-12 噴射法形式7.1 數(shù)控電火花成形加工二、數(shù)控電火花成形加工的一般工藝規(guī)律1. 影響材料放電腐蝕的主要因素(1)極性效應。在電火花加工過程中，工件和電極都要受到不同程度的電腐蝕。實踐證明，即使工件和電極材料完全相同，也會因為所接電源的極性不同而有不同的蝕除速度，這一現(xiàn)象稱為“極性效應”。(2)電參數(shù)。電參數(shù)即為脈沖電源提供給電火花成形加工的脈沖寬度、脈沖間隙和峰值電流。研究結果表明，在連續(xù)的電火花加工過程中，工件或工具都存在單個脈沖的蝕除量q與

14、單個脈沖能量WM在一定范圍內(nèi)成正比的關系。某一段時間的總蝕除量q約等于這段時間內(nèi)單個有效脈沖蝕除量的總和，故正、負極的蝕除速度與單個脈沖能量、脈沖頻率成正比。7.1 數(shù)控電火花成形加工實驗表明，火花維持電壓與脈沖電壓幅值、極間距離，以及放電電流大小等的關系不大，因而可以說，單個脈沖能量正比于平均放電電流的大小和電流脈寬。由上述討論知，提高電蝕除量和生產(chǎn)率的途徑在于提高脈沖頻率f；增加單個脈沖能量WM或者增加單個脈沖平均放電電流ie （對矩形波即為峰值電流Ie）和脈沖寬度ti；減少脈沖間隔t0；設法提高系數(shù)Ka、Kc。7.1 數(shù)控電火花成形加工(3)金屬材料熱學常數(shù)。金屬材料熱學常數(shù)指材料的熔點

15、、沸點、熱導率、比熱容、熔化熱、汽化熱等。當脈沖放電能量相同時，金屬的熔點、沸點、比熱容、熔化熱、汽化熱愈高，電蝕量將愈少，愈難加工；另一方面，熱導率愈大的金屬，由于較多地把瞬時產(chǎn)生的熱量傳導散失到其他部位，因而降低本身的蝕除量。此外，影響加工電蝕量的還有工作液、加工過程的穩(wěn)定性等因素。7.1 數(shù)控電火花成形加工2. 影響加工精度的主要因素影響電火花加工精度的因素很多，主要有機床本身的制造精度、工件的裝夾精度、電極的制造及裝夾精度、電極損耗、放電間隙、加工斜度等因素，這里主要討論與電火花加工工藝有關的因素。7.1 數(shù)控電火花成形加工（1）放電間隙大小及其一致性。電火花加工時，工具電極與工件之間

16、存在著一定的放電間隙。由于放電間隙的大小實際是變化的，從而影響加工精度。除了放電間隙能否保持一致外，其大小對加工精度也有影響。在實際加工中應縮小放電間隙，另外，還必須使加工過程穩(wěn)定。圖7-13 放電間隙等矩性對尖角加工時的影響7.1 數(shù)控電火花成形加工（2）電極的損耗。電火花加工時是將電極的形狀和尺寸復制到工件上，工具電極的損耗對工件尺寸精度和形狀精度都有影響。（3）二次放電。二次放電是指已加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等介入而再次引起的一種非正常放電，集中反映在加工深度方向產(chǎn)生斜度和加工棱邊棱角變鈍等方面，從而影響電火花加工的形狀精度。7.1 數(shù)控電火花成形加工產(chǎn)生加工斜度的情況如圖7-14所示圖7

17、-14 電火花加工時的加工斜度7.1 數(shù)控電火花成形加工3. 影響電火花加工表面質(zhì)量的工藝因素（1）表面粗糙度。電火花加工后的表面，是由脈沖放電時所形成的大量凹坑和硬凸邊排列重疊而形成的。在一定的加工條件下，加工表面的粗糙度可用以下經(jīng)驗公式表示：Ra=KRati0.3Ie0.4 式中：Ra實側(cè)的表面粗糙度評定參數(shù)，（m）；KRa系數(shù)（用銅電極加工淬火鋼，按負極性加工時KRa=2.3）；ti脈沖寬度，（s）；Ie電流峰值，（A）。 由上式可以看出，電蝕表面粗糙度的評定參數(shù)Ra隨脈沖寬度和電流峰值增大而增大。所以表面粗糙度主要取決于單個脈沖能量。單個脈沖能量愈大，表面愈粗糙。 7.1 數(shù)控電火花成

