線切割加工原理

1、線切割加工原理與傳統(tǒng)的切削加工方法不同，電火花加工是利用工具電極和工件兩極之間脈沖放電時產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象對工件進行尺寸加工的加工方法。電腐蝕現(xiàn)象的一個最簡單例子是電氣開關(guān)的觸點的電腐蝕，這種腐蝕是由于觸點開閉時產(chǎn)生的火花引起的，逐漸地會損壞觸點。電火花腐蝕的主要原因是：電火花放電時火花通道內(nèi)瞬時產(chǎn)生一個高溫?zé)嵩?，將局部金屬熔化和氣化而蝕除。但這種簡單的電腐蝕還不能構(gòu)成實用的電火花加工。實用的電火花加工要求：1.必須使工具電極和工件被加工表面之間經(jīng)常保持一定間隙，通常約為幾微米至幾百微米，如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間介質(zhì)，因而不能產(chǎn)生火花放電。如果間隙過小，很容易形成短路接觸，也不能產(chǎn)生火

2、花放電。因此電火花加工中必須有間隙自動調(diào)節(jié)裝置，或稱伺服控制系統(tǒng)。2.火花放電應(yīng)是短時間的脈沖放電，放電持續(xù)時間為10-7-10-3S,且每次放電后需停歇一段時間，以保證消電離，避免持續(xù)電弧放電燒傷工件。3.火花放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行，如煤油、皂化液等。液體介質(zhì)又稱工作液，它們必須具有（1）較高的絕緣性能，以利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電；（2）液體介質(zhì)還有排除間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物，保證在時間和空間上分散的重復(fù)性脈沖放電正常進行；（3）冷卻電極的作用。因此，一般電火花加工設(shè)備都具有實現(xiàn)這些要求的裝置，它們包括脈沖電源，工作液循環(huán)系統(tǒng)，工具電極與工件的相對伺服進給系統(tǒng)以及機床主體等。它主

3、要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細小的工件, 例如模具的凸模、凹模。它是在電火花穿孔、成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它不僅使電火花加工的應(yīng)用得到了發(fā)展，而且某些方面已取代了電火花穿孔、成形加工。線切割機床已占電火花機床的大半。其工作原理: 繞在運絲筒上的電極絲沿運絲筒的回轉(zhuǎn)方向以一定的速度移動，裝在機床工作臺上的工件由工作臺按預(yù)定控制軌跡相對與電極絲做成型運動。脈沖電源的一極接工件，另一極接電極絲。在工件與電極絲之間總是保持一定的放電間隙且噴灑工作液，電極之間的火花放電蝕出一定的縫隙，連續(xù)不斷的脈沖放電就切出了所需形狀和尺寸的工件。電極絲的粗細影響切割縫隙的寬窄，電極絲直徑越細，切縫越小。電極絲直徑

4、最小的可達0.05,但太小時,電極絲強度太低容易折斷。一般采用直徑為0.18mm的電極絲。根據(jù)電極絲移動速度的大小分為高速走絲線切割和低速走絲線切割。低速走絲線切割的加工質(zhì)量高，但設(shè)備費用、加工成本也高。我國普遍采用高速走絲線切割，近年正在發(fā)展低速走絲線切割。高速走絲時，線電極采用高強度鉬絲，鉬絲以810m/s的速度作往復(fù)運動，加工過程中鉬絲可重復(fù)使用。低速走絲時，多采用銅絲，電極絲以小于0.2m/s的速度作單方向低速移動,電極絲只能一次性使用。電極絲與工件之間的相對運動一般采用自動控制，現(xiàn)在已全部采用數(shù)字程序控制，即電火花數(shù)控線切割。工作液起絕緣、冷卻和沖走屑末的作用。工作液一般為皂化液(

5、乳化液）。隨著科技的發(fā)展也不斷出現(xiàn)一些新型線切割專用工作液線切割鉬絲分類介紹有以下四個系列: 一 、G-CUT系列優(yōu)質(zhì)電極絲，適用于各種加工要求 1、BCJ超凈型黃銅絲，直徑有0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mm; 2、BCY超硬型黃銅絲（1200N），直徑有0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mm; 3、BGS高速型黃銅絲，直徑有0.20,0.25,0.30mm; 4、ZPT普通型鍍鋅絲，直徑有0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mm; 5、ZJM精密型鍍鋅絲，直徑有0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mm. 二 、ZINCO系列高速鍍鋅電

