特種加工第三章2(線切割加工)

1、特種加工技術(shù)第三章特種加工技術(shù)第三章一一、數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控系統(tǒng)：作用作用軌跡控制軌跡控制脈沖電源脈沖電源精確地控制電極絲相對(duì)精確地控制電極絲相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，使零件于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，使零件獲得所需的形狀和尺寸。獲得所需的形狀和尺寸。根據(jù)放電間隙大小與放電根據(jù)放電間隙大小與放電狀態(tài)控制進(jìn)給速度，使之與工狀態(tài)控制進(jìn)給速度，使之與工件材料的蝕除速度相平衡，保件材料的蝕除速度相平衡，保持正常的穩(wěn)定切割加工。持正常的穩(wěn)定切割加工。 數(shù)控線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)數(shù)控線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)n目前絕大部分機(jī)床采目前絕大部分機(jī)床采用數(shù)字程序控制，并用數(shù)字程序控制，并且普遍采用繪圖式編且普遍采用繪圖式編程技術(shù)。程技術(shù)

2、。n操作者首先在計(jì)算機(jī)操作者首先在計(jì)算機(jī)屏幕上畫出要加工的屏幕上畫出要加工的零件圖形，線切割專零件圖形，線切割專用軟件用軟件( (如如YHYH軟件、北軟件、北航海爾的航海爾的CAXACAXA線切割線切割軟件軟件) )會(huì)自動(dòng)將圖形轉(zhuǎn)會(huì)自動(dòng)將圖形轉(zhuǎn)化為化為ISOISO代碼或代碼或3B3B代碼代碼等線切割程序。等線切割程序。加工過程顯示線切割加工機(jī)床控制系統(tǒng)的主要功能：線切割加工機(jī)床控制系統(tǒng)的主要功能：（1 1）軌跡控制：）軌跡控制：精確控制電極絲相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，加工出需要的精確控制電極絲相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，加工出需要的工件形狀和尺寸。工件形狀和尺寸。 （2 2）加工控制：）加工控制：主要包

3、括對(duì)伺服進(jìn)給速度、脈沖電源、走絲機(jī)構(gòu)、工作主要包括對(duì)伺服進(jìn)給速度、脈沖電源、走絲機(jī)構(gòu)、工作液循環(huán)系統(tǒng)以及其他的機(jī)床操作的控制。此外，失效液循環(huán)系統(tǒng)以及其他的機(jī)床操作的控制。此外，失效安全及自診斷功能等也是重要方面。安全及自診斷功能等也是重要方面。 把圖樣上工件的形狀和尺寸編制成程序指令。計(jì)把圖樣上工件的形狀和尺寸編制成程序指令。計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的程序進(jìn)行計(jì)算，并發(fā)出進(jìn)給信號(hào)來控算機(jī)根據(jù)輸入的程序進(jìn)行計(jì)算，并發(fā)出進(jìn)給信號(hào)來控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)精密絲杠，使工件制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)精密絲杠，使工件相對(duì)于電極絲作軌跡運(yùn)動(dòng)相對(duì)于電極絲作軌跡運(yùn)動(dòng)主要主要組成組成工作液箱工作液箱工作液泵

4、工作液泵流量控制閥流量控制閥作用作用及時(shí)地從加工區(qū)域中排除電蝕產(chǎn)物，并連續(xù)及時(shí)地從加工區(qū)域中排除電蝕產(chǎn)物，并連續(xù)充分供給清潔的工作液，以保證脈沖放電過程穩(wěn)充分供給清潔的工作液，以保證脈沖放電過程穩(wěn)定而順利地進(jìn)行。（一般采用專用配比的乳化液）定而順利地進(jìn)行。（一般采用專用配比的乳化液）二二、工作液循環(huán)系統(tǒng)：工作液循環(huán)系統(tǒng)：進(jìn)液管進(jìn)液管回液管回液管過濾網(wǎng)罩過濾網(wǎng)罩工作液的主要作用及要求工作液的主要作用及要求n工作液的主要作用是在電火花線切割加工過程工作液的主要作用是在電火花線切割加工過程中脈沖間歇時(shí)間內(nèi)及時(shí)將已蝕除下來的電蝕產(chǎn)中脈沖間歇時(shí)間內(nèi)及時(shí)將已蝕除下來的電蝕產(chǎn)物從加工區(qū)域中排除，使電極絲與工