18、形加工電火花加工的表面粗糙度，粗加工表面粗糙度一般可達2.512.5m；精加工表面粗糙度可達3.20.8m；微加工表面粗糙度可達0.80.2m。加工熔點高的硬質(zhì)合金等可獲得比鋼更小的粗糙度。由于電極的相對運動，側(cè)壁粗糙度比底面小。近年來研制的超光脈沖電源已使電火花成形加工的粗糙度達到0.200.10m左右。工件材料對加工表面粗糙度也有影響，熔點高的材料（如硬質(zhì)合金），單脈沖形成的凹坑較小，在相同能量下加工的表面粗糙度要比熔點低的材料（如鋼）好。精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響到加工粗糙度。與紫銅電極相比，用石墨電極的加工表面粗糙度較差。7.1 數(shù)控電火花成形加工（2）表面變質(zhì)層（電火花加

19、工表層）。經(jīng)電火花加工后的工件表層，包括熔化凝固層和熱影響層，如圖7-15所示。圖7-15 放點凹坑剖面7.1 數(shù)控電火花成形加工 熔化凝固層。凝固層位于工件表面最上層，是工件表層材料在脈沖放電的瞬時高溫作用下熔化后未能拋去，在脈沖放電結束后迅速冷卻，凝固而保留下來的金屬層。融化層的厚度隨脈沖能量的增大而變厚，大約為最大不平度值的12倍，但一般不超過0.1mm。單個脈沖能量一定時，脈寬越窄，熔化凝固層越薄 熱影響層。熱影響層位于凝固層和工件基體材料之間，對未淬火的鋼，熱影響層主要為淬火層；對淬火鋼，熱影響層主要為重新淬火層，其厚度較大。單個脈沖能量及脈沖寬度愈大，表面變質(zhì)層就愈厚；工作液的冷卻

20、速度愈快，粘度愈小，表面變質(zhì)層也愈厚。一般粗、半精加工表面變質(zhì)層的厚度為0.10.5mm，精加工為0.010.05mm，微細加工小于0.01mm。7.1 數(shù)控電火花成形加工（3）表面力學性能。 顯微硬度及耐磨性。電火花加工后表面層的硬度一般均比較高，但對某些淬火鋼，也可能稍低于基體硬度。對未淬火鋼，特別是原來含碳量低的鋼，熱影響層的硬度都比基體材料高；對淬火鋼，熱影響層中的再淬火區(qū)硬度稍高或接近于基體硬度，而回火區(qū)的硬度比基體低，高溫回火區(qū)又比低溫回火區(qū)的硬度低。因此，一般來說，電火花加工表面最外層的硬度比較高，耐磨性好。7.1 數(shù)控電火花成形加工 殘余應力。電火花加工表面存在著由于瞬時先熱脹

21、后冷縮作用而形成殘余應力，而且大部分表現(xiàn)為拉應力。殘余應力的大小和分布，主要和材料在加工前的熱處理狀態(tài)及加工時的脈沖能量有關。 耐疲勞性能。電火花加工表面存在著較大的拉應力，還可能存在顯微裂紋，因此其耐疲勞性能比機械加工的表面低許多倍。采用回火處理等，有助于降低殘余應力，或是殘余拉應力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯Γ瑥亩岣咂淠推谛阅堋?.1 數(shù)控電火花成形加工4. 電極在電火花成形加工過程中，電極是十分重要的部件，對其工藝影響甚大。(1)電極損耗。電極的損耗是影響加工精度的一個重要因素。減少電極損耗的措施為： 正確選擇極性。一般說來，在短脈沖精加工時采用正極加工，而在長脈沖粗加工時則采用負極加工。 利用吸附

22、效應。7.1 數(shù)控電火花成形加工（2）電極材料。在生產(chǎn)中應選擇損耗小，加工過程穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，機械加工性能良好，來源豐富，價格低廉的材料作為電極材料。常用電極材料的種類和性能見表7-1。7.1 數(shù)控電火花成形加工（3）電極結構。電極結構可分為整體式電極、組合式電極和鑲拼電極等3種。 整體式電極。整個電極用一塊材料加工而成，如圖7-16所示，是最常用的結構形式。1-固定板；2-電極圖7-16 整體式7.1 數(shù)控電火花成形加工 組合式電極。在同一工件上有多個型孔或型腔時，在某些情況下可以把多個電極組合在一起，如圖7-17所示。圖7-17 組合式電極7.1 數(shù)控電火花成形加工 鑲拼電極。對形狀復雜的

