電火花線切割加工工藝規(guī)律

1、第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.1 主要工藝指標(biāo)主要工藝指標(biāo)5.2 電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響5.3 非電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響非電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響5.4 合理選擇電火花線切割加工工藝合理選擇電火花線切割加工工藝5.5 習(xí)題習(xí)題第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.1 主要工藝指標(biāo)主要工藝指標(biāo)1切割速度線切割加工中的切割速度是指在保證一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過的面積的總和，單位為mm2/min。最高切割速度是指在不

2、計切割方向和表面粗糙度等條件下，所能達(dá)到的最大切割速度。通?？熳呓z線切割加工的切割速度為4080mm2/min，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20 mm2/(minA)。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律2加工精度加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形狀精度和位置精度的總稱。加工精度是一項綜合指標(biāo)，它包括切割軌跡的控制精度、機(jī)械傳動精度、工件裝夾定位精度以及脈沖電源參數(shù)的波動、電極絲的直徑誤差、損耗與抖動、工作液臟污程度的變化、加工操作者的熟練程度等對加工精度的影響。3表面粗糙

3、度 在我國和歐洲表面粗糙度常用輪廓算術(shù)平均偏差Ra(m)來表示，在日本常用Rmax來表示。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律4電極絲損耗量 對快走絲機(jī)床，電極絲損耗量用電極絲在切割10 000 mm2面積后電極絲直徑的減少量來表示，一般減小量不應(yīng)大于0.01 mm。對慢走絲機(jī)床，由于電極絲是一次性的，故電極絲損耗量可忽略不計。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.2 電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響1放電峰值電流對工藝指標(biāo)的影響放電峰值電流增大，單個脈沖能量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度數(shù)值增大，電極

4、絲損耗增大，加工精度有所下降。因此第一次切割加工及加工較厚工件時取較大的放電峰值電流。放電峰值電流不能無限制增大，當(dāng)其達(dá)到一定臨界值后，若再繼續(xù)增大峰值電流，則加工的穩(wěn)定性變差，加工速度明顯下降，甚至斷絲。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律2脈沖寬度ti對工藝指標(biāo)的影響在其他條件不變的情況下，增大脈沖寬度ti，線切割加工的速度提高，表面粗糙度變差。這是因為當(dāng)脈沖寬度增加時，單個脈沖放電能量增大，放電痕跡會變大。同時，隨著脈沖寬度的增加，電極絲損耗也變大。因為脈沖寬度增加，正離子對電極絲的轟擊加強(qiáng)，結(jié)果使得接負(fù)極的電極絲損耗變大。當(dāng)脈沖寬度ti增大到一臨界值后，線切割

5、加工速度將隨脈沖寬度的增大而明顯減小。因為當(dāng)脈沖寬度ti達(dá)到一臨界值后，加工穩(wěn)定性變差，從而影響了加工速度。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律3脈沖間隔to對工藝指標(biāo)的影響在其他條件不變的情況下，減小脈沖間隔to，脈沖頻率將提高，所以單位時間內(nèi)放電次數(shù)增多，平均電流增大，從而提高了切割速度。脈沖間隔to在電火花加工中的主要作用是消電離和恢復(fù)液體介質(zhì)的絕緣。脈沖間隔to不能過小，否則會影響電蝕產(chǎn)物的排出和火花通道的消電離，導(dǎo)致加工穩(wěn)定性變差和加工速度降低，甚至斷絲。當(dāng)然，也不是說脈沖間隔to越大，加工就越穩(wěn)定。脈沖間隔過大會使加工速度明顯降低，嚴(yán)重時不能連續(xù)進(jìn)給，加工

6、變得不穩(wěn)定。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律在電火花成型加工中，脈沖間隔的變化對加工表面粗糙度影響不大。在線切割加工中，在其余參數(shù)不變的情況下，脈沖間隔減小，線切割工件的表面粗糙度數(shù)值稍有增大。這是因為一般電火花線切割加工用的電極絲直徑都在0.25 mm以下，放電面積很小，脈沖間隔的減小導(dǎo)致平均加工電流增大，由于面積效應(yīng)的作用，致使加工表面粗糙度值增大。脈沖間隔的合理選取，與電參數(shù)、走絲速度、電極絲直徑、工件材料及厚度有很大關(guān)系。因此，在選取脈沖間隔時必須根據(jù)具體情況而定。當(dāng)走絲速度較快、電極絲直徑較大、工件較薄時，因排屑條件好，可以適當(dāng)縮短脈沖間隔時間。反之，則