6、極絲，適用于高效率加工1、龍牌鍍鋅電極絲：直徑有0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mm; 2、斑馬牌鍍鋅電極絲:直徑有0.10,0.15,0.20,0.25,0.30mm; 3、狩獵牌鍍鋅電極絲:直徑有0.20,0.25,0.30mm 三、日本COMPEED鋼芯電極絲，適用于惡劣條件下的高難度加工，如超厚工件、斜面工件、疊片加工、不規(guī)則截面加工等沖水不良狀態(tài)下的精密加工. 四、德國STAMMCUT電極絲，適用于對精度、表面質(zhì)量和效率有更高要求的高精度加工. 線切割機床加工原理線切割機床加工的原理 線切割機床加工的基本原理是：利用一根運動著的金屬絲（直徑為0.020.3mm的鉬絲或

7、黃銅絲）作為工具電極，在金屬絲與工件間施加脈沖電流，產(chǎn)生放電腐蝕，對工件進行切割加工。 根據(jù)電極絲的運行速度，電火花線切割機床通常分為兩大類：一類是高速走絲（或稱快走絲）電火花線切割機床（WEDM-HS），這類機床的電極絲作高速往復(fù)運動，一般走絲速度為810m/s，這是我國生產(chǎn)和使用的主要機種，也是我國獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式；另一類是低速走絲（或稱慢走絲）電火花切割機床（EDS-LS），這類機床的電極作低速單向運動，一般走絲速度低于0.2m/s，這是國外生產(chǎn)和使用的主要機種。 圖a、b為高速走絲電火花線切割工藝及裝置的示意圖。工件接高頻脈沖電源的正極，電極絲接負極，即采用正極性加工，電極絲

8、纏繞在貯絲筒上，電機帶動貯絲筒運動，致使電極絲不斷地進入和離開放電區(qū)域，電極絲與工件之間澆注工作液介質(zhì)。當(dāng)電頻脈沖電源通電后，隨著工作液的電離、擊穿，形成放電通道，電子高速奔向正極，正離子奔向負極，于是電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，粒子間的相互撞擊以及粒子與電極材料的撞擊，又將動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。在放電通道?nèi)，正極和負極表面分別成為瞬時熱源，達到很高的溫度，使工作液介質(zhì)汽化、熱裂分解、金屬材料熔化、沸騰、汽化。在熱膨脹、局部微爆炸、電動力、液體動力等綜合作用下，蝕除下來的金屬微粒隨著電極絲和移動和工作液的沖洗而被拋出放電區(qū)，于是在金屬表面形成凹坑。在脈沖間隔時間內(nèi)工作液介質(zhì)消電離，放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性

9、粒子，恢復(fù)了工作液的絕緣性。由于加工過程是連續(xù)的，步進電機受控系統(tǒng)的控制，使工作臺在水平面沿兩個坐標方賂伺服進給運動，于是工作就逐步被切割成各種形狀。線切割機床原理圖1絕緣底板 2工件 3脈沖電源 4鉬絲 5導(dǎo)向輪 6支架 7貯絲筒一、問題摘要：隨著制造工業(yè)的進步，數(shù)控加工已逐步主導(dǎo)了傳統(tǒng)的機械加工，員工對特種加工的認識與了解需求也越來越大，對于數(shù)控技術(shù)大家都可以較為容易理解為計算機控制原理，但對于電加工技術(shù)的認識就比較少了，有必要與大家共同探討數(shù)控電加工設(shè)備，了解未來工業(yè)成就的支柱。傳統(tǒng)的機械加工已經(jīng)有很久的歷史，它對于人類的生產(chǎn)技術(shù)和物質(zhì)文明起了極大的作用。但隨著人類科技的進步復(fù)雜的工藝生

10、產(chǎn)又嚴重制約了生產(chǎn)力的發(fā)展。直到1943年前蘇聯(lián)拉扎林柯夫才擺脫了傳統(tǒng)的切削加工方法。利用電能來切削金屬。它是通過帶負電荷的工具電極和帶正電荷的工件之間產(chǎn)生一次火花放電，產(chǎn)生瞬時的高溫，使局部的金屬熔化、氣化而被蝕除掉，獲得“以柔克剛”的效果。二、電加工的分類及其原理根據(jù)放電加工原理及能量作用大致可分為：電火花加工、電化學(xué)加工、電子束加工、離子束加工、等離子弧加工等。電火花加工又稱放電加工，簡稱EDM，是通過工具電極和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時局部瞬時產(chǎn)生高溫把金屬蝕除下來的一種加工方法。電化學(xué)加工是通過電解溶液與金屬離子溶解加工。電子束加工是焊接過程中的一種溶化、氣化加工。離