23、電極整體加工有困難時，常將其分成幾塊，分別加工后再鑲拼成整體，這樣可節(jié)省材料，且便于制造。為提高其加工精度，在設計電極時可將其分解為主電極和副電極，先用主電極加工型腔或型孔的主要部分，再用副電極加工尖角、窄縫等部分。7.1 數(shù)控電火花成形加工三、數(shù)控電火花成形加工工藝過程分析常見的型腔加工工藝路線操作過程如下：1. 工藝分析2. 選擇加工方法3. 選擇與放電脈沖有關的參數(shù)，按表7-2選擇與放電脈沖有關的參數(shù)。4. 選擇電極材料。常用電極材料一般使用石墨和銅，一般精密、小電極用銅來加工，而大的電極用石墨。7.1 數(shù)控電火花成形加工5. 設計電極6. 制造電極7. 加工前的準備8. 安排熱處理9.

24、 編制、輸入加工程序7.1 數(shù)控電火花成形加工10. 裝夾與定位（1）根據(jù)工件的尺寸和外形選擇定位基準。（2）準備電極裝夾夾具。（3）裝夾和校正電極。（4）調(diào)整電極的角度和軸心線。（5）工件定位和夾緊。（6）根據(jù)零件圖找準電極與工件的相對位置。11. 開機加工12. 加工結束 7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝一、數(shù)控電火花線切割加工簡介1. 數(shù)控電火花線切割加工原理數(shù)控電火花線切割加工的過程中主要包含下列3部分內(nèi)容(圖7-18)。圖7-18 電火花線切割加工原理圖7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 電火花線切割加工時電極絲和工件之間的脈沖放電。在正負極之間加上脈沖電源，當來一個電脈沖時，在電極絲

25、和工件之間產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道的中心溫度瞬時可高達10000C以上，高溫使工件金屬熔化，甚至有少量氣化，高溫也使電極絲和工件之間的工作液部分汽化，這些汽化后的工作液和金屬蒸氣瞬間迅速熱膨脹，并具有爆炸的特性。這種熱膨脹和局部微爆炸，將熔化和汽化的金屬材料拋出而實現(xiàn)對工件材料進行電蝕切割加工。為了電火花加工的順利進行，必須創(chuàng)造條件保證每來一個電脈沖在電極絲和工件之間產(chǎn)生的是火花放電而不是電弧放電。首先必須使兩個電脈沖之間有足夠的間隔時間。為了保證火花放電時電極絲不被燒斷，必須向放電間隙注入大量工作液，以便電極絲得到充分冷卻。同時電極絲必須作高速軸向運動，以避免火花放電總在電極絲的局部位置

26、而被燒斷。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 電火花線切割加工的走絲運動。為了避免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在加工過程中電極絲沿軸向作走絲運動。走絲原理如圖7-19所示。圖7-19 走絲機構原理圖7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 X、Y坐標工作臺運動。工件安裝在上下兩層的X、Y坐標工作臺上，分別由步進電動機驅(qū)動作數(shù)控運動。上層工作臺的傳動示意圖，如圖7-20所示。圖7-20 上層工作臺的傳動示意圖7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝2. 電火花線切割加工的特點和應用（1）電火花線切割加工的優(yōu)點。 電火花線切割能切割加工傳統(tǒng)方法難于加工或無法加工的高硬度、高強度、高

27、脆性、高韌性等導電材料及半導體材料。 由于電極絲極細，可以加工細微異形孔、窄縫和復雜形狀零件。 工件被加工表面受熱影響小，加工精度較高。 加工過程中，工具與工件不直接接觸，不存在顯著的切削力，有利于加工低剛度工件。 材料利用率高。 省去了成形工具電極的設計和制造費用，縮短了生產(chǎn)準備時間。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（2）電火花線切割加工的缺點。電火花線切割加工的缺點是生產(chǎn)率低，且不能加工盲孔類零件和階梯表面。（3）數(shù)控電火花線切割加工的應用范圍。 加工模具。適用于加工各種形狀的沖模。 能加工電火花成形加工用的電極 可用于加工品種多、數(shù)量少的零件，特殊難加工材料的零件，材料試驗樣件，各種型孔

28、、凸輪、樣板、成型刀具。同時還可以進行微細加工，異形槽的加工等。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝3. 數(shù)控電火花線切割加工機床分類與基本組成（1）數(shù)控電火花線切割加工機床的分類。電火花線切割機床有多種分類方式。一般可以按機床的走絲速度、加工特點、脈沖電源和控制方式等進行分類。 按走絲速度可分為慢速走絲方式、高速走絲方式、線切割機床以及混合式線切割機床。 按加工特點可分為大、中、小型以及普通直壁切割型與錐度切割型線切割機床。 按脈沖電源形式可分為RC電源、晶體管電源、分組脈沖電源及自適應控制電源線切割機床。 按控制方式可分為模仿形線切割機床、光電跟蹤線切割機床、光電與微機混合控制線切割機床、數(shù)字