7、可適當(dāng)增大脈沖間隔。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律綜上所述，電參數(shù)對線切割電火花加工的工藝指標(biāo)的影響有如下規(guī)律：(1) 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，即加工速度隨著加工平均電流的增加而提高。實驗證明，增大峰值電流對切割速度的影響比用增大脈寬的辦法顯著。(2) 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，不過脈沖間隔對表面粗糙度影響較小。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律實踐表明，在加工中改變電參數(shù)對工藝指標(biāo)影響很大，必須根據(jù)具體的加工對象和要求，綜合考慮各因素及其相互

8、影響關(guān)系，選取合適的電參數(shù)，既優(yōu)先滿足主要加工要求，又同時注意提高各項加工指標(biāo)。例如，加工精密小零件時，精度和表面粗糙度是主要指標(biāo)，加工速度是次要指標(biāo)，這時選擇電參數(shù)主要滿足尺寸精度高、表面粗糙度好的要求。又如加工中、大型零件時，對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，盡量獲得較高的加工速度。此外，不管加工對象和要求如何，還需選擇適當(dāng)?shù)拿}沖間隔，以保證加工穩(wěn)定進(jìn)行，提高脈沖利用率。因此選擇電參數(shù)值是相當(dāng)重要的，只要能客觀地運(yùn)用它們的最佳組合，就一定能夠獲得良好的加工效果。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律慢走絲線切割機(jī)床及部分快走絲線

9、切割機(jī)床的生產(chǎn)廠家(如北京阿奇公司)在操作說明書中給出了較為科學(xué)的加工參數(shù)表。在操作這類機(jī)床中，一般只需要按照說明書正確地選用參數(shù)表即可。而對絕大部分快走絲機(jī)床而言，初學(xué)者可以根據(jù)操作說明書中的經(jīng)驗值大致選取，然后根據(jù)電參數(shù)對加工工藝指標(biāo)的影響具體調(diào)整。4極性 線切割加工因脈寬較窄，所以都用正極性加工，否則切割速度變低且電極絲損耗增大。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.3 非電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響非電參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響5.3.1 電極絲及其材料對工藝指標(biāo)的影響1電極絲的選擇目前電火花線切割加工使用的電極絲材料有鉬絲、鎢絲、鎢鉬合金絲、黃銅絲、銅鎢絲等。采用鎢

10、絲加工時，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，只在慢走絲弱規(guī)準(zhǔn)加工中尚有使用。鉬絲比鎢絲熔點低，抗拉強(qiáng)度低，但韌性好，在頻繁的急熱急冷變化過程中，絲質(zhì)不易變脆、不易斷絲。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律鎢鉬絲(鎢、鉬各占50的合金)加工效果比前兩種都好，它具有鎢、鉬兩者的特性，使用壽命和加工速度都比鉬絲高。銅鎢絲有較好的加工效果，但抗拉強(qiáng)度差些，價格比較昂貴，來源較少，故應(yīng)用較少。采用黃銅絲做電極絲時，加工速度較高，加工穩(wěn)定性好，但抗拉強(qiáng)度差，損耗大。目前，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0.

11、1 mm以上的黃銅絲作為電極絲。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律2電極絲的直徑表5-1 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 34 0.10 78 0.13 1213 0.15 1416 0.18 1820 0.22 2225 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律電極絲的直徑是根據(jù)加工要求和工藝條件選取的。在加工要求允許的情況下，可選用直徑大些的電極絲。直徑大，抗拉強(qiáng)度大，承受電流大，可采用較強(qiáng)的電規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，能夠提高輸出的脈沖能量，提高加工速度。同時，電極絲粗，切縫寬，放電產(chǎn)物排除條件好，加