5、件間的介物從加工區(qū)域中排除，使電極絲與工件間的介質(zhì)迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài)，保證火花放電不會(huì)變?yōu)橘|(zhì)迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài)，保證火花放電不會(huì)變?yōu)檫B續(xù)的弧光放電，使線切割順利進(jìn)行下去。連續(xù)的弧光放電，使線切割順利進(jìn)行下去。n工作液應(yīng)具有一定的介電能力、較好的消電離工作液應(yīng)具有一定的介電能力、較好的消電離能力、滲透性好、穩(wěn)定性好等特性，還應(yīng)有較能力、滲透性好、穩(wěn)定性好等特性，還應(yīng)有較好的洗滌性能、防腐蝕性能、對(duì)人體無危害等。好的洗滌性能、防腐蝕性能、對(duì)人體無危害等。n低速走絲線切割機(jī)床大多采用去離子水作工作低速走絲線切割機(jī)床大多采用去離子水作工作液，只有在特殊精加工時(shí)才采用絕緣性能較高液，只有在特殊精加工時(shí)才采用

6、絕緣性能較高的煤油。的煤油。n高速走絲線切割機(jī)床使用的工作液是專用乳化高速走絲線切割機(jī)床使用的工作液是專用乳化液。如：、等。液。如：、等。 三、影響線切割工藝指標(biāo)的因素三、影響線切割工藝指標(biāo)的因素（一）線切割加工的主要工藝指標(biāo)（一）線切割加工的主要工藝指標(biāo) n切割速度切割速度n表面粗糙度表面粗糙度n加工精度加工精度n電極絲損耗量電極絲損耗量 1 1、切割速度、切割速度 在一定的切割條件下，單位時(shí)間內(nèi)電極絲中在一定的切割條件下，單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過的面積總和稱為切割速度，單心線在工件上切過的面積總和稱為切割速度，單位為位為mm2/min。通?？熳呓z線切割速度為通?？熳呓z線切割速度為

7、 50100 mm2/min，而慢走絲切割速度為，而慢走絲切割速度為100100150150 mm2/min，它與加工電流大小有關(guān)，它與加工電流大小有關(guān)，為了在不同脈沖電源、不同加工電流下比較切割為了在不同脈沖電源、不同加工電流下比較切割效果，將每安培電流的切割速度稱為切割效率，效果，將每安培電流的切割速度稱為切割效率，一般切割效率為一般切割效率為 20 mm2/(minA)。 2 2、表面粗糙度、表面粗糙度 我國和歐洲通常采用輪廓算術(shù)平均我國和歐洲通常采用輪廓算術(shù)平均偏差偏差 RaRa（m m）來表示表面粗糙度，）來表示表面粗糙度，日本則采用日本則采用 RmaxRmax（m m）來表示。）來

8、表示。高速走絲線切割加工的表面粗糙度高速走絲線切割加工的表面粗糙度一般為一般為 Ra5Ra52.52.5m m，最佳也只有，最佳也只有 Ra1Ra1m m 左右。低速走絲線切割加工左右。低速走絲線切割加工的表面粗糙度一般為的表面粗糙度一般為 Ra1.25Ra1.25m m，最佳可達(dá)最佳可達(dá) Ra0.2Ra0.2m m。3 3、加工精度加工精度n加工精度是指加工后工件加工精度是指加工后工件的尺寸精度、幾何形狀精的尺寸精度、幾何形狀精度（如直線度、平面度、度（如直線度、平面度、圓度等）和位置精度（如圓度等）和位置精度（如平行度、垂直度、傾斜度平行度、垂直度、傾斜度等）的總稱。等）的總稱。n高速走絲

9、線切割加工的可高速走絲線切割加工的可控加工精度在控加工精度在 0.010.010.02mm 0.02mm 左右，低速走絲左右，低速走絲線切割加工可達(dá)線切割加工可達(dá) 0.0050.0050.002mm 0.002mm 左右。左右。n如圖為精細(xì)配合零件。如圖為精細(xì)配合零件。4 4、電極絲損耗量、電極絲損耗量n對(duì)快走絲機(jī)床，電極對(duì)快走絲機(jī)床，電極絲損耗量用電極絲在絲損耗量用電極絲在切割切割 10 000 mm10 000 mm面面積后電極絲直徑的減積后電極絲直徑的減少量來表示，一般鉬少量來表示，一般鉬絲直徑減小量不應(yīng)大絲直徑減小量不應(yīng)大于于 0.01 mm0.01 mm。對(duì)慢走。對(duì)慢走絲機(jī)床，由于電