29、程序控制或微機控制線切割機床等。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（2）基本組成。它主要由機械裝置、脈沖電源、工作液供給裝置、數(shù)控裝置和編程裝置等組成。 機械裝置。機械裝置主要由床身、坐標工作臺、絲電極驅(qū)動裝置、工作液箱、附件和夾具等幾部分組成。a. 坐標工作臺?？梢杂蠿、Y向移動工作臺和U、V形移動工作臺，如圖7-21所示。X、Y向移動工作臺是安裝工件、相對線電極進行進給的部分。U、V形移動工作臺，是具有錐度加工功能的電火花線切割機床的一個組成部分，通常是放在上導向器部位。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝圖7-21 四軸同時控制1-X軸伺服電機；2-Y軸伺服電機3-數(shù)控柜；4-穿孔紙帶；5-V

30、軸伺服電機；6-U軸伺服電機7-上導向器；8-工件；9-下導向器7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝b. 絲電極驅(qū)動裝置。它又稱為走絲系統(tǒng)。絲電極驅(qū)動裝置，如圖7-22所示。1-工作臺；2-夾具；3-工件；4-脈沖電源；5-電極絲；6-導輪；7-絲架8-工作液箱9-儲絲筒圖7-22絲電極驅(qū)動裝置示意圖7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 脈沖電源。它是數(shù)控電火花線切割加工機床的最重要組成部分之一，與數(shù)控電火花成形加工所用的在原理上相同。脈沖電源的形式很多，如晶體管矩形波脈沖電源、高頻分組脈沖電源、并聯(lián)電容型脈沖電源和低損耗電源等。 工作液供給裝置。其作用組成與電火花成形加工中工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)的相同。

31、7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝二、數(shù)控線切割加工工藝1工藝分析首先對零件圖進行分析以明確加工要求，其次是確定工藝基準，采用什么方法定位。2工藝準備（1）切割前工件的準備。為了減少切割過程中模具的變形及提高加工質(zhì)量，切割前凸凹模零件應滿足以下要求： 工件上、下兩平面的平行度誤差應小于0.05mm。 工件應加工一對正交立面，作為定位、校驗與測量基準。 模具切割應采用封閉式切割，以降低切割溫度，減小變形。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 切割工件的四周邊料留余量應為模具厚度的1/4為宜，一般邊緣留余量不小于5mm。 為減小模具變形，并正確選擇加工方法和嚴格執(zhí)行熱處理規(guī)范，對于精度要求高的模具，最好

32、進行兩次回火處理。 工件淬火前應將所有銷孔、螺釘孔加工成形。 模具熱處理后，穿絲孔內(nèi)應去除氧化皮與雜質(zhì)，防止導電性能降低而引起斷絲故障。 線切割前，工件表面應去除氧化皮和銹跡，并進行消磁處理。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（2）電極絲選擇。電極絲應具有良好的導電性和抗電蝕性，抗拉強度高，材質(zhì)均勻。常用電極絲有鉬絲、鎢絲、黃銅絲等。黃銅絲直徑在0.10.3mm范圍內(nèi)，一般用于慢速導向走絲加工?？焖僮呓z機床大都選用鉬絲作電極絲，直徑在0.080.2mm范圍內(nèi)。絲電極直徑的選擇應根據(jù)切縫寬窄、工件厚度和拐角尺寸大小來選擇。若加工帶尖角、窄縫的小型零件宜選用較細的電極絲；若加工大厚度的工件或大電流切

33、割時應選較粗的電極絲。目前，國產(chǎn)電極絲的絲徑規(guī)格有010mm、015mm、020mm、025mm、030mm、033mm和035mm等，絲徑誤差一般在2mm以內(nèi)。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（3）電極絲初始位置的確定。線切割加工前，應將電極絲調(diào)整到切割的起始位置。穿絲孔位置的確定，有如下原則： 當切割凸模需要設置穿絲孔時，其位置可選在加工軌跡的拐角附近，以簡化編程。 切割凹模等零件的內(nèi)表面時，將穿絲孔設置在工件對稱中心，對編程計算和電極絲定位都較方便。但切入行程較長，不適合大型工件，此時應將穿絲孔設置在靠近加工軌跡邊角處或選在已知坐標點上。 在一塊毛坯上要切出兩個以上零件或在加工大型工件時

