線切割加工課件

數(shù)控電火花線切割加工

數(shù)控電火花線切割加工1傳統(tǒng)的切削加工方法主要依靠機(jī)械能來(lái)切除金屬材料或非金屬材料。隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了多種利用其他能量形式進(jìn)行加工的特種加工方法，主要是指直接利用電能、化學(xué)能、聲能和光能等來(lái)進(jìn)行加工的方法。在此，機(jī)械能以外的能量形式的應(yīng)用是特種加工區(qū)別于傳統(tǒng)加工的一個(gè)顯著標(biāo)志。前言傳統(tǒng)的切削加工方法主要依靠機(jī)械能來(lái)切除金屬材料或非金屬材料。2新的能量形式直接作用于材料，使得加工產(chǎn)生了諸多特點(diǎn)，例如，加工用的工具硬度不必大于被加工材料的硬度，這就使得高硬度、高強(qiáng)度、高韌性材料的加工變得容易；又如，在加工過(guò)程中，工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力，從而使微細(xì)加工成為可能。正是這些特點(diǎn)，促使特種加工方法獲得了很大的發(fā)展，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、動(dòng)力、電器、儀表、機(jī)械等行業(yè)。新的能量形式直接作用于材料，使得加工產(chǎn)生了諸多特點(diǎn)，例如，加3特種加工分類特種加工種類主要按其能量來(lái)源和工作原理的不同分類，主要有：

電、熱能：電火花加工，電子束加工，等離子束加工；

電、機(jī)械能：離子束加工；

電、化學(xué)能：電解加工、電解拋光；

電、化學(xué)、機(jī)械能：電解磨削、電解珩磨、陽(yáng)極機(jī)械磨削；

光、熱能：激光加工；

化學(xué)能：化學(xué)加工、化學(xué)拋光；

聲、機(jī)械能：超聲波加工；

機(jī)械能：磨料噴射加工、磨料流加工、液體噴射加工。

電子束和離子束加工以及同時(shí)用幾種加工方式的復(fù)合加工線切割加工——屬于脈沖放電加工，要求被加工零件的導(dǎo)電性能良好。特種加工分類特種加工種類主要按其能量來(lái)源和工作原理的不同分類4線切割加工機(jī)發(fā)展史

20世紀(jì)中期,蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點(diǎn)受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時(shí)﹐發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可以使局部的金屬熔化﹑氧化而被腐蝕掉﹐從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法,線切割放電機(jī)也于1960年發(fā)明于蘇聯(lián)。當(dāng)時(shí)以投影器觀看輪廓面前后左右手動(dòng)進(jìn)給工作臺(tái)面加工﹐其實(shí)認(rèn)為加工速度雖慢﹐卻可加工傳統(tǒng)機(jī)械不易加工的微細(xì)形狀。代表的實(shí)用例子是化織噴嘴的異形孔加工。當(dāng)時(shí)使用之加工液用礦物質(zhì)性油(燈油)。絕緣性高﹐極間距離小﹐加工速度低于現(xiàn)在械械﹐實(shí)用性受限。

將之NC化﹐在脫離子水(接近蒸餾水)中加工的機(jī)種首先由瑞士放電加工機(jī)械制造廠在1969年巴黎工作母機(jī)展覽會(huì)中展出﹐改進(jìn)加工速度﹐確立無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的安全性。但NC紙帶的制成卻很費(fèi)事﹐若不用大型計(jì)算機(jī)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)﹐對(duì)使用者是很大的負(fù)擔(dān)。在廉價(jià)的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)裝置(AutomaticProgramedToolsAPT)出現(xiàn)前﹐普及甚緩。線切割屬電加工范疇,是由前蘇聯(lián)人發(fā)明的,我國(guó)是第一個(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的國(guó)家,當(dāng)時(shí)由復(fù)但大學(xué)和蘇州長(zhǎng)風(fēng)機(jī)械廠合作生產(chǎn)的這是最早的機(jī)型叫復(fù)旦型,我們國(guó)內(nèi)在此基礎(chǔ)上發(fā)展了快走絲系統(tǒng)(HS).歐美和日本發(fā)展了慢走系統(tǒng)(LS).線切割加工機(jī)發(fā)展史