10、極絲絲機(jī)床，由于電極絲是一次性的，故電極是一次性的，故電極絲損耗量可忽略不計(jì)。絲損耗量可忽略不計(jì)。（二）電參數(shù)的影響（二）電參數(shù)的影響1、脈沖寬度ti 通常情況下，放電脈沖寬度通常情況下，放電脈沖寬度t ti i加大時(shí)，加大時(shí)，切割速度提高，加工表面粗糙度變差。一般切割速度提高，加工表面粗糙度變差。一般取脈沖寬度取脈沖寬度t ti i260s。在分組脈沖及光。在分組脈沖及光整加工時(shí)，整加工時(shí)，t ti i可小至可小至. .s以下。以下。 n放電脈沖間隔放電脈沖間隔t to o減小時(shí)，平均電流增大，減小時(shí)，平均電流增大，切割速度加快。切割速度加快。n但脈沖間隔但脈沖間隔t to o過小會(huì)引起電弧

11、放電和斷過小會(huì)引起電弧放電和斷絲。絲。一般情況下，取脈沖間隔一般情況下，取脈沖間隔t to o(4(48)8)t ti i。在切割大厚度工件時(shí)，應(yīng)取較大值，以在切割大厚度工件時(shí)，應(yīng)取較大值，以保持加工過程的穩(wěn)定性。保持加工過程的穩(wěn)定性。2 2、脈沖間隔脈沖間隔 t to o 3 3、電參數(shù)對(duì)線切割電火花加工的工藝指標(biāo)綜合電參數(shù)對(duì)線切割電火花加工的工藝指標(biāo)綜合影響的規(guī)律：影響的規(guī)律：n(1) (1) 加工速度隨著加工峰值電流、脈沖寬度加工速度隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大和脈沖間隔的減小而提高，即加工速的增大和脈沖間隔的減小而提高，即加工速度隨著加工平均電流的增加而提高。實(shí)驗(yàn)證度隨著加工平均電

12、流的增加而提高。實(shí)驗(yàn)證明，增大峰值電流對(duì)切割速度的影響比用增明，增大峰值電流對(duì)切割速度的影響比用增大脈寬的辦法顯著。大脈寬的辦法顯著。n(2) (2) 加工表面粗糙度數(shù)值隨著加工峰值電流、加工表面粗糙度數(shù)值隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大及脈沖間隔的減小而增大，脈沖寬度的增大及脈沖間隔的減小而增大，不過脈沖間隔對(duì)表面粗糙度影響較小。不過脈沖間隔對(duì)表面粗糙度影響較小。 n在加工中改變電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)影響很大，必須根據(jù)在加工中改變電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)影響很大，必須根據(jù)具體的加工對(duì)象和要求，綜合考慮各因素及其相互影具體的加工對(duì)象和要求，綜合考慮各因素及其相互影響關(guān)系選取合適的電參數(shù)，既優(yōu)先滿足主要加工要

13、求，響關(guān)系選取合適的電參數(shù)，既優(yōu)先滿足主要加工要求，又同時(shí)提高各項(xiàng)加工指標(biāo)。又同時(shí)提高各項(xiàng)加工指標(biāo)。n加工精密小零件時(shí)，精度和表面粗糙度是主要指標(biāo)，加工精密小零件時(shí)，精度和表面粗糙度是主要指標(biāo)，加工速度是次要指標(biāo)，這時(shí)選擇電參數(shù)主要滿足尺寸加工速度是次要指標(biāo)，這時(shí)選擇電參數(shù)主要滿足尺寸精度高、表面粗糙度好的要求。精度高、表面粗糙度好的要求。n加工中、大型零件時(shí)，對(duì)尺寸的精度和表面粗糙度要加工中、大型零件時(shí)，對(duì)尺寸的精度和表面粗糙度要求低一些，故可選較大的加工峰值電流、脈沖寬度，求低一些，故可選較大的加工峰值電流、脈沖寬度，盡量獲得較高的加工速度。盡量獲得較高的加工速度。（三）非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)

14、的影響（三）非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響n電極絲及其材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響，目前電火花線電極絲及其材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響，目前電火花線切割加工使用的電極絲材料有鉬絲、鎢絲、鎢鉬合切割加工使用的電極絲材料有鉬絲、鎢絲、鎢鉬合金絲、黃銅絲、銅鎢絲等。金絲、黃銅絲、銅鎢絲等。n采用鎢絲加工時(shí)，可獲得較高的加工速度，但放電采用鎢絲加工時(shí)，可獲得較高的加工速度，但放電后絲質(zhì)易變脆，容易斷絲，故應(yīng)用較少，只在慢走后絲質(zhì)易變脆，容易斷絲，故應(yīng)用較少，只在慢走絲弱規(guī)準(zhǔn)加工中尚有使用。鉬絲比鎢絲熔點(diǎn)低，抗絲弱規(guī)準(zhǔn)加工中尚有使用。鉬絲比鎢絲熔點(diǎn)低，抗拉強(qiáng)度低，但韌性好，在頻繁的急熱急冷變化過程拉強(qiáng)度低，但韌性好，在頻繁的