34、，應沿加工軌跡設置多個穿絲孔，以便發(fā)生斷絲時能就近重新穿絲，切入斷絲點。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝確定電極絲相對工件的基準面、基準線或基準孔的坐標位置的方法有以下幾種： 目測法。直測目測或借助28倍的放大鏡來進行觀測，以確定電極絲與工件有關基準面的相對位置。 火花法。移動工作臺使工件的基準面逐漸靠近電極絲，在出現(xiàn)火花的瞬時，記下工作臺的相應坐標值，再根據(jù)放電間隙推算電極絲中心的坐標。 電阻法。利用電極絲與工件基面之間由絕緣到短路接觸的瞬間，前后電阻突變的特點來確定電極絲相對于工件基準的坐標位置。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 自動找中心。所謂自動找中心，就是讓電極絲在工件孔的中心自定位

35、。其原理如圖7-23所示圖7-23 電極絲自動找中心原理7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝3工件準備（1）工件材料及毛坯。（2）工件加工基準的選擇。 為了便于線切割加工，根據(jù)工件外形和加工要求，應準備相應的校正和加工基準，并且此基準應盡量與圖樣的設計基準一致，常見的有以下兩種形式： 以外形為校正和加工基準。 以外形為校正基準，內(nèi)孔為加工基準。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（3）穿絲孔的確定。穿絲孔的位置最好選在已知軌跡尺寸的交點處或便于計算的坐標點上，以簡化編程中有關坐標尺寸的計算，減少誤差。當切割帶有封閉型孔的凹模工件時，穿絲孔應設在型孔的中心。對于大的型孔切割，穿絲孔可設在靠近加工軌跡的邊

36、角處。在切割凸模外形時，應將穿絲孔選在型面外，最好設在靠近切割起始點處。切割窄槽時，穿絲孔應設在圖形的最寬處。在同一塊坯件上切割出兩個以上工件時，應設置各自獨立的穿絲孔7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（4）切割路線的確定。選擇切割路線時，須注意以下幾個方面。 應將工件與其夾持部分分割的部分安排在切割路線的末端。 ( a) 錯誤的切割路線 （b） 正確的切割路線圖7-24切割路線的選擇7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 切割路線應從坯件預制的穿絲孔開始，由外向內(nèi)順序切割。 （a）錯誤方案 （ b）可用的方案 （c）最好的方案圖7-25 切割起始點和切割路線的安排7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 兩

37、次切割法。切割孔類零件，為減少變形，采用兩次切割。如圖7-26所示。1-第一次切割路線；2-第一次切割后的實際圖形；3-第二次切割的圖形圖； 圖7-26 二次切割法圖例7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝 在一塊毛坯上要切出兩個以上零件時，不應連續(xù)一次切割出來，而應從該毛坯的不同預制穿絲孔開始加工,如圖7-27所示。 加工的路線，距離端面（側(cè)面）應大于5mm。 (a) 錯誤方案 （b）正確的方案圖7-27 在一塊毛坯上要切出兩個以上零件的加工路線7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝4加工條件的選擇（1）電參數(shù)的選擇。線切割加工一般采用晶體管高頻脈沖電源，用單個脈沖能量小，脈寬窄，頻率高的電參數(shù)進行正極

38、性加工?？筛淖兊碾妳?shù)主要有脈沖寬度、峰電流值、脈沖間隔、空載電壓、放電電流等。要獲得較好的表面粗糙度，所選用電參數(shù)也?。蝗粢螳@得較高的切割速度，脈沖參數(shù)要大些；加工大厚度工件時，宜選用較高的脈沖電壓、較大的脈寬和電流峰值。快速走絲線切割加工電參數(shù)的選擇見表7-3。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（2）機械參數(shù)的選擇。對于普通的快速走絲線切割機床，其走絲速度一般都是固定不變的。進給速度的調(diào)整主要是電極絲與工件之間的間隙調(diào)整。進給速度的調(diào)整主要靠調(diào)節(jié)變頻進給量，表7-4給出根據(jù)進給狀態(tài)調(diào)整變頻的方法。7.2 數(shù)控線切割機床的加工工藝（3）工作液的選配。電火花線切割對工作液的要求是要有一定的絕緣性能、較好的消電離能力和滅弧能力、滲透性好、生產(chǎn)率高、穩(wěn)定性好、對電極絲壽命的影響小，還應有較好的洗滌性能、防腐蝕性能、潤滑性能、對人體無害、價格便宜、使用安全等。慢走絲電火花線切割加工的工作液一般都用去離子水。一般電阻率應在10100kcm。在用慢走絲電火花線切割機床進行特殊精加工時，也可采