12、工過程穩(wěn)定，能提高脈沖利用率和加工速度。若電極絲過粗，則難加工出內(nèi)尖角工件，降低了加工精度，同時切縫過寬使材料的蝕除量變大，加工速度也有所降低；若電極絲直徑過小，則抗拉強(qiáng)度低，易斷絲，而且切縫較窄，放電產(chǎn)物排除條件差，加工經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致加工速度降低。細(xì)電極絲的優(yōu)點是可以得到較小半徑的內(nèi)尖角，加工精度能相應(yīng)提高。表5-1是常見的幾種直徑的鉬絲的最小拉斷力?？熳呓z一般采用0.100.25 mm的鉬絲。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律3. 走絲速度對工藝指標(biāo)的影響對于快走絲線切割機(jī)床，在一定的范圍內(nèi)，隨著走絲速度(簡稱絲速)的提高，有利于脈沖結(jié)束時放電通道迅

13、速消電離。同時，高速運(yùn)動的電極絲能把工作液帶入厚度較大工件的放電間隙中，有利于排屑和放電加工穩(wěn)定進(jìn)行。故在一定加工條件下，隨著絲速的增大，加工速度提高。圖5-1為快走絲線切割機(jī)床走絲速度與切割速度關(guān)系的實驗曲線。實驗證明：當(dāng)走絲速度由1.4 m/s上升到79 m/s時，走絲速度對切割速度的影響非常明顯。若再繼續(xù)增大走絲速度，切割速度不僅不增大，反而開始下降，這是因為絲速再增大，排屑條件雖然仍在改善，蝕除作用基本不變，但是儲絲筒一次排絲的運(yùn)轉(zhuǎn)時間減少，使其在一定時間內(nèi)的正反向換向次數(shù)增多，非加工時間增多，從而使加工速度降低。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-1

14、快速走絲方式絲速對加工速度的影響0246810 12 14102030405060vs / (m / s)vw / (mm2 / min)第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律對應(yīng)最大加工速度的最佳走絲速度與工藝條件、加工對象有關(guān)，特別是與工件材料的厚度有很大關(guān)系。當(dāng)其他工藝條件相同時，工件材料厚一些，對應(yīng)于最大加工速度的走絲速度就高些，即圖5-1中的曲線將隨工件厚度增加而向右移。在國產(chǎn)的快走絲機(jī)床中，有相當(dāng)一部分機(jī)床的走絲速度可調(diào)節(jié)，比如深圳福斯特數(shù)控機(jī)床有限公司生產(chǎn)的線切割機(jī)床的走絲速度有3 m/s、6 m/s、9 m/s、12 m/s，可根據(jù)不同的加工工件厚度選用

15、最佳的加工速度(如表5-2所示)；還有另外一些機(jī)床只有一種走絲速度，如北京阿奇公司的FW系列快走絲機(jī)床的走絲速度為8.7 m/s。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律表5-2 絲速選擇范圍表絲速/(m/s) 3 6 9 12 適合加工厚度/mm 適用于上絲或多次切割 40 150 150 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律對慢走絲線切割機(jī)床來說，同樣也是走絲速度越快，加工速度越快。因為慢走絲機(jī)床的電極絲的線速度范圍約為每秒零點幾毫米到幾百毫米。這種走絲方式是比較平穩(wěn)均勻的，電極絲抖動小，故加工出的零件表面粗糙度好、加工精度高；但絲速慢導(dǎo)致

16、放電產(chǎn)物不能及時被帶出放電間隙，易造成短路及不穩(wěn)定放電現(xiàn)象。提高電極絲走絲速度，工作液容易被帶入放電間隙，放電產(chǎn)物也容易排出間隙之外，故改善了間隙狀態(tài)，進(jìn)而可提高加工速度。但在一定的工藝條件下，當(dāng)絲速達(dá)到某一值后，加工速度就趨向穩(wěn)定(如圖5-2所示)。 慢走絲線切割機(jī)床的最佳走絲速度與加工對象、電極絲材料、直徑等有關(guān)?，F(xiàn)在慢走絲機(jī)床的操作說明書中都會推薦相應(yīng)的走絲速度值。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-2 慢速走絲方式絲速對加工速度的影響vs / (mm / s)vw / (mm2 / min)02468 10 12 141234第五章第五章 電火花線切割加