15、急熱急冷變化過程中，絲質(zhì)不易變脆、不易斷絲。中，絲質(zhì)不易變脆、不易斷絲。n采用黃銅絲做電極絲時(shí)，加工速度較高，加工穩(wěn)定采用黃銅絲做電極絲時(shí)，加工速度較高，加工穩(wěn)定性好，但抗拉強(qiáng)度差，損耗大。性好，但抗拉強(qiáng)度差，損耗大。n快走絲線切割加工中廣泛使用鉬絲作為電極絲，慢快走絲線切割加工中廣泛使用鉬絲作為電極絲，慢走絲線切割加工中廣泛使用直徑為走絲線切割加工中廣泛使用直徑為0.1 mm0.1 mm以上的黃以上的黃銅絲作為電極絲。銅絲作為電極絲。n1 1、電極絲的直徑電極絲的直徑n表中列出幾種直徑的鉬絲的最小拉斷力表中列出幾種直徑的鉬絲的最小拉斷力 絲徑/mm 最小拉斷力/N 0.06 23 0.08

16、34 0.10 78 0.13 1213 0.15 1416 0.18 1820 0.22 2225 電極絲的直徑是根據(jù)加工電極絲的直徑是根據(jù)加工要求和工藝條件選取的。要求和工藝條件選取的。在加工要求允許的情況下，在加工要求允許的情況下，可選用直徑大些的電極絲?？蛇x用直徑大些的電極絲。快走絲一般采用快走絲一般采用0.100.100.25 mm0.25 mm的鉬絲。的鉬絲。 2 2、電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)工藝指標(biāo)的影響電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)工藝指標(biāo)的影響n快走絲線切割加工時(shí)，加工工件表面往往會(huì)快走絲線切割加工時(shí)，加工工件表面往往會(huì)出現(xiàn)黑白交錯(cuò)相間的條紋，電極絲進(jìn)口處呈出現(xiàn)黑白交錯(cuò)相間的條紋，電極絲進(jìn)口處呈黑

17、色，出口處呈白色。條紋的出現(xiàn)與電極絲黑色，出口處呈白色。條紋的出現(xiàn)與電極絲的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，這是排屑和冷卻條件不同造成的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，這是排屑和冷卻條件不同造成的。工作液在放電間隙里受高溫?zé)崃逊纸?，的。工作液在放電間隙里受高溫?zé)崃逊纸?，形成高壓氣體，急劇向外擴(kuò)散，對(duì)上部蝕除形成高壓氣體，急劇向外擴(kuò)散，對(duì)上部蝕除物的排除造成困難。物的排除造成困難。n放電產(chǎn)生的炭黑等物質(zhì)將凝聚附著在上部加放電產(chǎn)生的炭黑等物質(zhì)將凝聚附著在上部加工表面上，使之呈黑色；工表面上，使之呈黑色；n經(jīng)過電火花線切割加工的表面，就形成黑白經(jīng)過電火花線切割加工的表面，就形成黑白交錯(cuò)相間的條紋。這是往復(fù)走絲工藝的特性交錯(cuò)相間的條紋。這是往復(fù)

18、走絲工藝的特性之一。之一。與電極絲運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)的條紋與電極絲運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)的條紋電極絲運(yùn)動(dòng)方向工件加工表面3 3、工件材料及厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響工件材料及厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響n1 1工件材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響工件材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響n工藝條件大體相同的情況下，工件材料的化學(xué)、工藝條件大體相同的情況下，工件材料的化學(xué)、物理性能不同，加工效果也將會(huì)有較大差異。物理性能不同，加工效果也將會(huì)有較大差異。n在慢速走絲方式、煤油介質(zhì)情況下，加工銅件在慢速走絲方式、煤油介質(zhì)情況下，加工銅件過程穩(wěn)定，加工速度較快。加工硬質(zhì)合金等高過程穩(wěn)定，加工速度較快。加工硬質(zhì)合金等高熔點(diǎn)、高硬度、高脆性材料時(shí)，加工穩(wěn)定性及熔點(diǎn)