20世紀(jì)中期,蘇聯(lián)拉扎林科夫5線切割機(jī)床的分類(1)根據(jù)控制方式的不同，電火花線切割機(jī)床分為：電氣靠模線切割機(jī)床；光電跟蹤線切割機(jī)床；數(shù)字控制線切割機(jī)床。(2)根據(jù)電極絲走絲方式的不同，數(shù)控線切割機(jī)床分為：快走絲線切割機(jī)床；慢走絲線切割機(jī)床。線切割機(jī)床的分類(1)根據(jù)控制方式的不同，電火花線切割機(jī)床分61)快走絲線切割機(jī)床①線電極運(yùn)行速度較快(300—700m／min)。②可雙向往復(fù)運(yùn)行，即絲電極可重復(fù)使用，直到絲電極損耗到一定程度或斷絲為止。③常用線電極為：鉬絲(Φ0.1～Φ0.2mm)。④工作液通常為：乳化液或皂化液。⑤由于電極絲的損耗和電極絲運(yùn)動(dòng)過(guò)程中換向的影響，其加工精度要比慢走絲差，表面粗糙度要高；⑥尺寸精度：0.015～0.02mm；⑦表面粗糙度Rɑ：1．25～2.5μm。⑧一般尺寸精度最高可達(dá)到：0．01mm，表面粗糙度Rɑ為：0.63～1.25μm。1)快走絲線切割機(jī)床72)慢走絲線切割機(jī)床①線電極運(yùn)行速度較低(0.5～15m/min)。②線電極只能單向運(yùn)動(dòng)，不能重復(fù)使用，這樣可避免電極損耗對(duì)加工精度的影響。③絲電極有：紫銅、黃銅、鎢、鉬和各種合金，直徑一般為0.1～0.35mm。④工作液：去離子水、煤油。⑤尺寸精度：±0.001mm⑥表面粗糙度：Ry0.3μm。2)慢走絲線切割機(jī)床8電火花線切割機(jī)床組成1．機(jī)床主體：床身、絲架、走絲機(jī)構(gòu)、X—Y數(shù)控工作臺(tái)2．工作液系統(tǒng)3.

高頻電源：產(chǎn)生高頻矩形脈沖，脈沖信號(hào)的幅值、脈沖寬度可以根據(jù)不同工作狀況調(diào)節(jié)。4.

數(shù)控和伺服系統(tǒng)圖1—脈沖波形電火花線切割機(jī)床組成1．機(jī)床主體：床身、絲架、走絲機(jī)構(gòu)、X—9線切割加工課件10線切割加工課件11

線切割放電加工基本原理

其基本工作原理利用移動(dòng)的金屬絲作工具電極，并在金屬絲和工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的腐蝕作用對(duì)工件進(jìn)行切割加工的。電火花線切割加工是利用工具電極（鉬絲）和工件兩極之間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象對(duì)工件進(jìn)行尺寸加工。電火花腐蝕主要原因：兩電極在絕緣液體中靠近時(shí)，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平，其電場(chǎng)分布不均勻離得最近凸點(diǎn)處的電場(chǎng)度最高，極間介質(zhì)被擊穿，形成放電通道，電流迅速上升。在電場(chǎng)作用下，通道內(nèi)的負(fù)電子高速奔向陽(yáng)極，正離子奔向陰極形成火花放電，電子和離子在電場(chǎng)作用下高速運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞，陽(yáng)極和陰極表面分別受到電子流和離子流的轟擊，使電極間隙內(nèi)形成瞬時(shí)高溫?zé)嵩?，通道中心溫度達(dá)到10000度以上。以致局部金屬材料熔化和氣化。

線切割放電加工基本原理其基本工作原理利用移動(dòng)的金屬絲作12線切割加工課件13線切割加工課件14電火花數(shù)控線切割加工過(guò)程電火花數(shù)控線切割加工的過(guò)程中主要包含下列三部分內(nèi)容(如圖1所示):

（1）電極絲與工件之間的脈沖放電。

（2）電極絲沿其軸向(垂直或Z方向)作走絲運(yùn)動(dòng)。

（3）工件相對(duì)于電極絲在X、Y平面內(nèi)作數(shù)控運(yùn)動(dòng)。

電火花數(shù)控線切割加工過(guò)程電火花數(shù)控線切割加工的過(guò)程中主要包含15

(1)電火花線切割加工時(shí)電極絲和工件之間的脈沖放電

電火花線切割時(shí)電極絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。在正負(fù)極之間加上脈沖電源，當(dāng)來(lái)一個(gè)電脈沖時(shí)，在電極絲和工件之間產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道的中心溫度瞬時(shí)可高達(dá)10000°C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產(chǎn)生氣化，這些氣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，將熔化和氣化了的金屬材料拋出而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件材料進(jìn)行電蝕切割加工。通常認(rèn)為電極絲與工件之間的放電間隙在0.O1mm左右，若電脈沖的電壓高，放電間隙會(huì)大一些。