17、工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律4電極絲往復(fù)運(yùn)動對工藝指標(biāo)的影響快走絲線切割加工時，加工工件表面往往會出現(xiàn)黑白交錯相間的條紋(如圖5-3所示)，電極絲進(jìn)口處呈黑色，出口處呈白色。條紋的出現(xiàn)與電極絲的運(yùn)動有關(guān)，這是排屑和冷卻條件不同造成的。電極絲從上向下運(yùn)動時，工作液由電極絲從上部帶入工件內(nèi)，放電產(chǎn)物由電極絲從下部帶出。這時，上部工作液充分，冷卻條件好，下部工作液少，冷卻條件差，但排屑條件比上部好。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，對上部蝕除物的排除造成困難。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律這時，放電產(chǎn)生的炭黑等物質(zhì)將凝聚附著在上部加工

18、表面上，使之呈黑色；在下部，排屑條件好，工作液少，放電產(chǎn)物中炭黑較少，而且放電常常是在氣體中發(fā)生的，因此加工表面呈白色。同理，當(dāng)電極絲從下向上運(yùn)動時，下部呈黑色，上部呈白色。這樣，經(jīng)過電火花線切割加工的表面，就形成黑白交錯相間的條紋。這是往復(fù)走絲工藝的特性之一。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-3 與電極絲運(yùn)動方向有關(guān)的條紋電極絲運(yùn)動方向工件加工表面第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律由于加工表面兩端出現(xiàn)黑白交錯相間的條紋，使工件加工表面兩端的粗糙度比中部稍有下降。當(dāng)電極絲較短、儲絲筒換向周期較短或者切割較厚工件時，如果進(jìn)給速度和脈沖

19、間隔調(diào)整不當(dāng)，盡管加工結(jié)果看上去似乎沒有條紋，實際上條紋很密而互相重疊。 電極絲往復(fù)運(yùn)動還會造成斜度。電極絲上下運(yùn)動時，電極絲進(jìn)口處與出口處的切縫寬窄不同(如圖5-4所示)。寬口是電極絲的入口處，窄口是電極絲的出口處。故當(dāng)電極絲往復(fù)運(yùn)動時，在同一切割表面中電極絲進(jìn)口與出口的高低不同。這對加工精度和表面粗糙度是有影響的。圖5-5是切縫剖面示意圖。由圖可知，電極絲的切縫不是直壁縫，而是兩端小、中間大的鼓形縫。這也是往復(fù)走絲工藝的特性之一。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-4 電極絲運(yùn)動引起的斜度 工件電極絲第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝

20、規(guī)律 圖5-5 切縫剖面示意圖電極絲上下工件第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律對慢走絲線切割加工，上述不利于加工表面粗糙度的因素可以克服。一般慢速走絲線切割加工無須換向，加之便于維持放電間隙中的工作液和蝕除產(chǎn)物的大致均勻，所以可以避免黑白相間的條紋。同時，由于慢走絲系統(tǒng)電極絲運(yùn)動速度低、走絲運(yùn)動穩(wěn)定，因此不易產(chǎn)生較大的機(jī)械振動，從而避免了加工面的波紋。5電極絲張力對工藝指標(biāo)的影響電極絲張力對工藝指標(biāo)的影響如圖5-6所示。由圖可知，在起始階段電極絲的張力越大，則切割速度越快，這是由于張力大時，電極絲的振幅變小，切縫寬度變窄，進(jìn)給速度加快。 第五章第五章 電火花線切割加

21、工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律若電極絲的張力過小，一方面電極絲抖動厲害，會頻繁造成短路，以致加工不穩(wěn)定，加工精度不高；另一方面，電極絲過松使電極絲在加工過程中受放電壓力作用而產(chǎn)生的彎曲變形嚴(yán)重，結(jié)果電極絲切割軌跡落后并偏移工件輪廓，即出現(xiàn)加工滯后現(xiàn)象，從而造成型狀和尺寸誤差，如切割較厚的圓柱時會出現(xiàn)腰鼓形狀，嚴(yán)重時電極絲在快速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會跳出導(dǎo)輪槽，從而造成斷絲等故障；但如果過分將張力增大，切割速度不僅不繼續(xù)上升，反而容易斷絲。電極絲斷絲的機(jī)械原因主要是由于電極絲本身受抗拉強(qiáng)度的限制。因此，在多次線切割加工中，往往初加工時電極絲的張力稍微調(diào)小，以保證不斷絲，在精加工時稍微調(diào)大，以減小電極絲