11、子束加工是蝕刻注入進行原子撞擊的一種動能加工。等離子弧加工是噴鍍過程通過涂覆熱能熔化的一種加工方法。三、數(shù)控機床的發(fā)展及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的出現(xiàn)是在1952年美國的帕森斯公司和麻省理工學(xué)院伺服機構(gòu)試驗所研制成功，直到1955年數(shù)控系統(tǒng)才投入實用性階段，我國數(shù)控機床的研制始于1958年由清華大學(xué)研制的三座標數(shù)控機床，到了1966年誕生了第一臺用于直線 圓弧插補的晶體管數(shù)控系統(tǒng)，即第二代數(shù)控系統(tǒng)，也就是現(xiàn)在線切割機床走線控制系統(tǒng)的初型。使用微處理器的CNC數(shù)控系統(tǒng)是目前使用最多的一種系統(tǒng)。也是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的必然控制手段。如下圖：它的工作座標系是采用右手直角笛卡兒坐標系，在程序編制中，可根據(jù)圖紙尺寸

12、的標注方法及精度要求可以任意選用絕對座標和相對座標系進行圖表程序處理。四、 電火花加工的分類電火花加工在電加工行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種加工方法，約占該行業(yè)的90%。按工具電極和工件相對運動的方式不同，大致可分為電火花成型加工、線切割加工、電火花磨削加工、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花高速小孔加工、電火花表面強化與刻字加工等六大類。其中線切割加工占了電火花加工的60%，電火花成型加工占了30%。隨著電加工工藝的蓬勃發(fā)展，線切割加工就成了先進工藝制作的標志。五、 電火花線切割加工的原理線切割加工的基本原理是利用移動的細小金屬導(dǎo)線（銅絲或鉬絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電，通過計算機進給控制系統(tǒng)。

13、配合一定濃度的水基乳化液進行冷卻排屑，就可以對工件進行圖形加工。如下圖：六、電火花線切割加工分類及其控制方式、按控制方式分為：靠模仿型控制、光電跟蹤控制、數(shù)字程序控制、微機控制等。、按走絲速度分為：低速走絲方式（俗稱慢走絲）和高速走絲方式（俗稱快走絲）?，F(xiàn)代的電加工設(shè)備已經(jīng)很少靠模仿型控制和光電跟蹤控制方式?？熳呓z線切割主要是臺式單板機和柜式工控機兩種。臺式單板機主要以3B程序控制。個別的還用4B或5B格式。柜式工控機是近代網(wǎng)絡(luò)化的必然產(chǎn)物。采用的是國際標準化程序ISO代碼。以CPU為依據(jù)的控制系統(tǒng)方式。慢走絲線切割的控制方式是以柜式工控機為主。極個別的是全智能化操作系統(tǒng)。國產(chǎn)的慢走絲一般是半

14、自動控制方式。而國外進口機大部分都是全自動操作方式。采用去離子水作工作液，只有在特殊精加工時才采用絕緣性能較好的煤油?？熳呓z線切割的電極絲廣泛采用0.06?0.25mm的鉬絲作高速往復(fù)運動，它的運動速度為7?10米/秒?？煽丶庸ぞ仍?.005?0.015m左右。慢走絲線切割的電極絲一般采用0.2mm的銅絲作低速單向運動。它的運動速度低于0.2米/秒?？煽丶庸ぞ仍?.002?0.005mm左右。也就是一條頭發(fā)絲的1/10到1/20。七、 控制介質(zhì)數(shù)控線切割機床的控制系統(tǒng)是根據(jù)人的“命令”控制加工的。所以必須先將要進行線切割加工的圖形用線切割控制系統(tǒng)所能接受的“語言”編制好命令。這種“命令”也

15、就是加工程序。編程對于線切割加工來說是重中之重的技術(shù)核心部分。是產(chǎn)品尺寸達標與否、模具配合的主要控制手段?，F(xiàn)在流行采用的程序格式主要有3B（個別擴充為4B或5B）格式，ISO格式。EIA（美國電子工業(yè)協(xié)會）格式。我國的數(shù)控線切割快走絲機床主要采用統(tǒng)一的五指令3B格式。在IT時代的今天，信息網(wǎng)絡(luò)已融合在高科技制造行業(yè)當(dāng)中，傳統(tǒng)的手工編程和紙帶控制方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代加工需要。程序的編制都已依賴于電腦來完成。目前的編程軟件主要有YH、CAXA、YCUT、HGD、AUTOP、ZCAD。朝著自動編程技術(shù)發(fā)展的方向，軟件的開發(fā)不單在于圖形的程序編制簡單化，有的軟件還包含于機電一體化編程控制系統(tǒng)中。依賴掃描技術(shù)輔以 4軸聯(lián)動或5軸聯(lián)動控制為基礎(chǔ)，結(jié)合多項的技術(shù)參數(shù)設(shè)置?？刂葡到y(tǒng)就能加工出理想的工件產(chǎn)品。八、電火花