(1)電火花線切割加工時(shí)電極絲和工件之間的脈沖放電

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為了電火花加工的順利進(jìn)行，必須創(chuàng)造條件保證每來(lái)一個(gè)電脈沖時(shí)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(gè)電脈沖之間有足夠的間隔時(shí)間，使放電間隙中的介質(zhì)消電離，即使放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子，恢復(fù)本次放電通道處間隙中介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，以免總在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電。一般脈沖間隔應(yīng)為脈沖寬度的4倍以上。

為了電火花加工的順利進(jìn)行，必須創(chuàng)造條件保證每來(lái)一個(gè)電脈17

為了保證火花放電時(shí)電極絲不被燒斷，必須向放電間隙注人大量工作液，以便電極絲得到充分冷卻。同時(shí)電極絲必須作高速軸向運(yùn)動(dòng)，以避免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，電極絲速度約在7~10m/s左右。高速運(yùn)動(dòng)的電極絲，還有利于不斷往放電間隙中帶入新的工作液，同時(shí)也有利于把電蝕產(chǎn)物從間隙中帶出去。

為了保證火花放電時(shí)電極絲不被燒斷，必須向放電間隙注人18

電火花線切割加工時(shí)，為了獲得比較好的表面粗糙度和高的尺寸精度，并保證電極絲不被燒斷，應(yīng)選擇好相應(yīng)的脈沖參數(shù)，并使工件和鉬絲之間的放電必須是火花放電，而不是電弧放電。

電火花線切割加工時(shí)，為了獲得比較好的表面粗糙度和高的19(2)電火花線切割加工的走絲運(yùn)動(dòng)

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(guò)程中電極絲沿軸向作走絲運(yùn)動(dòng)。走絲原理如圖2所示。鉬絲整齊地纏繞在儲(chǔ)絲筒上，并形成一個(gè)閉合狀態(tài)，走絲電機(jī)帶動(dòng)儲(chǔ)絲筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)絲輪使鉬絲作軸線運(yùn)動(dòng)。圖2

走絲機(jī)構(gòu)原理圖

(2)電火花線切割加工的走絲運(yùn)動(dòng)

為了避免火花放電總在電20(3)X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)

工件安裝在上下兩層的X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)上，分別由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作數(shù)控運(yùn)動(dòng)。工件相對(duì)于電極絲的運(yùn)動(dòng)軌跡，是由線切割編程所決定的。圖3

上層工作臺(tái)的傳動(dòng)示意圖(3)X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)工件安裝在上下兩層的X、Y坐標(biāo)工21電火花線切割加工正常運(yùn)行具備條件1.

鉬絲與工件的被加工表面之間必須保持一定間隙，間隙的寬度由工作電壓、加工量等加工條件而定。2.

電火花線切割機(jī)床加工時(shí)，必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，如煤油、皂化油、去離子水等，要求教高絕緣性是為了利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電，液體介質(zhì)還有排除間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物和冷卻電極作用。鉬絲和工件被加工表面之間保持一定間隙，如果間隙過(guò)大，極間電壓不能擊穿極間介質(zhì)，則不能產(chǎn)生電火花放電；如果間隙過(guò)小，則容易形成短路連接，也不能產(chǎn)生電火花放電。3.

必須采用脈沖電源，即火花放電必須是脈沖性、間歇性，圖1中ti為脈沖寬度、to為脈沖間隔、tp為脈沖周期。在脈沖間隔內(nèi)，使間隙介質(zhì)消除電離，使下一個(gè)脈沖能在兩極間擊穿放電電火花線切割加工正常運(yùn)行具備條件1.