22、抖動的幅度來提高加工精度。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-6 電極絲張力與進(jìn)給速度圖57910243036張力 / Nvw / (mm2 / min)第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律在慢走絲加工中，設(shè)備操作說明書一般都有詳細(xì)的張緊力設(shè)置說明，初學(xué)者可以按照說明書去設(shè)置，有經(jīng)驗者可以自行設(shè)定。如對多次切割，可以在第一次切割時稍微減小張緊力，以避免斷絲。在快走絲加工中，部分機(jī)床有自動緊絲裝置，操作者完全可以按相關(guān)說明書進(jìn)行操作；另一部分需要手動緊絲，這種操作需要實踐經(jīng)驗，一般在開始上絲時緊三次，在隨后的加工中根據(jù)具體情況具體分析。

23、 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.3.2 工作液對工藝指標(biāo)的影響在相同的工作條件下，采用不同的工作液可以得到不同的加工速度、表面粗糙度。電火花線切割加工的切割速度與工作液的介電系數(shù)、流動性、洗滌性等有關(guān)?？熳呓z線切割機(jī)床的工作液有煤油、去離子水、乳化液、洗滌劑液、酒精溶液等。但由于煤油、酒精溶液加工時加工速度低、易燃燒，現(xiàn)已很少采用。目前，快走絲線切割工作液廣泛采用的是乳化液，其加工速度快。慢走絲線切割機(jī)床采用的工作液是去離子水和煤油。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律 工作液的注入方式和注入方向?qū)€切割加工精度有較大影響。工作液

24、的注入方式有浸泡式、噴入式和浸泡噴入復(fù)合式。在浸泡式注入方法中，線切割加工區(qū)域流動性差，加工不穩(wěn)定，放電間隙大小不均勻，很難獲得理想的加工精度；噴入式注入方式是目前國產(chǎn)快走絲線切割機(jī)床應(yīng)用最廣的一種，因為工作液以噴入這種方式強(qiáng)迫注入工作區(qū)域，其間隙的工作液流動更快，加工較穩(wěn)定。但是，由于工作液噴入時難免帶進(jìn)一些空氣，故不時發(fā)生氣體介質(zhì)放電，其蝕除特性與液體介質(zhì)放電不同，從而影響了加工精度。浸泡式和噴入式比較，噴入式的優(yōu)點明顯，所以大多數(shù)快走絲線切割機(jī)床采用這種方式。在精密電火花線切割加工中，慢走絲線切割加工普遍采用浸泡噴入復(fù)合式的工作液注入方式，它既體現(xiàn)了噴入式的優(yōu)點，同時又避免了噴入時帶入空

25、氣的隱患。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律工作液的噴入方向分單向和雙向兩種。無論采用哪種噴入方向，在電火花線切割加工中，因切縫狹小、放電區(qū)域介質(zhì)液體的介電系數(shù)不均勻，所以放電間隙也不均勻，并且導(dǎo)致加工面不平、加工精度不高。若采用單向噴入工作液，入口部分工作液純凈，出口處工作液雜質(zhì)較多，這樣會造成加工斜度(如圖5.7(a)所示)；若采用雙向噴入工作液，則上下入口較為純凈，中間部位雜質(zhì)較多，介電系數(shù)低，這樣造成鼓形切割面(如圖5-7(b)所示)。工件越厚，這種現(xiàn)象越明顯。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-7 工作液噴入方式對線切割加

26、工精度的影響工作液工作液工件工作液工作液工作液 工作液 放電產(chǎn)物放電產(chǎn)物電極絲(a) 單向噴入方式(b) 雙向噴入方式第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.3.3 工件材料及厚度對工藝指標(biāo)的影響1工件材料對工藝指標(biāo)的影響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，加工效果也將會有較大差異。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)合金等高熔點、高硬度、高脆性材料時，加工穩(wěn)定性及加工速度都比加工銅件低。加工鋼件，特別是不銹鋼、磁鋼和未淬火或淬火硬度低的鋼等材料時，加工穩(wěn)定性差，加工速度低，表面粗糙度也差。第五章第五章 電火花線