19、、高硬度、高脆性材料時(shí)，加工穩(wěn)定性及加工速度都比加工銅件低。加工鋼件，特別是加工速度都比加工銅件低。加工鋼件，特別是不銹鋼、磁鋼和未淬火或淬火硬度低的鋼等材不銹鋼、磁鋼和未淬火或淬火硬度低的鋼等材料時(shí)，加工穩(wěn)定性差，加工速度低，表面粗糙料時(shí)，加工穩(wěn)定性差，加工速度低，表面粗糙度也差。度也差。4 4、進(jìn)給速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響進(jìn)給速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響n在線切割加工時(shí)，工件不斷被蝕除，即有一個(gè)在線切割加工時(shí)，工件不斷被蝕除，即有一個(gè)蝕除速度；另一方面，為了電火花放電正常進(jìn)蝕除速度；另一方面，為了電火花放電正常進(jìn)行，電極絲必須向前進(jìn)給，即有一個(gè)進(jìn)給速度。行，電極絲必須向前進(jìn)給，即有一個(gè)進(jìn)給速度。在正常

20、加工中，蝕除速度大致等于進(jìn)給速度，在正常加工中，蝕除速度大致等于進(jìn)給速度，從而使放電間隙維持在一個(gè)正常的范圍內(nèi)，使從而使放電間隙維持在一個(gè)正常的范圍內(nèi)，使線切割加工能連續(xù)進(jìn)行下去。線切割加工能連續(xù)進(jìn)行下去。n蝕除速度與機(jī)器的性能、工件的材料、電參數(shù)、蝕除速度與機(jī)器的性能、工件的材料、電參數(shù)、非電參數(shù)等有關(guān)，但一旦對(duì)某一工件進(jìn)行加工非電參數(shù)等有關(guān)，但一旦對(duì)某一工件進(jìn)行加工時(shí)，它就可以看成是一個(gè)常量；在國產(chǎn)的快走時(shí)，它就可以看成是一個(gè)常量；在國產(chǎn)的快走絲機(jī)床中，有很多機(jī)床的進(jìn)給速度需要人工調(diào)絲機(jī)床中，有很多機(jī)床的進(jìn)給速度需要人工調(diào)節(jié)，它又是一個(gè)隨時(shí)可變的可調(diào)節(jié)參數(shù)。節(jié)，它又是一個(gè)隨時(shí)可變的可調(diào)節(jié)參

21、數(shù)。n正常的電火花線切割加工就要保證進(jìn)給速度與蝕除速度正常的電火花線切割加工就要保證進(jìn)給速度與蝕除速度大致相等，使進(jìn)給均勻平穩(wěn)。若進(jìn)給速度過高大致相等，使進(jìn)給均勻平穩(wěn)。若進(jìn)給速度過高( (過跟蹤過跟蹤) )，即電極絲的進(jìn)給速度明顯超過蝕除速度，則放電間隙會(huì)越即電極絲的進(jìn)給速度明顯超過蝕除速度，則放電間隙會(huì)越來越小，以致產(chǎn)生短路。當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，電極絲馬上會(huì)產(chǎn)來越小，以致產(chǎn)生短路。當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，電極絲馬上會(huì)產(chǎn)生短路而快速回退。當(dāng)回退到一定的距離時(shí)，電極絲又以生短路而快速回退。當(dāng)回退到一定的距離時(shí)，電極絲又以大于蝕除速度的速度向前進(jìn)給，又開始產(chǎn)生短路、回退。大于蝕除速度的速度向前進(jìn)給，又開始產(chǎn)生短路、回退。這樣頻繁的短路現(xiàn)象，一方面造成加工的不穩(wěn)定，另一方這樣頻繁的短路現(xiàn)象，一方面造成加工的不穩(wěn)定，另一方面造成斷絲；若進(jìn)給速度太慢面造成斷絲；若進(jìn)給速度太慢( (欠跟蹤欠跟蹤) )，即電極絲的進(jìn)給，即電極絲的進(jìn)給速度明顯落后于工件的蝕除速度，則電極絲與工件之間的速度明顯落后于工件的蝕除速度，則電極絲與工件之間的距離越來越大，造成開路。這樣出現(xiàn)工件蝕除過程暫時(shí)停距離越來越大，造成開路。這樣出現(xiàn)工件蝕除過程暫時(shí)停頓，整個(gè)加工速度自然會(huì)大大降低。由此可見，在線切割頓，整個(gè)加工速度自然會(huì)大大降低。由此可見，在線切割加工中調(diào)節(jié)進(jìn)給速度雖然本身并不具有提高加工速度的能加工中調(diào)