鉬絲與工件的被加工表22線切割加工工藝指標(biāo)常用的工藝指標(biāo)有：切割速度、加工精度和表面粗糙度。(1)切割速度1)線切割加工就是對(duì)工件進(jìn)行切縫的加工。2)切割速度(或加工速度)表示：①單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心所切割過(guò)的有效面積(mm2/min)；②進(jìn)給速度(mm／min)附加線切割厚度。(2)加工精度加工精度包括：被加工工件的形狀精度和位置精度。（3)加工表面粗糙度線切割加工工藝指標(biāo)常用的工藝指標(biāo)有：切割速度、加工精度和表面234.影響加工工藝指標(biāo)的因素可分為電量與非電量因素的影響。(1)電參量對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響1)脈沖峰值電流對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響2)脈沖寬度對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響

3)脈沖頻率對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響4)電源電壓對(duì)加工工藝參數(shù)的影響(2)非電參量對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響1)走絲速度2)電極絲張力對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響3)電極絲對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響4)工件厚度對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響5)工作液對(duì)加工工藝指標(biāo)的影響4.影響加工工藝指標(biāo)的因素24線切割的加工形式線切割加工可以分為平面加工、錐度加工和二次切割加工等。圖錐度加工裝置1-電極絲回收2-電極絲下導(dǎo)軌3-電極絲上導(dǎo)軌4-電極絲供給5-V軸驅(qū)動(dòng)器6-U軸驅(qū)動(dòng)器7-Y軸驅(qū)動(dòng)器8-X軸驅(qū)動(dòng)器9-數(shù)控紙帶線切割的加工形式圖錐度加工裝置25圖錐度加工參數(shù)意義A：定義所要加工的錐度；Z1：程序面高度；Z2：加工速度顯示面高度；

Z3：上導(dǎo)嘴到工作臺(tái)上表面距離(等于ΔZ3+S+Z5)；Z5：與程序面對(duì)應(yīng)的非程序面高度；

ΔZ3：用于確定Z3的參數(shù)，由系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)定；S：上導(dǎo)嘴與工件上表面間隙，一般取0.1～0.2mm為宜。圖錐度加工參數(shù)意義26電火花線切割加工的應(yīng)用1．廣泛應(yīng)用于加工各種沖模2．可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件3．加工樣板和成型刀具4．加工粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模5．加工硬質(zhì)材料、切割薄片，切割貴重金屬材料6．加工凸輪，特殊的齒輪7．適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費(fèi)用，縮短生產(chǎn)周期電火花線切割加工的應(yīng)用1．廣泛應(yīng)用于加工各種沖模27電火花線切割加工成品電火花線切割加工成品28電火花線切割穿孔電火花線切割穿孔29電火花線切割和成型機(jī)區(qū)別1．電火花線切割的工具電極是沿著電極絲軸線移動(dòng)著的線電極，成型機(jī)工具電極是成型電極，與要求加工出的零件有相適應(yīng)的截面或形狀2．線切割加工時(shí)工具和工件在水平兩個(gè)方向同時(shí)有相對(duì)伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，成型機(jī)工件和工具只有一個(gè)相對(duì)的伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電火花線切割和成型機(jī)區(qū)別1．電火花線切割的工具電極是沿著電極30編

程在數(shù)控機(jī)床中編輯程序有兩種方式，一種是手工編程，另一種是自動(dòng)編程。人工編程采用各種數(shù)學(xué)方法，使用一般的計(jì)算工具，人工地對(duì)編程所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算。為了簡(jiǎn)化編程工作，利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)編程是必然趨勢(shì)。自動(dòng)編程使用專用的數(shù)控語(yǔ)言及各種輸入手段向計(jì)算機(jī)輸入必要的形狀和尺寸數(shù)據(jù)，利用專門的應(yīng)用軟件即可求得各交切點(diǎn)坐標(biāo)及編寫加工程序所需的數(shù)據(jù)。編

程31手工編程線切割機(jī)床編程格式是用3B指令格式：編程格式如表1所示，表中B為分隔符，它的作用是把X、Y、J這些數(shù)碼分開，便于計(jì)算機(jī)識(shí)別。當(dāng)程序往控制器輸入時(shí)，讀入第一個(gè)B后它使控制器作好接受J值的準(zhǔn)備，讀入第二個(gè)B后作好接受Y軸坐標(biāo)值的準(zhǔn)備。讀入第三個(gè)B后作好接受J值的準(zhǔn)備。加工斜線時(shí)，程序中X、Y必須是該斜線段終點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的坐標(biāo)值。加工圓弧時(shí)，程序中X、Y必須是圓弧起點(diǎn)相對(duì)其圓心的坐標(biāo)值。X、Y、J的數(shù)值均以u(píng)m為單位手工