27、切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律在快速走絲方式、乳化液介質(zhì)的情況下，加工銅件、鋁件時，加工過程穩(wěn)定，加工速度快。加工不銹鋼、磁鋼、末淬火或淬火硬度低的高碳鋼時，加工穩(wěn)定性差些，加工速度也低，表面粗糙度也差。加工硬質(zhì)合金鋼時，加工比較穩(wěn)定，加工速度低，但表面粗糙度好。材料不同，加工效果不同，這是因為工件材料不同，脈沖放電能量在兩極上的分配、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換都不同。從熱學(xué)觀點來看，材料的電火花加工性與其熔點、沸點有很大關(guān)系。表5-3為常用工件材料的有關(guān)元素或物質(zhì)的熔點和沸點。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律由表可知，常用的電極絲材料鉬的熔點為2625，沸點為4800

28、，比鐵、硅、錳、鉻、銅、鋁的熔點和沸點都高，而比碳化鎢、碳化鈦等硬質(zhì)合金基體材料的熔點和沸點要低。在單個脈沖放電能量相同的情況下，用銅絲加工硬質(zhì)合金比加工鋼產(chǎn)生的放電痕跡小，加工速度低，表面粗糙度好，同時電極絲損耗大，間隙狀態(tài)惡化時則易引起斷絲。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律表5-3 常用工件材料的有關(guān)元素或物質(zhì)的熔點和沸點 碳(石墨) C 鎢 W 碳化鈦 TiC 碳化鎢 WC 鉬 Mo 鉻 Cr 鈦 Ti 鐵 Fe 鈷 Co 硅 Si 錳 Mn 銅 Cu 鋁 Al 熔點 3700 3410 3150 2720 2625 1890 1820 1540 1495

29、1430 1250 1083 660 沸點 4830 5930 6000 4800 2500 3000 2740 2900 2300 2130 2600 2060 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律2工件厚度對工藝指標(biāo)的影響工件厚度對工作液進(jìn)入和流出加工區(qū)域以及電蝕產(chǎn)物的排除、通道的消電離等都有較大的影響。同時，電火花通道壓力對電極絲抖動的抑制作用也與工件厚度有關(guān)。這樣，工件厚度對電火花加工穩(wěn)定性和加工速度必然產(chǎn)生相應(yīng)的影響。工件材料薄，工作液容易進(jìn)入和充滿放電間隙，對排屑和消電離有利，加工穩(wěn)定性好。但是工件若太薄，對固定絲架來說，電極絲從工件兩端面到導(dǎo)輪的距離大，

30、易發(fā)生抖動，對加工精度和表面粗糙度帶來不良影響，且脈沖利用率低，切割速度下降；若工件材料太厚，工作液難進(jìn)入和充滿放電間隙，這樣對排屑和消電離不利，加工穩(wěn)定性差。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律工件材料的厚度大小對加工速度有較大影響。在一定的工藝條件下，加工速度將隨工件厚度的變化而變化，一般都有一個對應(yīng)最大加工速度的工件厚度。圖5-8為慢速走絲時工件厚度對加工速度的影響。圖5-9為快速走絲時工件厚度對加工速度的影響。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-8 慢速走絲時工件厚度對加工速度的影響 0102034vw / (mm2 / mi

31、n)h / mm2第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律圖5-9 快速走絲時工件厚度對加工速度的影響020406080 h / mm20406080vw / (mm2 / min)第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.3.4 進(jìn)給速度對工藝指標(biāo)的影響1進(jìn)給速度對加工速度的影響在線切割加工時，工件不斷被蝕除，即有一個蝕除速度；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正常的范圍內(nèi)，使線切割加工能連續(xù)進(jìn)行下去。蝕除速度與機(jī)器的性能、工件的材料、電參數(shù)、非

32、電參數(shù)等有關(guān)，但一旦對某一工件進(jìn)行加工時，它就可以看成是一個常量；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)節(jié)，它又是一個隨時可變的可調(diào)節(jié)參數(shù)。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律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(過跟蹤)，即電極絲的進(jìn)給速度明顯超過蝕除速度，則放電間隙會越來越小，以致產(chǎn)生短路。當(dāng)出現(xiàn)短路時，電極絲馬上會產(chǎn)生短路而快速回退。當(dāng)回退到一定的距離時，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。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(欠跟

33、蹤)，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距離越來越大，造成開路。這樣出現(xiàn)工件蝕除過程暫時停頓，整個加工速度自然會大大降低。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力，但它能保證加工的穩(wěn)定性。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律下面以深圳福斯特數(shù)控機(jī)床有限公司的某型號線切割機(jī)床來說明如何調(diào)節(jié)到最佳進(jìn)給速度。 首先，最佳進(jìn)給速度應(yīng)是短路電流的80%左右，這一規(guī)律可用于判斷進(jìn)給速度調(diào)整是否合適。 其次，可通過加工電流表指針的搖動情況來進(jìn)行判斷，正常加工時電流表指針基本不動。若經(jīng)常向下擺動，則說明是欠跟蹤，這時應(yīng)將跟

34、蹤調(diào)快；若經(jīng)常向上擺動，則說明是過跟蹤，這時應(yīng)將跟蹤調(diào)慢；若指針來回較大幅度搖擺，則說明加工不穩(wěn)定，這時應(yīng)判明原因，做好參數(shù)調(diào)節(jié)(如調(diào)整脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電流、工作液流量等)再加工，否則易斷絲。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律第三，可以通過示波器觀察加工中的脈沖波形來判別(如圖5-10所示)。在正常條件下，應(yīng)該是加工波最濃，空載波和短路波基本一致，波形穩(wěn)定。如出現(xiàn)波形在空載波和短路波之間來回跳動，則說明加工不穩(wěn)定，這時需要調(diào)節(jié)常用的電參數(shù)和非電參數(shù)。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律穩(wěn)定切割 (b) 欠跟蹤需加快 (c) 過跟蹤需

35、減慢圖5-10 采用示波器觀察 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律第四，深圳福斯特數(shù)控機(jī)床有限公司生產(chǎn)的立柜式控制系統(tǒng)，用加工界面左下角的波形取樣窗觀察波形(如圖5-11所示)，以此作為進(jìn)給速度調(diào)節(jié)的依據(jù)。 需要指出的是，并不是每臺機(jī)床都需要在加工中人工調(diào)節(jié)進(jìn)給速度。慢走絲機(jī)床、部分快走絲機(jī)床(如北京阿奇公司生產(chǎn)的)都沒有在控制面板中設(shè)置這種類型的按鈕。 第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律正常加工 (b) 欠跟蹤需加快 (c) 過跟蹤要減慢 (d) 加工不穩(wěn)需調(diào)整電參數(shù)圖5-11 采用立柜控制界面取樣波形第五章第五章 電火花線切割加工工藝

36、規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律2進(jìn)給速度對工件表面質(zhì)量的影響進(jìn)給速度調(diào)節(jié)不當(dāng)，不但會造成頻繁的短路、開路，而且還影響加工工件的表面粗糙度，致使出現(xiàn)不穩(wěn)定條紋，或者出現(xiàn)表面燒蝕現(xiàn)象。分下列幾種情況討論：(1) 進(jìn)給速度過高。這時工件蝕除的線速度低于進(jìn)給速度，會頻繁出現(xiàn)短路，造成加工不穩(wěn)定，平均加工速度降低，加工表面發(fā)焦，呈褐色，工件的上下端面均有過燒現(xiàn)象。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律(2) 進(jìn)給速度過低。這時工件蝕除的線速度大于進(jìn)給速度，經(jīng)常出現(xiàn)開路現(xiàn)象，導(dǎo)致加工不能連續(xù)進(jìn)行，加工表面亦發(fā)焦，呈淡褐色，工件的上下端面也有過燒現(xiàn)象。(3) 進(jìn)給速度稍低。這時工件蝕除的線速度略高于進(jìn)給速度，加工表面較粗、較白，兩端面有黑白相間的條紋。(4) 進(jìn)給速度適宜。這時工件蝕除的線速度與進(jìn)給速度相匹配，加工表面細(xì)而亮，絲紋均勻。因此，在這種情況下，能得到表面粗糙度好、精度高的加工效果。第五章第五章 電火花線切割加工工藝規(guī)律電火花線切割加工工藝規(guī)律5.3.5 火花通道壓力對工藝指標(biāo)的影響在液體介質(zhì)中進(jìn)行脈沖放電時，產(chǎn)生的放電壓力具有急劇爆發(fā)的性質(zhì)，對放電點附近的液體、氣體和蝕除物產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊作用，使之向四周噴射，同時伴隨發(fā)生光、聲等效應(yīng)。這種火花通道的壓力對電極絲產(chǎn)生較大的后向推力，使電極